南瑞RCS—985與許繼WFB—800發變組保護的異同

陳利

0.前言

南瑞RCS-985發變組保護與許繼WFB-800發變組保護是目前在國內火電廠中使用較多的發變組保護設備，也是在國內300MW及以下機組中性能比較穩定，保護動作可靠，靈敏性較高，用戶使用比較滿意的發變組保護產品。因此對這兩套設備的比較，從而發現他們之間的異同。

1.RCS-985 與WFB-800的概述

1.1 RCS-985基本介紹

RCS-985采用了高性能數字信號處理器DSP芯片為基礎的硬件系統，并配以32位CPU用作輔助功能處理。是真正的數字式發電機變壓器保護裝置。

RCS-985為數字式發電機變壓器保護裝置，適用于大型汽輪發電機、水輪發電機、燃汽輪發電機、抽水蓄能機組等類型的發電機變壓器組單元接線及其他機組接線方式，并能滿足發電廠電氣監控自動化系統的要求。

RCS-985提供一個發電機變壓器單元所需要的全部電量保護，保護范圍：主變壓器、發電機、高廠變、勵磁變（勵磁機）。根據實際工程需要，配置相應的保護功能。

1.2 WFB-800基本介紹

WFB-800系列微機發—變組成套保護裝置主要適用于電力系統主設備的保護。WFB-80裝置集成了一臺發電機的全部電氣量保護，WFB-802裝置集成了一臺主變壓器的全部電氣量保護，WFB-803裝置集成了一臺高廠變和勵磁變（勵磁機）的全部電氣量保護，WFB-804 裝置集成了一臺主變壓器及高廠變的全部非電量類保護?？蓾M足大型發—變組雙套主保護、雙套后備保護、非電量類保護完全獨立的配置要求。同時，該系列保護也能直接與電廠綜合自動化系統聯接。

2.主要保護的異同

2.1差動保護：比率差動

2.1.1 RCS-985比率差動動作特性

比率差動保護動作方程如下：

Id>Kb1×Ir+Icdqd

Kb1=Kb11+Kb1r×（Ir/Ie） （Ir

Id>Kb12×（Ir-n Ie）+b+Icdqd （Ir≧nIe）

Kb1r=（Kb12- Kb11）/（2×n）

b=（Kb11+Kb1r×n）×n Ie

Ir=（|I1|+|I2|+|I3|+|I4|+|I5|）/2

Id=|I1|+|I2|+|I3|+|I4|+|I5|

式中Id為差動電流，Ir為制動電流， Icdqd為差動電流起動定值，Ie為發電機額定電流

兩側電流的定義：

對于發電機差動，其中I1、I2分別為機端、中性點側電流。

對于主變差動，I1、I2分別為主變低、高壓側電流。

發電機差動、主變差動，根據不同的設計其中的I3、I4、I5有不同的表示意義。

對于高廠變差動，其中I1、I2、I3分別表示高廠變高壓側、低壓側A、B分支電流；I4、I5未定義。

對于勵磁變差動，其中I1、I2分別為勵磁變高壓側、低壓側電流，I3、I4、I5未定義。

比率制動系數定義：

Kb1為比率差動制動系數，Kb1r為比率差動制動系數增量。

Kb11 為起始比率差動斜率，Kb12為最大比率差動斜率。

n為最大比率制動系數時的制動電流倍數，裝置內部固定取4。

2.1.2 WFB-800比率差動動作特性

差動動作方程如下：

Iop≧Iop.0 （Ires≦Ires.0時）

Iop≧Iop.0+S（Ires- Ires.0） （Ires>Ires.0時）

式中：Iop為差動電流，Ires.0為差動最小動作電流整定值，Ires 為制動電流，Ires.0為最小制動電流整定值，S為比率制動特性的斜率。各側的電流都以指向發電機為正方向。

差動電流：Iop =|IT+IN|

制動電流：Ires=|IT-IN|/2

其中IT、IN分別為發電機兩側的電流。

2.1.3比較以上兩種差動，可以很明顯的看出

a：兩者的差動電流，制動電流的表示方式都是一樣的，這也就是差動最基本的原理，兩套設備都完全的遵循了這一思想。

b：兩者的不同之處在于RCS-985比率差動動作特性是一條平滑上升的曲線，隨著制動電流Ir的不斷增大，它的臨界差動動作電流也在不斷的增大，它在電流到達nIe后進入了制動區，所以這個n的選擇就很重要。

而從WFB-800比率差動動作特性可以看出，在剛開始階段，隨著制動電流Ires的不斷增大，它的臨界差動動作電流有一個保持階段，在制動電流到達差動最小動作電流Ires.0后，隨著制動電流的增大，臨界差動電流以直線上升。

2.2發電機三次諧波定子接地保護

（1）RCS-985裝置三次諧波電壓比率判椐只保護發電機中性點25%左右的定子接地，機端三次諧波電壓取自機端開口三角零序電壓，中性點側三次諧波電壓取自發電機中性點TV。

三次諧波保護動作方程：

U3T/U3N>K3WZD

式中：U3T 、U3N分別為機端和中性點側三次諧波電壓值，K3WZD為三次諧波電壓比值整定值。

機組并網前后，機組等值容抗有較大的變化，因此三次諧波電壓比率關系也隨之變化，本裝置在并網前后各設一段定值，隨機組并網斷路器位置接點變化自動切換。

三次諧波電壓比率判椐可選擇動作于跳閘或信號。

（2）WFB-800裝置三次諧波電壓保護發電機中性點附近定子繞組的單相接地。動作判椐為：

方案1：|U3s|≧K|U3n|

方案2：|U3s+Kp×U3n|≧K”|U3n|

其中U3s、U3n分別為機端TV開口三角繞組和中性點側TV輸出的三次諧波分量；K、 K”分別為方案1、方案2的制動系數，它們是不同的正實數。

三次諧波方案1、2的選擇：

實際發電機正常運行中若干個不同負載情況下的比值m=|U3s|/|U3n|及m”=|U3s+U3n |/|U3n|，取它們各自的平均值mave、m”ave。

若mave

若mave>m”ave，則采用保護方案2投入運行。

（3）對照這兩種裝置的三次諧波電壓保護，它們所采用的比率保護，取用的電壓都是機端TV開口三角繞組和中性點側TV輸出的三次諧波電壓，都是用的這兩個電壓的比值來反映定子繞組的接地大小情況。所不同之處在于RCS-985裝置采用了利用發電機并網斷路器的接點變換來采用切換不同定值的方式保護；而WFB-800裝置則采用了兩套不同的方案，根據m、m”的大小來判斷保護裝置應該投入那種方式來保護。

2.3發電機失磁保護

發電機勵磁系統故障使勵磁降低或全部失磁，從而導致發電機與系統失步，對機組本身及電力系統的安全造成重大危害。因此大、中型機組要裝設失磁保護。

2.3.1 RCS-985裝置失磁保護有以下四個判據組合，完成需要的失磁保護方案

a：低電壓判據

電壓一般取發電機機端三相電壓。

三相同時低電壓判據：Upp

b：定子側阻抗判據

阻抗圓：異步阻抗圓或靜穩邊境圓，阻抗電壓量取發電機機端正序電壓，電流取發電機正序電流。

動作方程為：270°≧Arg[（Z+jXB）/（ Z-jXA）] ≧90°

XA：靜穩邊境圓，可按系統阻抗整定，異步阻抗圓，XA=0.5Xd；

XB：隱極機一般取Xd+0.5Xd，凸極機一般取0.5（Xd+Xq）+ 0.5Xd。

c：轉子側判據

轉子低電壓判據：Ur

d：減出力判據

減出力采用有功功率判據：P>Pzd

失磁導致發電機失步后，發電機在一定范圍內波動，P取一個震蕩周期內的平均值。

2.3.2 WFB-800裝置的失磁保護的主判據可有下述判據中的一個或兩個組成。

a：靜穩極限勵磁電壓Ufd（P）主判據

b：定勵磁低電壓輔助判據

c：靜穩邊境阻抗主判據

阻抗扇形圓動作判據匹配發電機靜穩邊境圓，采用0°接線方式，動作特性見下圖。發電機失磁后，機端測量阻抗軌跡由圖中第I象限隨時間進入第IV象限，達靜穩邊境進入圓內。

靜穩邊境阻抗判據滿足后，至少延時1～1.5S發失磁信號、壓出力或跳閘，延時1～1.5S的原因是躲開系統震蕩。扇形與R軸的夾角10°～15°為了躲開發電機出口經過渡電阻的相間短路，以及躲開發電機正常進相運行。

d：穩態異步邊界阻抗判據

發電機發生凡是能導致失步的失磁后，總是先到達靜穩邊界，然后轉入異步運行，進而穩態運行。該判椐的動作圓為下拋圓，它匹配發電機的穩態異步邊界圓。

e：主變高壓側三相同時低電壓判據

f：機端過電壓判據

失磁保護是發變組保護中一個相當重要的保護，兩套裝置都給出了很多的判據，從中也可以看出，它們給出的兩者之間有較大的差異。但目前國內所使用較多的是阻抗性的保護。例如：RCS-985裝置的定子側阻抗判據，WFB-800裝置的靜穩邊境阻抗主判據和穩態異步邊界阻抗判據等等。這些判據以及它們的組合能夠很好的反映發電機磁場在失去后，勵磁的變化情況以及勵磁裝置的實際運行情況。

3.由于發變組保護中保護的種類比較多，筆者在此就只舉RCS-985裝置和WFB-800裝置中幾個比較重要和常用的保護來作對比

其余的保護大家可以在使用這兩套裝置時仔細的進行研究，以比較其更多得差異。

4.結論

以上經對RCS-985裝置和WFB-800裝置中的幾個重要保護進行了一個簡單的比較，從中不難發現，兩套裝置在有些保護中，如：差動保護，它們之間的原理是基本上相同的，沒有太大的差異，所不同的就只在特性曲線上。而象失磁保護在判據上都比較多，這就要根據現場的實際情況來選用裝置上的判據能更好的保護機組。