摘要：PCS-985B发电机变压器组保护装置继承了RCS985的优点，并在保护判据方面有所改进，同时人机接口方面更加友好。PCS-985B发电机变压器保护装置，适用于大型汽轮发电机类型的发变组单元接线及其他接线方式，并能满足发电厂电气监控自动化系统的要求。PCS-985B提供一个发电机变压器单元所需要的全部电量保护和非电量保护，保护范围包括发电机、主变压器、高厂变和励磁机。
关键词：发电机变压器组；保护装置；电量保护；非电量保护
1 立项的背景
大唐安阳电力有限责任公司9、10号机发变组保护装置，系南京南瑞继保电气有限公司生产的早期RCS985型微机保护，分别于2004、2005年投运，运行超过十年，电子元器件老化已接近使用寿命，可靠性降低，影响设备的正常投运率。如果保护装置运行期间出现故障，误动会造成机组非停，拒动会造成保护越级跳闸，对电网安全稳定运行构成一定的威胁。
根据《微机继电保护装置运行管理规程》中继电保护装置使用年限为十到十二年的要求，需要对9、10号机南瑞RCS985保护装置的电量保护A、B屏，非电量保护C屏进行更换。经调研南瑞继保生产的PCS-985B保护装置，与RCS985保护装置端子排位置大致相同，输入、输出的数字量和模拟量也相同，可以实现主保护、异常运行及后备保护的全套双重化，操作回路和非电量保护装置独立组屏，因此可以在原保护装置的位置进行新保护装置的安装。
2 发变组保护主接线方式、保护配置说明及装置组成
2.1 发变组保护主接线方式
大唐安阳电力有限责任公司9、10号机发电机变压器电气一次主接线方式及PCS-985B发变组保护装置的配置情况如下图1所示。
图1 9、10号机发变组保护的主接线方式
图中标出了接入A屏的CT极性端，接入B屏的CT极性端与A屏定义相同。
2.2 发变组保护的配置说明
2.2.1差动保护配置说明
2.2.1.1 配置方案：A、B屏均配置发电机差动、主变差动、发变组差动、高厂变差动。
2.2.1.2 差动保护原理方案：对于发变组差动、变压器差动保护，提供了两种判别原理，A柜选择二次谐波制动原理，B柜选择涌流闭锁原理。
发电机差动和主变差动也具有两种不同原理的比率差动：变斜率比率差动和工频变化量差动，本保护中采用的是变斜率比率差动。
2.2.2后备保护和异常运行保护配置说明
A、B屏均配置发变组单元全部后备保护，各自使用不同的CT。
2.2.3电流互感器配置说明
2.2.3.1 A、B屏采用不同的电流互感器。
2.2.3.2 主保护、后备保护公用一组CT。
2.2.3.3 发电机差动、主变差动均用到机端电流，引入一组CT给两套保护用，对保护性能没有影响。
2.2.3.4 主变差动、高厂变差动均用到厂变高压侧电流，由于主变容量与高厂变容量差别很大，为提高两套差动保护的性能，分别引用两组不同的CT。
2.2.3.5 220KV侧有一组启动失灵专用CT。
2.2.3.6 发电机逆功率保护与发电机差动保护共用一组机端CT。
2.2.4 电压互感器配置说明
2.2.4.1 A、B屏采用不同的电压互感器或同一电压互感器的不同绕组。
2.2.4.2 发电机机端配置三组PT（PT1、PT2、PT3），PT3为专用的匝间保护绕组，均接入A屏和B屏。对于发电机匝间保护，为防止PT断线导致保护误动，需引入两组PT（PT1和PT3），PT1电压与PT3电压进行比较，作为PT3是否断线的判断依据。
2.2.4.3 对于零序电压，没有两个绕组，同时接入两套保护装置。
2.3保护装置的插件组成
2.3.1 电源插件
现场实际中输入电源的额定电压为110V直流电压。
2.3.2 MON插件
MON插件由高性能的嵌入式处理器、存储器、以太网控制器及其他外设组成，实现对整个装置的管理、人机界面、通信和录波等功能。
2.3.3 保护DSP插件
PCS-985B装置配有两块DSP插件分别完成保护计算和保护启动的功能。DSP插件由高性能的数字处理信号器、同步采样的16位高精度ADC以及其他外设组成，插件完成模拟量数据采集功能、保护逻辑计算和跳闸出口等功能。
2.3.4 开入插件
装置共有13路强电开关量（110V）输入和38路弱电开关量（24V）输入。PCS-985B装置由三块插件完成所有的开入量输入，分别为弱电开入插件NR1502D、强弱电混合输入插件NR1505A和外部重动输入输出插件NR1533A/B。
2.3.5 信号插件
装置的报警信号、跳闸信号和其它异常输出由5块插件完成。
2.3.6 跳闸出口插件
PCS-985B装置跳闸出口插件共4块，其型号为NR1541C，所有跳闸出口的名称可通过专用调试软件进行整定，所有跳闸出口均可整定为是否带展宽，展宽时间可设置，瞬时返回的出口接点可用于启动失灵。
2.3.7 模拟量输入插件
PCS-985B装置共有84路模拟量输入通道，用于交流电流和交流电压的输入。
3 发变组保护改造的具体方案和调试内容
3.1 发变组保护改造的具体方案
3.1.1 施工方案
根据9、10号机发变组保护装置现场实际情况，在原保护装置的位置进行旧屏拆除，新屏就位，重新进行接地铜排敷设，电缆全部就位后接线。由于新保护装置的输出电气量端子排位置与旧保护装置大致相同，所以在此次改造过程中控制、信号电缆不更换，电缆在电缆沟内留有余度。出口跳闸回路在发变组操作继电器屏，保护改造时要拆除220KV变电站母差保护屏跳合闸线、拆除保护装置所有外部接线，拆除前做好标记。
根据2016年系统阻抗定值重新计算发变组保护定值。对新保护装置与旧保护装置出口回路设置不同部分进行重新整定，对保护装置控制字和二次回路进行改动，以满足发变组保护装置功能的需求。
3.1.2 新增功能
3.1.2.1 匝间保护增加了负序功率方向闭锁功能
PCS-985B保护装置的匝间保护增加了负序功率方向闭锁功能，在增加负序功率方向判据的基础上，保证了区外故障不会误动。匝间零序电压动作值可以适当降低，提高保护动作的灵敏性。
3.1.2.2 发变组出口回路优化
9、10号机发变组保护配置完全相同，下面以9号机发变组保护为例说明。发变组A、B屏保护装置使用的是两套独立的PCS-985B型微机保护，出口回路中保护动作TJ2继电器动作出口包括两个动作接点（TJ2-1与TJ2-2），分别接于“跳安229开关第I组线圈”、“跳安229开关第II组线圈”，并通过投退硬压板实现A屏跳第一组线圈、B屏跳第II组线圈的功能。
为满足《微机继电保护装置运行管理规程》及反措要求，实现两套保护的双重化配置无电路上的联系。具体做法如下：保留A屏“跳安229开关第I组线圈”接线，拆除“跳安229开关第II组线圈”上的外部接线；保留B屏“跳安229开关第II组线圈”接线，拆除“跳安229开关第I组线圈”上的外部接线，大大提高了保护装置运行的可靠性。
3.2 调试内容
3.2.1外观及接线检查
从各插件印刷电路是否有损伤或变形、连线是否连接好、元件焊接是否良好、芯片是否插紧、变换器和继电器是否固定好等方面进行检查，检查结果合格。
3.2.2逆变电源检验
从直流电源缓慢上升时的自启动功能、拉合直流电源时的自启动性能和逆变电源输出电压稳定性三个方面进行检查，检查结果合格。
3.2.3通电初步检查
从保护装置的通电自检、键盘检查、打印机检查、软件版本和程序校验码核查、时钟整定与校核、定值整定检查等方面进行检查，检查结果为合格和正常。
3.2.4开入接点检查
依次投入和退出屏上相应压板以及相应开入接点，查看“保护状态”子菜单中“开入量状态”是否正确，检查结果全部正确。
3.2.5交流回路校验
退掉屏上所有出口压板，从屏端子上每个电压电流回路依次加入电压电流值，进入装置 “保护状态”栏，对照显示值与加入值，其值相等，误差符合技术参数要求。
3.2.6开出接点检查
3.2.6.1报警信号接点检查
所有动作于信号的保护动作后，点亮“报警”灯，并启动信号继电器BJJ及相应的报警继电器，报警信号接点均为瞬动接点。
3.2.6.2跳闸信号接点检查
所有动作于跳闸的保护动作后，点亮CPU板上“跳闸”灯，并启动相应的跳闸信号继电器，“跳闸”灯、中央信号接点均磁保持。
3.2.6.3跳闸输出接点检查
装置各保护的投入和跳闸方式采用跳闸控制字整定方式，即保护投入和保护动作后跳哪个开关可以按需要自由整定。
3.2.7发电机保护试验
3.2.7.1 试验准备
装置参数、系统参数、保护定值和跳闸矩阵的整定。
3.2.7.2 电量保护全部校验
按定值单输入各保护定值后，逐一投入相应的跳闸控制字和软压板，按照各保护原理和调试大纲要求输入相应的电压、电流或阻抗值，检验其定值的灵敏性和跳闸出口的符合性。
3.2.7.3 非电量保护校验
投入非电量保护总控制字和相应的跳闸压板（热工、断水、励磁系统故障、非电量备用），观察其动作情况。
3.2.7.4 开关传动试验
新安装装置的开关传动试验应在80%额定电压下进行。A柜、B柜和C柜各选一个不同类型的保护，分别投入相应的跳闸控制字和软压板，从端子排上通入合适的电压、电流或阻抗值，模拟相应的保护动作，在操作画面上观察相应开关的跳闸状态和事故音响是否正常。
3.2.7.5 整组试验
保护装置在正式投运前从电流、电压互感器根部加电流、电压量检验二次回路的完整性，并网带负荷后检查差动电流回路完整性。
4 结论
发变组保护装置更换与新安装不同，要对实际场地进行细致考察，并结合电缆长度安排端子排位置，还要根据保护开入、开出量对新保护装置进行设置。尤其在发变组保护定值整定计算上，要特别熟悉新旧保护装置的动作原理，并根据系统阻抗值重新核定发变组保护定值。更换后的保护装置能够提高保护动作的可靠性，保证机组安全运行，同时满足《微机继电保护装置运行管理规程》及反措要求，有效防止装置的误动、拒动、误发信号等，保证被保护设备安全、可靠运行，最大限度的提高设备投运率。
参考文献
[1] PCS-985B发电机变压器组保护装置说明书.
论文作者:方宁
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/9
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