西门子7UM6发电机保护概要

发电机保护GeneratorProtectionof7UM6Relays,上海交通大学威能电力科技,联合研发中心,2004,SIPROTEC,NumericalProtectionRelays,SIPROTEC4RelayFamily,7UM61/62发电机保护继电器,适用范围,7UM61/62集成了以下类型发电设备所需的所有保护功能,水轮/抽水蓄能发电机组,汽轮发电机组,热电联产机组,柴油发电机组,风力发电机组,燃气涡轮发电机组,7UM62还可以作为下列设备的保护,大型变压器,大型异步电动机,大型同步电动机,在中国电力的典型业绩,上海外高桥二期2900MW超超临界机组,长江三峡左岸6700MW混流式水轮机组,广州抽水蓄能二期4300MW水轮/蓄能机组,山西阳城电厂6350MW超临界机组,河北邯峰电厂2660MW超临界机组,江苏扬州二厂一期2600MW超临界机组,华能福州电厂2350MW超临界机组,河南禹州电厂2350MW超临界机组,保护功能（一）,n定子差动电流保护（ANSI87G）,n接地电流差动保护（ANSI87GN）,n定时限过电流保护（I+电压保持,I+方向）,n反时限过电流保护,n定子过负荷保护（ANSI49）,n负序保护（ANSI46）,n欠励磁保护（失磁保护）（ANSI40）,n逆功率保护（ANSI32R）,n正向功率保护（ANSI32F）,n阻抗保护（ANSI21）,n电压保护（ANSI27/59）,n过励磁保护Volt/Herz（ANSI24）,保护功能（二）,n90%定子接地保护（不带方向，带方向）,n频率/滑差保护（ANSI81）,n灵敏接地保护（ANSI50/51GN，64R）,n三次谐波的100%定子接地保护,n突加电压（误上电）保护（ANSI50,27）,n转子接地保护（ANSI64R）,n注入20Hz电压的100%定子接地保护,n直流电压/电流时间保护,n启动过程的过电流保护,n矢量跳跃,n失步保护,n匝间保护,发电机保护7UM5/6的比较,7UM511/2/5/6,SIPROTEC3,SIPROTEC4,7UM61,7UM62,7UM6的硬件选择,发电机保护（大型机组）附件的型号变更,20Hz电压注入设备（100定子保护）,发生器：,滤波器：,7XT31,7XT32,13Hz电压注入设备（转子灵敏接地保护）,控制单元：,连接单元：,7XT71,7XR6002/3,7XT33,7XT34,7XT71,7XR6004,7UM61的综合功能,定子接地故障保护,(无/有)方向(59N,64G,67G)灵敏接地故障保护,转子接地保护(50/51GN,64R)过负荷保护(49)定时限过电流,低电压保持(51)定时限过电流,方向(50/51/67)反时限过电流(受控,制动)(51V)过电压(59)欠电压(27)频率保护(81)逆功率保护(32R)过激磁保护(24)熔断器故障监视(60FL)外部跳闸连接跳闸回路监视(74TC),正向功率保护(32F)低励保护(40)负序保护(46)断路器失灵保护(50BF),突加电压保护(50/27)100%定子接地故障保护(3rd谐波)(59TN,27TN)阻抗保护,I/U,ANSI50/51),技术特点：(1)电流测量经滤波后的基波分量，对暂态过程反应不灵敏(2)正序低电压元件的起动和保持，避免其他分量的干扰(3)TV监视和其他闭锁条件，确保可靠性的保护,失磁保护Underexcitation(Loss-of-Field)Protection(ANSI40),技术特点：(1)正序电流电压中得到的导纳参数，防振荡特性更佳(2)导纳平面特性，能可靠探测在非对称故障时的失磁条件(3)装置能够测量励磁电压，作为辅助判据(4)三种失磁特性可供选择，具有动稳边界和异步运行整定条件。,90%定子接地保护90%StatorEarthFaultProtection(ANSI59N,64G,67G),技术特点：(1)测量精确，零序电压经过高滤过比的三次谐波滤波器，仅保留基波分量(2)零序电压的测量部位不受限制，适应多种接线条件(3)与零序电流测量配合，可形成带方向的接地保护,保护的两种接线方式,90%定子接地保护90%StatorEarthFaultProtection(ANSI59N,64G,67G)（续）,方向接地保护的接线方式,方向接地保护的特性,100%三次谐波定子接地保护100%StatorEarthFaultProtectionwith3rdHarmonics(ANSI27/59TN3rdHarm.),技术特点：(1)接线条件与90%定子接地保护相同，无需额外接线(2)零序电压的测量部位不同，保护功能不同。1)当零序电压取自中性点配电变压器，则设置为欠压型2)当零序电压取自机端VT，则设置为过压型3)如不专门测量，零序电压则由计算而出，则设置为过压型,沿定子绕组的三次谐波分布,20Hz电压注入的100%定子接地保护100%StatorEarthFaultProtectionwith20HzVoltageInjection(ANSI64G-100%),技术特点：(1)“真正的100%接地保护”，特别适合大型发电机保护(2)20Hz电压注入方式灵活，见下图(3)校正测量误差,转子接地保护RotorEarthFaultProtectionR,fn(ANSI64R),技术特点：(1)工频100V注入，2种保护方式：对地电流式、对地电阻式(2)2段式保护,13Hz方波电压注入式转子灵敏接地保护SensitiveRotorEarthFaultProtectionwith1to3HzSquareWaveVoltageInjection(ANSI64R-1to3Hz),特点：计算对地电阻，两段式保护优点：(1)有效地消除了转子对地电容的影响，特别适合大型发电机组(2)确保对励磁系统来的干扰信号有足够的裕度,1到3Hz方波电压注入式转子灵敏接地保护SensitiveRotorEarthFaultProtectionwith1to3HzSquareWaveVoltageInjection(ANSI64R-1to3Hz)（续）,注入式转子保护的测量电流Umeas和测量电流Ig波形图,过励磁保护Overexcitation(Volt/Hertz)Protection(ANSI24),技术特点：(1)采用U/f原理，由定时限和反时限构成(2)反时限部分可自定义,失步保护OutofStepProtection(ANSI78),技术特点：(1)采用阻抗测量原理，评估复阻抗相角变化轨迹(2)振荡次数计数。,失步特性多边形与典型振荡,图中：和为振荡正在发生和为即将发生振荡,阻抗保护ImpedanceProtection(ANSI21),技术特点：(1)电流起动，正序低电压保持（与电流保护相同）(2)2段正常阻抗段，1段受控阻抗段(3)振荡闭锁，VT断线闭锁(4)四边形阻抗特性，能有效防止过渡电阻的影响,阻抗特性,阻抗保护的阶段性,断路器失灵保护BreakerFailureProtection(ANSI50BF),技术特点：(1)保护功能的激活：装置内部保护功能、外部开关量输入信号(2)默认配置是过电流准则，通过CFC可实现其他判断准则,断路器失灵保护逻辑框图,断路器失灵保护原理,突加励磁（误上电）保护InadvertentEnergization(ANSI50,27),技术特点：(1)正序低电压或运行条件（0：发电机组旋转达不到额定频率）作为保护起动条件(2)正序过电流作为跳闸判据,附加功能AdditionalFunctions,测量measuring,电流：IL1,S1;IL2,S1;IL3,S1;IL1,S2;IL2,S2;IL3,S2;IEE1;IEE2;I1;I2差动电流：Idiff,L1;Idiff,L2;Idiff,L3;Irest,L1;Irest,L2;Irest,L3;电流相角：IL1,S1;IL2,S1;IL3,S1;IL1,S2;IL2,S2;IL3,S2;电压：VL1;VL2;VL3;VE;VL12;VL23;VL31;V1;V2;V3.h.;(V2.h.)阻抗：R,X功率与功率因数：S;P;Q;cos(p.f.)频率：过激磁参数：V/温度测量数据：L1;L2,L3,I2,V/f；传感器测量值机组温度测量(串口)：6或12个传感器机组参数(压力、振动、速度)测量传感器：3个,附加功能AdditionalFunctions（续）,最值存储Min./max.memory,存储：带时标的测量数值复位手段：开关量输入、面板按键、系统通讯存储参数：V1;I1;P;Q;VE(3rdharm.);,能量计量Energymetering,计量参数：WP+;WP;WQ+;WQ,故障与时间记录Faultrecords/Faulteventlogging,故障记录次数：最新的8次瞬态数值：可达5秒实时数值：可达80秒事件记录：故障缓冲内存600个信息运行缓冲内存200个信息,监视功能MonitoringFunctions,电流回路监视MonitoringofExternalCurrentTransformerCircuits,监视原理：各侧电流对称性|Imin|/|Imax|BAL.FACTORI,电压回路监视MonitoringofVoltageTransformerCircuits,监视原理：电压对称性+断线判据断线判据：,1）无断线情况,2）一相断线情况,3）两相断线情况,&,&,&,4）全断线情况,V110V,方便的调试平台DIGSI4&SIGRA4,保护功能的选择,保护功能的逻辑展开,不涉及核心程序的保护组态！确保了软件的稳定性！,CFC自定义逻辑,故障录波分析,用户自编程，完成现场特定功能！,完善的故障分析功能，监视机组和保护的一举一动！,接线图7UM622,典型应用（一）,典型应用（二）,主保护配置示意图,主保护配置,发电机差动：7UM62,发变组差动：7UT633/635,升压变差动：7UT612,厂高变差动：7UT613,励磁变差动：7UT612,典型应用（二）,后备保护配置示意图,后备保护配置*,发电机后备：7UM61/62,升压变后备（高侧）：7SJ63/7SA63,励磁变后备：7SJ600,厂高变后备：7SJ600,厂高变低压零序保护：7SJ600,*：双重化时酌情考虑,典型应用（三）,保护功能的集约化管理7UW500跳闸矩阵,特点：(1)可靠的硬件结构(2)28个保护输入/10个输出对象(3)每个输入/输出动作都有相应的LED灯（保持型，可复位）,优点：(1)出口环节减少，配合7PA继电器，使保护出口至跳圈的时间仅为8ms(2)运行状况一目了然，直观性强(3)改变保护方式容易，实施方