基于测量阻抗动态轨迹的大型调相机失磁保护

大型调相机失磁故障严重影响设备本体安全以及电网稳定,现有基于静态阈值的低电压与无功反向判据可靠性与选择性不足。文中提出一种可反映调相机运行状态的机端测量阻抗全局动态轨迹智能识别的失磁保护原理,从运动学角度建立能够准确反映失磁与其他工况下测量阻抗轨迹的特征量时间序列,基于统计学提取解释性强的特征量。利用自适应权重的全局与局部核函数组合训练多核支持向量机(multiple kernel learning support vector machine,MKL-SVM),在保证模型学习能力的同时增强其泛化能力;提出基于分类核空间距离的两阶段识别策略,可在保证可靠性的前提下提高保护速动性。基于PSCAD仿真平台搭建调相机接入电网模型进行验证,结果表明所提失磁保护方案无须采集转子侧电气量,识别准确,面对新能源接入和未知扰动时仍具有优良的适用性。

水轮发电机受失磁保护限制的最大进相深度的预测模型研究及软件开发

发电机进相运行存在多种限制因素,进相深度的限制判据是由多种因素组成的综合判据,运行人员难以掌握,只能退出失磁保护压板。而发电机进相运行作为一种正常工况,将机组的保护直接退出显然是不合理的。本文从坐标变换原理出发,介绍一种基于PC端程序的发电机进相实验与失磁保护配合校验方法,可自动计算给定条件下的最大进相深度,并分析低励限制与失磁保护的配合正确性,防止发电机进相运行因进相深度过大而非正常停运,无需退出失磁保护。

发电机进相导致失磁保护动作的原因分析

发电机进相运行试验考验机组吸收无功导致系统电压降低时发电机所具备的能力。失磁保护是一种发电机励磁电流消失后通过解列来保护发电机的措施。但进相运行过程中,励磁电流和励磁电压会下降,发电机机端测量阻抗有可能进入失磁阻抗圆内,导致失磁保护动作。针对某电厂在进相过程中失磁保护动作,对发电机保护报文、失磁保护定值、失磁保护逻辑图、励磁调节器及进相运行试验过程进行综合分析,提出了具体的处理措施及建议。

发电机失磁保护动作原因分析与处理

如果发电机的励磁系统调控故障或失效,可能会引发励磁电压的异常降低甚至消失,从而引发发电机与系统之间同步性的失衡,这对机组及电力系统安全可能产生严重影响。常规上,失磁保护主要构成于静稳阻抗、异步阻抗的主判断准则,同时辅以励磁低电压和机端低电压的次要判断准则。本文将通过深度探究发电机失磁的成因、判断方法,以及实例讲解发电机失磁状况下的应对手段。

直流电动机的励磁保护

本文分析了直流电动机常用的励磁保护方法 ,并对励磁保护提出了有效的改进措施 ,在实用中收到了良好的效果。

发电机失磁保护定值整定的讨论--对2007年版《IEEE Guide for AC Generator Protection》的斟酌

对2007年版《IEEE Guide for AC Generator Protection》中失磁保护定值整定的几个问题提出不同意见。明确指出:发电机失磁故障必有滑差(s),其平均异步阻抗Xd(js)Xd(s=0),失磁保护中的阻抗元件下端定值为-Xd,已有足够余度,不应该是-(1.1～1.25)Xd;在P-Q坐标与R-X坐标的转换公式中,U值应由"失磁保护动作滞后于低励限制线(UEL)"原则来确定,不应主观选择0.95UN。

发电机失磁保护中系统低电压判据的探讨

对发电机进相运行的实验数据以及国内已发生的电厂事故进行了分析,指出在机组失磁时,系统低电压判据往往不能动作,如果用该判据作为失磁保护出口跳闸的必要条件,则会使失磁保护拒动。同时讨论了失磁保护拒动将给系统和机组带来的危害。经分析指出,让失磁机组继续运行给系统带来的破坏往往更甚于切除机组的影响,甚至造成大面积停电事故。因此,系统低电压判据不应作为失磁保护出口跳闸的必要条件。

发电机失磁保护与低励限制的整定配合

针对发电机失磁保护和自动电压调节器(AVR)中低励限制环节的整定存在不能统一在同一坐标系、两者整定配合不尽合理的现象,提出了一种适合于工程实际应用的配合整定方法。首先分析了3种低励限制曲线随机端电压变化的偏移情况,根据电工理论推导低励限制线与失磁保护阻抗圆之间的映射关系,得出了标准的映射方程;在此基础上,提出了基于标幺值和机端最低允许电压两者配合整定及校核的方法、原则和工程应用注意事项,最后给出了具体的计算示例。

发电机失磁保护阻抗元件定值整定的再讨论——对2007年版《IEEE Guide for AC Generator Protection》的斟酌

发电机失磁保护阻抗元件定值整定中,始终存在防误动和加速动作的矛盾。根据理论分析和运行实践,认为解决矛盾应从阻抗平面的R轴方向扩大阻抗动作区,即将理论上的汽轮发电机静稳边界功角90°,减小为实用的静稳边界功角55°～65°,与此同时,增设无功反向元件。从-X轴方向扩大动作区,以求加速失磁保护动作的做法,缺乏理论依据且欠有实效。

考虑机网协调的新型发电机失磁保护方案研究

随着大型发电机组大量投运,失磁故障对系统的危害日益增大。在厂网分开的背景下,如何同时确保发电机和电网的安全稳定运行是一个值得关注的研究课题。针对发电机失磁保护在系统振荡时容易误动或拒动的问题,研究了失磁和振荡两种情况下系统电气量变化规律的不同特征,并结合不同失磁类型的特点,提出了电压、无功和时间三种新型判据,进而设计了计及机网协调的新型失磁保护方案,并给出了相应动作参数的整定方法。计算机仿真实验表明,新型方案可有效区分失磁和振荡现象,具有动作速度快、可靠性高的优点。

同步发电机失磁保护的改进方案

在电力系统继电保护中,同步发电机失磁保护是最为重要的保护之一。励磁故障涉及发电机的大干扰稳定性,也是一个较为复杂并难以解决的问题。目前所用的励磁保护的动作效果并不理想,尚需进一步改进。分析了目前所用的3种励磁保护判据存在的不足,指出这些保护判据或基于小干扰稳定性原理而未考虑发电机动态功角特性的严重变形,或未考虑发电机完全失磁后的测量阻抗与正常励磁下扰动后的测量阻抗具有较大的公共区间,从而可能使保护误动或拒动。基于对同步发电机失磁后动态行为的仿真分析,提出了同步发电机失磁保护的改进方案,通过直接测量功率角判断同步发电机的失磁故障,提出了其整定条件和计算方法。仿真计算证明该方案能可靠、快速地反映各种励磁故障,动作稳定且整定灵活、方便。

新型发电机失磁保护加速判据研究

针对现有发电机失磁保护中励磁电压不易获取和动作延时较长等主要缺陷,提出了基于同步电动势Eq的发电机失磁保护加速判据。在加速判据中使用同步电动势取代传统的励磁电压,无需获取励磁侧电气量,且加速判据性能可靠,可有效区分失磁、有励磁振荡、短路故障或其他异常运行方式,从而大大提高了发电机失磁保护的速动性和选择性,解决了失磁保护长期以来不能同时满足速动性和选择性的困扰。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了上述结论的正确性。

直流偏磁对变压器保护的影响及直流偏磁保护改进

随着高压直流输电工程的建设,直流系统对周边电力设备的影响逐步受到关注。当直流系统单极大地运行或直流控制系统出现异常时,可能产生较大的直流电流注入相邻变压器。此时变压器可能产生直流偏磁。文中通过对变压器几种磁饱和特性的对比指出了直流偏磁的特殊性,结合现场波形特征分析直流偏磁及常见的偏磁抑制装置对保护设备的影响,指出现有直流偏磁保护判据存在的问题,进一步从直流偏磁出现的场景以及波形特征出发提出了对现有偏磁保护的多种改进意见。仿真及试验验证结果表明改进判据可有效提升直流偏磁保护的可靠性。

调相机接入对发电机失磁保护的影响

近年来,随着电网"强直弱交"的问题日渐突出,同步调相机重新受到关注,300 Mvar大型同步调相机即将投入使用。但调相机引入的同时,也会给系统继电保护的正常运行造成一定影响。针对调相机接入对发电机失磁保护的影响进行了分析研究。运用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建单机无穷大系统仿真模型,分别在发电机带不同负荷水平及不同失磁故障类型的条件下进行仿真。仿真结果表明,调相机的接入,会导致发电机失磁保护延时动作甚至拒动,威胁发电机的安全运行。

火电厂发电机失磁保护阻抗判据的探讨

介绍了火电厂失磁保护所应用阻抗判据的特点,分析失磁保护在机组进相运行时容易产生误动的原因,是由于励磁系统低励限制与失磁保护的整定配合不合理,低励限制曲线与阻抗圆有交叉。指出了国产部分失磁保护反向无功判据上存在的一些问题,这些无功判据并不能切掉阻抗圆的上半部分。利用机组容量曲线以及失磁保护阻抗圆与低励限制曲线的关系,提出了应用低励限制曲线来验证阻抗判据整定是否合理的方法。并利用机组进相试验的数据来进一步分析失磁保护能否误动。

一种微机型反时限过激磁保护的实现方法

采用三相线电压的采样值计算过激磁电压的有效值,仿真结果表明该算法与系统频率无关,计算精度高。采用傅里叶变换计算出被测电压的实部或虚部值,并作为线性插值法的输入值,查找与实部或虚部值相邻的2次过零点的时间差,计算系统的周期和频率。仿真结果表明该算法不受谐波和直流分量影响,计算精度高。借助有效值的概念和抛物线插值方法实现反时限过激磁保护功能,该方法能较好地拟合发电机、变压器过激磁的曲线,满足工程设计要求。

基于涉网保护的低励限制、失磁保护与失步保护配合的研究

网源协调中发电机组涉网保护问题对电网运行和发电厂涉网设备运行的影响日益显著。对实际电厂中低励限制、进相能力和失磁保护整定不合理的问题进行了明确的阐述,提出了它们之间的整定配合原则。在电力系统继电保护中,失磁保护是最重要、最复杂的保护之一,失磁保护与失步保护都是采用测量阻抗的变化规律作为动作的判据,在阻抗平面上存在重叠动作区域,因此两者在配合上存在冲突。由于功角能够实时测量,在线整定,具有自适应的特性,提出了基于功率角闭锁的方法来解决发生失步时失磁保护可能抢先误动的问题。通过仿真验证了上述结论的正确性。

大型水轮发电机失磁保护与低励限制配合问题的探讨

有关整定导则要求"失磁阻抗判据应校核不抢先于励磁低励限制动作",但工程上失磁保护与励磁低励限制的整定是分开进行的,并且在不同的坐标系中描述,容易造成二者动作失去配合。针对大型水轮发电机常用的失磁保护定子侧静稳阻抗判据,结合具体保护装置实现方法,论述了其与低励限制动作区如何进行比较的计算方法,探讨了失磁保护与低励限制的动作配合关系。并在最后讨论了改善低励限制与失磁保护定子侧阻抗判据配合的方案。

发电机失磁保护和失步保护的冲突与协调

发电机失磁和失步保护都运用故障时的阻抗变化轨迹特性作为阻抗判据,因而两者的动作阻抗区域可能会有部分重叠,造成失磁和失步保护的逻辑运算冲突。文中提出通过修正阻抗圆或增加方向闭锁判据来解决失磁和失步保护在阻抗坐标平面第三象限可能会发生冲突的问题,具体做法是削去失磁阻抗的左半圆或者在阻抗坐标平面第三象限通过判断阻抗变化方向来防止失磁保护在失步故障时抢动。

阻抗原理发电机失磁保护的改进

介绍了发电机失磁保护的现状以及常用的阻抗原理失磁保护方案。在分析现有方案存在的弊端后,对提高阻抗原理失磁保护性能的可行性进行了分析和探讨。详细介绍了阻抗原理失磁保护的改进方案,对其中的阻抗圆特性、低励磁电流元件和加速元件进行了重点阐述。最后简要介绍了实际微机保护装置的动模试验情况。