本装置内部采用动态检测预期合闸角的方法,应用了浮动门槛,即预期合闸角随着计算频差的变化而变化。这样不仅可以有效提高合闸精度,而且可以在频差较大、合闸时间较长时将合闸角度控制在预期范围内。
dθ/dt -------- 当前时刻相差变化率;
d2θ/d2t -------- 当前时刻相位变化率加速度;
Tj -------- 装置计算时间间隔;
θyq -------- 预期合闸角度。
装置计算时间间隔为2ms,大频差为0.5Hz,大频差变化率为0.3Hz/s时,由上式可计算出合闸时预期合闸角度为:
θyq=1.5×(0.5×360×2/1000+0.5×0.3×360×360×4/100000)=0.44°
也就是装置大误差在0.44°范围内。
机组型同期点在满足压差、频差、频差变化率均小于整定值(|Ug-Us|≤ΔU且|fg-fs|≤Δf且df/dt≤0.3Hz/s)时,停发调速调压脉冲,在捕捉到个满足同期相位的条件时,发合闸令。若起过复归时间Tfg仍未捕捉到合闸条件,则报“同期操作超时”并告警。
3.3.5 调速调压
在同期方式下,装置判断到同期点类型为机组型、方式1机组型、方式2机组型正调或方式2机组型反调时,允许装置输出调速调压脉冲。系统侧电压过高(Us>120V)、待并侧电压过高(Ug>120V)、系统侧电压过低(Us<80V)或待并侧电压过低(Ug<80)系统侧频率过高(fs>55Hz)、待并侧频率过高(fg>55Hz)、系统侧频率过低(fs<45Hz)或待并侧频率过低(fg<45Hz)时,报相应信号并告警。
调频脉冲宽度Ep由调速比例因子Kfp控制,Ep=-Kfp×(fg-fs)×100。式中:Ep的单位为ms,fg及fs的单位为Hz。Ep>0,输出加速脉冲;Ep<0,输出减速脉冲。若计算的Ep小于100ms,则每次发100ms调速脉冲。
同频时(|fg-fs|≤0.025Hz),装置固定发1s加速令,以摆脱同频不同相过程,加快并网速度。
调压脉冲宽度Ev由调压比例因子Kvp控制。
Ev=-Kvp×(Ug-Us)。式中:Ev的单位为ms,Ug及Us的单位为V。Ev>0,输出升压脉冲;Ep<0,输出降压脉冲。
装置在检测到同期点类型为机组型、方式1机组型或方式2机组型正调时,正向发调频调压脉冲。检测到同期点类型为方式2机组型反调时,反向发调频调压脉冲。
SAI380TQ型智能准同期装置
发电机同期并列是发电厂一项很频繁的日常操作,如果操作失误,冲击电流过大,可能使机组的大轴扭曲及引起发电机的绕组变型、撕裂、绝缘损坏,严重的非同期并列会造成机组和电网事故,所以电力部门将并网自动化列为电力系统自动化的一项重要任务。另外随着计算机技术的发展和电力系统自动化水平的不断提高,对同期设备的可靠性、可操作性等性能也提出了更高的要求。
智能准同期装置基于32位微机保护平台开发,全部程序均采用C语言编写,了的可靠性和性,能够满足各种同期应用场合的要求。它既可用于水、火电厂同步发电机组的快速并网,又可用于输电线路的快速同期合闸。对于不同接线方式,本装置其智能化设计思想:可根据运行方式自动改变同期点类型,并可自动投入需要调节的发电机组调速调压回路,以提高同期点断路器并网速度,减小冲击电流,大大减少运行人员工作量;允许同频并网,在外部自动调速系统失灵时缩短了并网时间;自动修改导前时间避免了现场投运前需测量同期点断路器合闸时间的麻烦;采用测量频差及频差变化率的方法计算预测合闸角度,不仅装置在次满足同期条件时发出合闸令,更提高了合闸时的精度。
本装置可实现1-8个同期点的同期操作功能,但此时必需同期选点装置,否则无法切换公共的回路,若不和同期选点装置或者把手代替配合使用,本装置只实现一个同期点的同期操作,可以是线路模式或者机组模式。
3.3.6 同频并网
装置在检测到允许同频并网控制字投入(KG1.7-=1)时,可以进行同频并网。同频并网条件:起动后装置检测到|fg-fs|≤0.025Hz(装置内定,相当于整步表转速≥40s/圈),|Ug-Us|≤ΔUtp及|θg-θs|≤Δθtp开始计时,并在Ttp时间内条件一直满足,则发合闸令。此功能为弥补自动调速系统失灵而设,现场酌情投退。
3.3.7 导前时间测定及合闸逻辑
装置对应于1到4号同期点,分别设置了一个测导前时间开入接口(DI5~8/5X5~8),同时作为运行方式判断的开入接口。无压合闸、线路型同期合闸、机组型同期合闸或同频合闸成功后(对应测导前时间开入=1)均可进行导前时间的测定,事实上就是测断路器合闸时间,装置固有出口时间已由装置内部补偿。现场调试时可将导前时间整定一个大于实际断路器合闸时间的值,投入“自动存导前时间”控制字(KG1.8=0),用装置对断路器合一次闸即可将合闸时间保存在该区定值中。装置合闸脉冲宽度为2倍导前时间。合闸成功后5s内不允许再次进行同期操作。若装置发出合闸令后3倍导前时间内未收到合闸反馈信号,则报“合闸失败”并告警。装置合闸出口接点(7X6/7X7)为两个合闸继电器接点串接输出,防止接点粘连导致非同期合闸;合闸信号接点(7X1/7X3)为两个合闸继电器接点并接输出。
3.3.8 告警处理
装置告警后,液晶屏显示告警信号,点亮装置面板上“告警”红灯并中止同期过程,同时起动内部告警继电器切断加速、减速、升压、降压及合闸出口继电器负电源。若需再次进行同期操作,将装置复归(复归按钮或后台复归)。
4定值清单及说明
装置设单个定值区。
定值表:
SAI3880D数字式发电机差动保护装置功能配置
差动速断、比率制动式差动、CT断线闭锁差动、CT断线告警、定子过电压保护、定子接地保护、过负荷告警、反时限过流保护
SAI3881D数字式发电机后备保护装置功能配置
横差保护、失磁保护、转子一点接地保护、转子二点接地保护、复合电压过流保护、反时限负序过流保护、PT断线告警、非电量保护(发电机断水、发电机热工、发电机励磁事故、主汽门关闭)、
SAI918数字式测控装置功能配置
交流量测量
一组三相电流、三相电压及零序电压﹑电度、频率、功率﹑功率因数
开关量输入
11路开关量输入,可整定非电量为“跳闸”或“告警”,前4路非电量可任意整定跳闸出口
开关量输出
8路开关量空接点输出,可对4个开关进行跳﹑合闸遥控
控制回路
防跳回路,断路器手跳、手合操作及跳合位置指示
二 技术参数
2.1 额定参数
2.1.1额定直流电压: 220V或110V(订货注明)
2.1.2 额定交流数据:
a) 相电压 V
b) 线电压 100 V
c) 交流电流 5A或1A(订货注明)
d) 额定频率 50Hz
2.1.3 功率消耗:
a) 直流回路 正常工作时:不大于15W
动作时: 不大于25W
b) 交流电压回路 每相不大于0.5VA
c) 交流电流回路 额定电流为5A时:每相不大于1VA
额定电流为1A时:每相不大于0.5VA
失磁保护
发电机失磁保护作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障保护,由发电机定子阻抗作为主判据,结合发电机励磁低电压和系统低电压作为辅助判据,并具备TV断线闭锁功能,TV断线发告警信号。
其动作逻辑如下:
系统低电压〈定值
& t3/0 发信或发信且停机
阻抗圆满足
& t/0 + t1/0 发信或发信且切换励磁
PT断线
& t2/0 发信或发信且停机
Ufd转子低电压〈
转子低电压动作判据方程为:
Kf×Vfd/125 < (P-Pt)/866
3.5 过负荷保护
发电机过负荷保护反应发电机定子绕组过负荷或故障引起的定子绕组过流而导致绕组过热,保护判别发电机绕组B相电流的大小,当电流大于整定值时经延时发告警信号。
3.6 复合电压过电流保护
发电机复合电压过流保护是作为发电机对称和不对称短路故障的后备保护,保护判别发电机三相电流、AC相线电压和负序电压,当任一相电流大于定值,且AC相线电压小于定值或负序电压大于定值时出口,保护设置有两段延时,一段动作于解列或解列灭磁,二断动作于停机,保护可选择带电流记忆功能。
3.7 反时限过电流保护
发电机反时限过流保护反应发电机定子绕组电流大小,保护绕组因电流过大而导致定子绕组过热,保护判别发电机三相电流大小,由三个部分组成:
下限定时限:当三相电流任一相电流大于下限定值但不满足反时限启动值时,按下限延时动作于告警信号;
反时限:当三相电流任一相电流大于反时限启动值时,按反时限动作方程 (I2-1)t≥K动作, 式中:I--为发电机电流标么值,K—发电机定子绕组允许发热时间的常数;
上限定时限:当三相电流任一相电流大于上限定值,按上限延时动作于出口跳闸。
3.8 横差保护
发电机横差保护通常用于反应发电机定子绕组的匝间短路和某一并联绕组的开焊,保护取自发电机中性点双分支间的不平衡基波电流,但电流大于定值时经整定延时动作于告警或跳闸。
3.9 反时限负序过流保护
电力系统中发生不对称短路或三相负荷不平衡时可能在发电机定子绕组中流过负序电流,并在转子中产生倍频电流,引起转子表层过热,发电机反时限负序过流保护保护转子在上述情况下不长期过热使转子绝缘降低而导致发电机损坏,保护判别发电机定子负序电流大小,由三个部分组成:
下限定时限:当负序电流大于下限定值但不满足反时限启动值时,按下限延时动作于告警信号;
反时限:当负序电流大于反时限启动值时,按反时限动作方程(I22-K)t≥A动作,式中:I2--为发电机负序电流标么值,K—发电机长期运行运行负序电流的标么值,A—发电机转子表层承受负序电流能力的常数;;
上限定时限:当负序电流大于上限定值,按上限延时动作于出口跳闸。
3.10 定子过电压保护
对于发电机,尤其是水轮发电机,在甩负荷后由于调速系统调速跟不上,容易出现定子电压超出允许范围的过电压现象;此时一般需配备过电压保护,保护取自发电机机端线电压,当任一相大于整定值时经整定的延时动作于停机。
3.11 定子接地保护
发电机定子接地保护可用于发电机中性点不接地或经消弧线圈接地的接地方式,保护取自发电机机端开口△绕组电压,当开口△绕组电压大于整定值时经整定延时出口。
3.12 转子一点接地保护
对于水轮发电机多应装设转子一点接地保护,保护动作于信号,保护采用新型叠加直流原理,利用微机智能化测量技术克服传统保护中两极灵敏度不均匀的缺点,能准确计算出转子对地的绝缘电阻值,转子任一点对地接地的灵敏度,同时在不起励时也能发现转子一点接地故障,保护根据计算出的转子对地电阻,当电阻小于整定值时经整定延时发告警信号。
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