摘要：本文以EXC9100励磁系统的过励限制和PCS985-RS保护系统的过负荷保护整定的配合为例，研究二者之间的配合关系，结合实际运行情况，验证了发电机励磁过励限制动作优先于转子过负荷保护动作，提高系统的安全稳定性。
关键词：励磁系统；过励限制；过负荷保护
1引言
随着我国经济的快速发展，工业化和城镇化建设的进程也不断加快，人们对电力的需求量越来越多，对电力系统的稳定性的要求也越来越高，近年来我国的电网规模在不断扩大，发电系统的规模及发电机组的容量在迅速增长，各种新型的电力设备和技术不断研发和应用，使得目前的电力系统动态行为更加复杂，而在暂态过程之后的中长期动态稳定问题引起了电力部门的关注。目前的大型发电机组都配备励磁系统，其过励限制功能起到防止励磁回路过负荷的作用，并为了防止其出现异常而失效，又加装了励磁绕组过负荷保护系统，二者互相配合共同维护电力系统运行的安全和稳定。本厂所用励磁系统为广科所发明的EXC9100励磁系统，发电机保护为南瑞继保公司生产的PCS985-RS保护系统。
2励磁系统过励限制
发电机励磁系统的过励限制指的是顶值电流瞬时限制和过励反时限限制两种功能，即为了保护发电机励磁绕组不会因过热而损坏，设定一个电流限制值，当电流超过这个限制值，励磁系统的过励限制功能启动，并通过励磁调节器将磁力电流控制在允许的范围之内。其中静止励磁系统和有刷交流励磁系统通常采用发电机磁场电流作为过励限制的控制量，而无刷交流励磁系统则采用励磁电流作为过励限制的控制量[1]。
3发电机转子过负荷保护分析
发电机转子过负荷通常是由于励磁绕组发生短路故障或其他故障而引起的，而过负荷保护则分为定时限过负荷保护和反时限过负荷保护两种。前者的整定是按照正常的励磁电流下能够可靠返回的条件而确定的，后者则是由生产厂家提供的转子绕组允许的过热条件来确定反时限过电流背书与相应允许持续时间的关系曲线。PCS985-RS励磁绕组反时限过负荷保护由三部分组成，分别为下限奇的农耕，反时限部分和上限定时限部分。其中上限定时限部分设最小动作时间定值。
4过励限制与发电机转子过负荷保护整定的配合分析
4.1过励限制的参数整定
励磁系统过励限制的过励反时限启动值的大小应介于发电机励磁绕组过负荷保护启动值和励磁系统额定励磁电流大小两者之间，通常设置为额定励磁电流的1.05～1.1倍。一旦励磁系统中的磁场电流大于这个过励反时限启动值，励磁系统的过励限制功能则进入反时限计算，经过过励限制的对磁场电流的限制，将电流控制在低于过励反时限启动值0.05～0.1倍的额定励磁电流的范围之内，并将积累的热量释放，防止励磁绕组过热。通常规定过励限制的启动延迟不超过0.3s，用于减少有功功率波动和无功功率超调。并规定过励限制的信号测量误差应小于0.5%，时间误差应小于0.05%。本电厂的EXC9100励磁系统采用的就是过励反时限限制，系统选用的过励限制功能曲线为极其快速反时限动作曲线，励磁调节为串联PID调节，与励磁调节主环一致[2]。
4.2过励限制与发电机转子过负荷保护级差
过励限制与发电机转子过负荷保护之间的级差应符合以下原则：首先是测量偏差不能影响限制动作和保护动作的启动顺序，应为先限制后保护；其次在启动过励反时限限制动作，将磁场电流调整到启动值以下的整个过程中，励磁系统中积累的热量不能引发保护动作启动；最后为了保证电力系统的稳定性，需设置较大的过热量和较小的级差。
本厂的励磁系统和励磁过负荷保护系统实际运行中，当磁场电流 时的测量偏差为：过励限制电流测量误差为-1.5%，时间误差为-0.2%；而过负荷报复的电流测量误差为1.5%，时间误差为0.2%。限制过程中磁场绕组增加的过热量约为4.81%，设定级差为2s，限制动作启动时距离保护动作启动还有0.64s。
4.3顶值电流保护
励磁系统中的过励保护主要完成通道切换和保持闭环控制运行的功能，励磁调节器具有顶值电流保护的功能，实现运行通道和费运行通道同时进行检测，一旦顶值电流瞬时限制功能失效，则发出信号，由保护系统进行切换通道的动作，在备用通道中对顶值电流进行限制。限制失效的判断依据是限制值大小和延时时间，但发电机磁场电流不能超过额定磁场电流的3倍，而且不能产生较多的热量。在我厂的实际运行中，无刷交流励磁机励磁系统的磁场电流达到1.1倍的额定磁场电流时，延时为0.15s时进行通道切换动作，且最大磁场电流达到了2.35倍的额定磁场电流，转子绕组的附加发热量约2.7%，可以忽略不计。
4.4过负荷保护参数整定配合研究
根据我厂的过励限制和励磁绕组过负荷保护整定值，利用软件对参数进行整定配合，如图4.1所示，在我厂的实际运行中也验证了过励限制优先于过负荷保护动作，其安全裕度充足，满足实际要求。
图4.1 过励限制与励磁绕组过负荷整定配合
5结语
本文通过对我厂所用的EXC9100励磁系统的过励限制和PCS985-RS发电机转子过负荷保护系统的实际运行和其参数配合研究，得出了实用有效的整定配合分析方法，也对系统的动作顺序进行了验证，对系统的启动值、限制值、限制动态过程要求和参数整定要求进行了研究和确定，供同行参考。
参考文献：
[1]竺士章，陈新琪.励磁系统的过励限制和过励保护[J].电力系统自动化，2010，34（5）：112-115
[2]朱必良，刘喜泉，陈小明.UNITＲOL 6800励磁过励限制与励磁绕组过负荷保护整定配合研究[J].水电与新能源，2016（12）：10-12
论文作者:吴振
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
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