GE MULTILIN保护在电厂的应用

【摘 要】介绍了GE MULTILIN保护软件硬件的特点、动作原理，及其在电厂的应用。

【关键词】GE MULTILIN保护；发电机差动；失步；变压器差动

引言

近年来， 随着微电子技术、计算机技术的发展，GE MULTILIN基于数字信号处理器（DSP） 芯片的UR微机型继电保护装置以其高性能、低价格的优势越来越受到用户欢迎， 在国内外广泛推广。

GE保护硬件特点

GE UR系列CPU及DSP采用集成度高的元器件代替分离门电路，采用2位CPU微处理器，每周波64点采样频率，完全的数字信号处理技术，可减少因外部连线较多而产生的相互干扰和振荡，拥有极好的可靠性和速动性。采用大规模可编程逻辑器提高系统集成度， 将复杂的信号采集功能和一些辅助功能都集成到一起。 在硬件系统中， 包括模拟数据采集、开关数据输入与输出、键盘检测、信息显示和通信芯片DSP 接口都通过CPLD完成， 这使得系统不仅实现了诸多功能， 而且简化了结构， 抗干扰能力和可靠性都得到较大提高。取代了传统分离逻辑器件， 大大增强了硬件系统紧凑性， 提高了系统性能。

DSP模块交流输入及开关量输入各CPU之后，CPU将读取各个量的状态，并存放在RAM区规定的地址中。在自检中不断地读入当时的输入信息，进行计算，如达到逻辑动作条件，则发出信息，迅速动作。

GE保护软件特点

GE MULTILIN所有UR系列产品均可统一使用URPC软件，达到真正的通用。保护及UR软件拥有如下功能：

1、可编程输入和输出

2、测量电流、电压、功率、功率因数、频率

3、进行故障定位和故障分析报告

4、可编程64个/周波采样的波形回放

5、1024个可编程事件记录器

6、16个可编程数据记录通道

7、自诊断功能

8、FLEXLogicTM逻辑方程

9、用户可编程LED指示

10、用户可自定义的显示信息

有利于用户在运行维护过程中更方便的使用。

关于保护电厂发电机

下面介绍几种G60发电机保护

（1）G60发电机纵差动保护

该保护是发电机内部相间短路的主保护，可以无延时的切除保护范围内的故障，同时又不反应发电机的过负荷和系统振荡，且灵敏系数较高，所以纵差动保护为发电机的主保护。

发电机附近的区外故障电流中常含有时间常数很大的直流分量，另外，给升压变压器空载激磁，激磁电流中也含有很大而且持续时间很长的直流分量。为防止因这些情况引起误动，G60的差动元件配置了CT饱和探测逻辑。

CT饱和探测逻辑就象一个状态判别元件（参看下图）。“NORMAL”是判别元件的起始状态，在“NORMAL”状态时，CT饱和的标志位为0（SAT=0），运算法则进行CT饱和计算（SC），在“NORMAL”状态，当SC=1时，探测逻辑进入“EXTERNAL FAULT”状态，并使SAT=1，如果差电流小于第一条制动曲线（SL），并且持续时间大于200ms，则判别逻辑返回到“NORMAL”状态；否则，当差电流在第一条制动曲线之上即DIF=1，判别逻辑进入“EXTERNAL FAULT & CT SATURATION”状态。在“EXTERNAL FAULT & CT SATURATION”状态下，SAT=1；如果差动元件返回，经100ms后判别逻辑返回到“EXTERNAL FAULT”状态。

当探测到CT饱和，差动元件要比较发电机两侧电流的方向，如果方向探测说明是区内故障，就允许跳闸。

G60差动保护，动作于发变组全停。

（2）失步保护

系统振荡探测元件提供了系统振荡闭锁和失步跳闸功能，元件测量正序视在阻抗，并用三元件来跟踪阻抗变化的轨迹，以判断振荡或失步。以下的动作特性和逻辑图可以帮助我们进一步理解元件的机理。

系统振荡探测元件动作特性

a） 系统振荡闭锁

三元件式（Three-step operation）： 系统振荡闭锁程序实质上是探测正序阻抗穿越外元件到中间元件边界的时间。如果阻抗轨迹进入外元件，但没有进入中间元件，经设定延时（POWER SWING PICKUP DELAY 1）后，系统振荡闭锁信号产生并保持。当阻抗轨迹离开外元件，并超过设置的振荡返回时间（POWER SWING RESET DELAY 1），闭锁信号返回。

b） 失步跳闸

三元件式（Three-step operation）： 失步跳闸是确定失去稳定的系统振荡，通过检测测量阻抗经特定时间从外元件进入中间元件，又经特定的时间从中间元件进入内部元件来实现。第一步与振荡闭锁探测相同，经设置延时（POWER SWING PICKUP DELAY 1）之后，Latch 1置位（Latch 1=1），置位时间等于阻抗在外元件停留的时间。

如果在以后的任何时候，测量阻抗进入中间元件，但在内部元件之外，经设定延时（POWER SWING PICKUP DELAY 2）后，Latch 2置位（Latch 2=1），置位时间长度等于阻抗继续停留在外元件的时间。如果在此之后的任何时候，测量阻抗进入内部元件，并经过设置时间（POWER SWING PICKUP DELAY 3）之后，Latch 3置位（Latch 3=1），置位时间与阻抗继续停留在外元件的时间相同。这是元件准备跳闸。

跳闸模式设置为“Delay”，元件等待，直到测量阻抗离开内部元件，开始计时，经设置延时（POWER SWING PICKUP DELAY 2）后，将Latch 4置位，元件准备跳闸，当测量阻抗离开外部元件后，跳闸操作符置位。

系统振荡探测逻辑

失步保护1：发信号。

失步保护2：由中调根据实际情况采取相应技术措施而决定机组是否程跳。若系统相应技术措施不能解决振荡中心位于发变组内部或失步振荡持续时间过长的问题，将对发电机安全构成威胁时，出口方式选为程跳。

（3）发电机的单相接地保护

对于发电机的中性点是高阻接地的，因此，当发电机内部单相接地时，流经接地点的电流仍为发电机所在电压网络对地电容电流之和，而不同之处在于故障点的零序电压将随发电机内部接地点的位置不同而改变。利用发电机机端电压互感器的零序电压判据，构成的定子接地保护，设置为AUX VOLTAGE保护动作于全停。另外还有其他的发电机保护，就不一一赘述。

关于保护发电厂变压器

主变、高厂变、励磁变均为电厂的主要电气设备，对整个电厂的安全稳定运行至关重要，尤其是这些大型高压电力变压器造价昂贵、运行责任重大。一旦发生故障遭到损坏，其检修难度大、时间长，将对电厂造成很大的经济损失；另外，发生故障后突然切除变压器也会对电厂系统造成或大或小的扰动。因此，它对继电保护的要求很高，选用T35、T60变压器继电保护装置。

T35有两种相互独立的谐波制动特性：涌流抑制（INRUSH INHIBIT）和过激磁抑制（OVEREXITATION INHIBIT）。涌流抑制特性，是闭锁当变压器空载合闸时由涌流可能导致的元件误动作，当二次谐波含量超过设定值时，闭锁保护的动作。过激磁抑制特性是当系统过激磁时闭锁差动元件，当五次谐波超过设定值时闭锁保护。

T35、T60具有如下主要性能：

A：TA二次回路断线的监视功能

TA二次回路断线的动作判据为：任一相差动电流有突变，突变相只有高压侧或低压侧电流有变化，变化相电流减小，判据为：I0大于0.1pu

B：变压器高压侧相位差与平衡补偿

凡Yd接线方式变压器，Y侧二次电流都需要校正相位。常规接线中，高压侧TA二次侧接成d接线进行相位补偿，T35具有软件自动校正功能，这样对于Yd-11接线的双绕组变压器高压侧TA可直接接成Y/Y型，设置为Y/d-11即可，已经进行了补偿，即将二次相电流变换成了线电流。这样可以简化接线。但TA的极性仍是高压侧采用减极性输出，低压侧采用加极性输出。

C：变压器低压侧电流平衡系数

变压器低压侧电流互感器二次电流平衡补偿由软件完成，T35自动对CT的不匹配进行补偿，在计算差流和制动量之前，所有的电流都以变压器一侧绕组的CT为基准折算成标幺值，所有的电流都折算到参考绕组（Wref）一侧，这就是说差电流和制动电流是以参考绕组侧的CT额定值为基准的标幺值。参考绕组有保护装置选择，绕组额定电流与CT一次电流最接近的绕组被选为参考侧，由参考侧CT决定差动元件动作特性的设置。

T35主变差动保护，动作于全停

因此，具有功能齐全的T35、T60电力变压器保护可以快速准确的区分出变压器的励磁涌流和各种故障情况，区内故障和区外故障；解决电流互感器TA二次电路断线时对变压器差动保护的影响；消除TA饱和时对变压器差动保护的影响；解决和应涌流对变压器保护的影响。微机型T35、T60变压器保护装置，在越来越好的计算机硬件平台的基础上，具有了更加强大的数据处理、数据记忆、计算、逻辑判断等软件功能，可很好地处理和解决变压器保护中的技术问题。充分保证和提高了电厂主变、高厂变的可靠工作和安全运行。

结束语

在先进技术不断发展的今天，GE MULTILIN保护以其系统化、标准化和面向未来的概念取代了繁琐而复杂的传统保护系统，在发电厂运行良好，充分发挥GE继电保护装置作为电力主设备“卫士”的作用，提高整个发电厂安全运行的可靠性，具有良好的应用推广价值。

作者简介：

张天宇（1971-），男，沈阳电力专科学校毕业，工程师，现任浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司设备部主任工程师，从事部门检修、维护等管理工作。