南瑞RCS—985与许继WFB—800发变组保护的异同

陈利

0.前言

南瑞RCS-985发变组保护与许继WFB-800发变组保护是目前在国内火电厂中使用较多的发变组保护设备，也是在国内300MW及以下机组中性能比较稳定，保护动作可靠，灵敏性较高，用户使用比较满意的发变组保护产品。因此对这两套设备的比较，从而发现他们之间的异同。

1.RCS-985 与WFB-800的概述

1.1 RCS-985基本介绍

RCS-985采用了高性能数字信号处理器DSP芯片为基础的硬件系统，并配以32位CPU用作辅助功能处理。是真正的数字式发电机变压器保护装置。

RCS-985为数字式发电机变压器保护装置，适用于大型汽轮发电机、水轮发电机、燃汽轮发电机、抽水蓄能机组等类型的发电机变压器组单元接线及其他机组接线方式，并能满足发电厂电气监控自动化系统的要求。

RCS-985提供一个发电机变压器单元所需要的全部电量保护，保护范围：主变压器、发电机、高厂变、励磁变（励磁机）。根据实际工程需要，配置相应的保护功能。

1.2 WFB-800基本介绍

WFB-800系列微机发—变组成套保护装置主要适用于电力系统主设备的保护。WFB-80装置集成了一台发电机的全部电气量保护，WFB-802装置集成了一台主变压器的全部电气量保护，WFB-803装置集成了一台高厂变和励磁变（励磁机）的全部电气量保护，WFB-804 装置集成了一台主变压器及高厂变的全部非电量类保护。可满足大型发—变组双套主保护、双套后备保护、非电量类保护完全独立的配置要求。同时，该系列保护也能直接与电厂综合自动化系统联接。

2.主要保护的异同

2.1差动保护：比率差动

2.1.1 RCS-985比率差动动作特性

比率差动保护动作方程如下：

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为差动电流，Ir为制动电流， Icdqd为差动电流起动定值，Ie为发电机额定电流

两侧电流的定义：

对于发电机差动，其中I1、I2分别为机端、中性点侧电流。

对于主变差动，I1、I2分别为主变低、高压侧电流。

发电机差动、主变差动，根据不同的设计其中的I3、I4、I5有不同的表示意义。

对于高厂变差动，其中I1、I2、I3分别表示高厂变高压侧、低压侧A、B分支电流；I4、I5未定义。

对于励磁变差动，其中I1、I2分别为励磁变高压侧、低压侧电流，I3、I4、I5未定义。

比率制动系数定义：

Kb1为比率差动制动系数，Kb1r为比率差动制动系数增量。

Kb11 为起始比率差动斜率，Kb12为最大比率差动斜率。

n为最大比率制动系数时的制动电流倍数，装置内部固定取4。

2.1.2 WFB-800比率差动动作特性

差动动作方程如下：

Iop≧Iop.0 （Ires≦Ires.0时）

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

式中：Iop为差动电流，Ires.0为差动最小动作电流整定值，Ires 为制动电流，Ires.0为最小制动电流整定值，S为比率制动特性的斜率。各侧的电流都以指向发电机为正方向。

差动电流：Iop =|IT+IN|

制动电流：Ires=|IT-IN|/2

其中IT、IN分别为发电机两侧的电流。

2.1.3比较以上两种差动，可以很明显的看出

a：两者的差动电流，制动电流的表示方式都是一样的，这也就是差动最基本的原理，两套设备都完全的遵循了这一思想。

b：两者的不同之处在于RCS-985比率差动动作特性是一条平滑上升的曲线，随着制动电流Ir的不断增大，它的临界差动动作电流也在不断的增大，它在电流到达nIe后进入了制动区，所以这个n的选择就很重要。

而从WFB-800比率差动动作特性可以看出，在刚开始阶段，随着制动电流Ires的不断增大，它的临界差动动作电流有一个保持阶段，在制动电流到达差动最小动作电流Ires.0后，随着制动电流的增大，临界差动电流以直线上升。

2.2发电机三次谐波定子接地保护

（1）RCS-985装置三次谐波电压比率判椐只保护发电机中性点25%左右的定子接地，机端三次谐波电压取自机端开口三角零序电压，中性点侧三次谐波电压取自发电机中性点TV。

三次谐波保护动作方程：

U3T/U3N>K3WZD

式中：U3T 、U3N分别为机端和中性点侧三次谐波电压值，K3WZD为三次谐波电压比值整定值。

机组并网前后，机组等值容抗有较大的变化，因此三次谐波电压比率关系也随之变化，本装置在并网前后各设一段定值，随机组并网断路器位置接点变化自动切换。

三次谐波电压比率判椐可选择动作于跳闸或信号。

（2）WFB-800装置三次谐波电压保护发电机中性点附近定子绕组的单相接地。动作判椐为：

方案1：|U3s|≧K|U3n|

方案2：|U3s+Kp×U3n|≧K”|U3n|

其中U3s、U3n分别为机端TV开口三角绕组和中性点侧TV输出的三次谐波分量；K、 K”分别为方案1、方案2的制动系数，它们是不同的正实数。

三次谐波方案1、2的选择：

实际发电机正常运行中若干个不同负载情况下的比值m=|U3s|/|U3n|及m”=|U3s+U3n |/|U3n|，取它们各自的平均值mave、m”ave。

若mave

若mave>m”ave，则采用保护方案2投入运行。

（3）对照这两种装置的三次谐波电压保护，它们所采用的比率保护，取用的电压都是机端TV开口三角绕组和中性点侧TV输出的三次谐波电压，都是用的这两个电压的比值来反映定子绕组的接地大小情况。所不同之处在于RCS-985装置采用了利用发电机并网断路器的接点变换来采用切换不同定值的方式保护；而WFB-800装置则采用了两套不同的方案，根据m、m”的大小来判断保护装置应该投入那种方式来保护。

2.3发电机失磁保护

发电机励磁系统故障使励磁降低或全部失磁，从而导致发电机与系统失步，对机组本身及电力系统的安全造成重大危害。因此大、中型机组要装设失磁保护。

2.3.1 RCS-985装置失磁保护有以下四个判据组合，完成需要的失磁保护方案

a：低电压判据

电压一般取发电机机端三相电压。

三相同时低电压判据：Upp

b：定子侧阻抗判据

阻抗圆：异步阻抗圆或静稳边境圆，阻抗电压量取发电机机端正序电压，电流取发电机正序电流。

动作方程为：270°≧Arg[（Z+jXB）/（ Z-jXA）] ≧90°

XA：静稳边境圆，可按系统阻抗整定，异步阻抗圆，XA=0.5Xd；

XB：隐极机一般取Xd+0.5Xd，凸极机一般取0.5（Xd+Xq）+ 0.5Xd。

c：转子侧判据

转子低电压判据：Ur

d：减出力判据

减出力采用有功功率判据：P>Pzd

失磁导致发电机失步后，发电机在一定范围内波动，P取一个震荡周期内的平均值。

2.3.2 WFB-800装置的失磁保护的主判据可有下述判据中的一个或两个组成。

a：静稳极限励磁电压Ufd（P）主判据

b：定励磁低电压辅助判据

c：静稳边境阻抗主判据

阻抗扇形圆动作判据匹配发电机静稳边境圆，采用0°接线方式，动作特性见下图。发电机失磁后，机端测量阻抗轨迹由图中第I象限随时间进入第IV象限，达静稳边境进入圆内。

静稳边境阻抗判据满足后，至少延时1～1.5S发失磁信号、压出力或跳闸，延时1～1.5S的原因是躲开系统震荡。扇形与R轴的夹角10°～15°为了躲开发电机出口经过渡电阻的相间短路，以及躲开发电机正常进相运行。

d：稳态异步边界阻抗判据

发电机发生凡是能导致失步的失磁后，总是先到达静稳边界，然后转入异步运行，进而稳态运行。该判椐的动作圆为下抛圆，它匹配发电机的稳态异步边界圆。

e：主变高压侧三相同时低电压判据

f：机端过电压判据

失磁保护是发变组保护中一个相当重要的保护，两套装置都给出了很多的判据，从中也可以看出，它们给出的两者之间有较大的差异。但目前国内所使用较多的是阻抗性的保护。例如：RCS-985装置的定子侧阻抗判据，WFB-800装置的静稳边境阻抗主判据和稳态异步边界阻抗判据等等。这些判据以及它们的组合能够很好的反映发电机磁场在失去后，励磁的变化情况以及励磁装置的实际运行情况。

3.由于发变组保护中保护的种类比较多，笔者在此就只举RCS-985装置和WFB-800装置中几个比较重要和常用的保护来作对比

其余的保护大家可以在使用这两套装置时仔细的进行研究，以比较其更多得差异。

4.结论

以上经对RCS-985装置和WFB-800装置中的几个重要保护进行了一个简单的比较，从中不难发现，两套装置在有些保护中，如：差动保护，它们之间的原理是基本上相同的，没有太大的差异，所不同的就只在特性曲线上。而象失磁保护在判据上都比较多，这就要根据现场的实际情况来选用装置上的判据能更好的保护机组。