李浩浩，馬小雯，陳 容

（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司烏東德水力發(fā)電廠，云南祿勸 651512）

當(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)的電動(dòng)勢(shì)以同樣的工頻角頻率旋轉(zhuǎn)，之間的相位差維持不變，發(fā)電機(jī)處于同步穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。如果受到某種干擾，發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的電動(dòng)勢(shì)以不同的角頻率旋轉(zhuǎn)，線路兩側(cè)電動(dòng)勢(shì)相位差不斷變化，此時(shí)稱作發(fā)電機(jī)失步［1－2］。由于大型水輪發(fā)電機(jī)等值電抗較大，之相聯(lián)的系統(tǒng)等值電抗卻往往很小，一旦發(fā)生系統(tǒng)振蕩，振蕩中心往往落在發(fā)電機(jī)機(jī)端附近，使電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅，因此采取更為準(zhǔn)確的校驗(yàn)方式，確保邏輯的正確性，可有效提高失步保護(hù)的正確動(dòng)作率，及時(shí)切除失步運(yùn)行的機(jī)組，降低對(duì)系統(tǒng)的影響［3］。

1 失步保護(hù)工作原理

以南瑞繼電保護(hù)PCS－985GW保護(hù)裝置為例，其失步保護(hù)阻抗元件采用發(fā)電機(jī)正序電壓、正序電流進(jìn)行邏輯計(jì)算，能夠靈敏反映由各種故障導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)失步運(yùn)行工況。

保護(hù)采用三元件失步繼電器動(dòng)作特性如圖1所示。

如圖1所示，Za為阻抗透鏡的上端阻抗；Zb為阻抗透鏡的下端阻抗；Zc為阻抗透鏡的電抗線阻抗。第一部分是透鏡特性，它把阻抗平面分成透鏡內(nèi)的部分I和透鏡外的部分O。第二部分是遮擋器特性，它把阻抗平面分成左半部分L和右半部分R。兩種特性的結(jié)合，把阻抗平面分成四個(gè)區(qū)OL、IL、IR、OR，阻抗軌跡順序穿過(guò)四個(gè)區(qū)（OL→IL→IR→OR或OR→IR→IL→OL），并在每個(gè)區(qū)停留時(shí)間大于一時(shí)限，則保護(hù)判為發(fā)電機(jī)失步振蕩。每順序穿過(guò)一次，保護(hù)的滑極計(jì)數(shù)加1，到達(dá)整定次數(shù)，保護(hù)動(dòng)作。

第三部分特性是電抗線，它把動(dòng)作區(qū)一分為二，電抗線以上為Ⅰ段（U），電抗線以下為Ⅱ段（D）。阻抗軌跡順序穿過(guò)四個(gè)區(qū)時(shí)位于電抗線以下，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)電機(jī)－變壓器組內(nèi)，位于電抗線以上，則認(rèn)為振蕩中心位于發(fā)電機(jī)－變壓器組外。其邏輯圖如圖2所示［4］。

2 失步保護(hù)典型校驗(yàn)方法

根據(jù)失步保護(hù)工作原理，我們?cè)谛ｒ?yàn)失步保護(hù)時(shí)，需要確定透鏡特性及電抗線的范圍，當(dāng)透鏡內(nèi)角及靈敏角確定時(shí)，只需校驗(yàn)Za、Zb和Zc的值與定值相符即可。在常規(guī)的邏輯校驗(yàn)中，通常有以下三種方式。

2.1 ±5%誤差校驗(yàn)法

由于繼電保護(hù)允許定值誤差為±5%，因此我們?cè)谛ｒ?yàn)定值時(shí)，往往通過(guò)繼電保護(hù)測(cè)試儀向保護(hù)裝置輸入95%倍定值的電氣量，保護(hù)動(dòng)作（不動(dòng)作），輸入105%倍定值的電氣量，保護(hù)不動(dòng)作（動(dòng)作），由此可判斷設(shè)備定值滿足誤差要求。在校驗(yàn)失步保護(hù)Za、Zb的值時(shí)，同樣可以采取上述方法：用繼電保護(hù)試驗(yàn)儀輸出電壓、電流至發(fā)電機(jī)保護(hù)盤(pán)相應(yīng)機(jī)端PT、CT端子的內(nèi)側(cè)，保證電壓和電流的比值分別為定值的95%倍及105%倍，電流的角度保持不便，改變電壓的角度，從而得到機(jī)端視在阻抗隨時(shí)間變化的軌跡圖。以校驗(yàn)Za為例，通過(guò)上述方式得到的視在阻抗軌跡如圖3所示［4］。

由圖易得，當(dāng)電壓和電流的比值為95%Za時(shí)，其視在阻抗軌跡穿過(guò)了透鏡特性，裝置顯示外部滑極計(jì)數(shù)加1；當(dāng)電壓和電流的比值為105%Za時(shí)，其視在阻抗軌跡繞過(guò)了透鏡特性，裝置顯示滑無(wú)變化，從而可以準(zhǔn)確校驗(yàn)出Za的值。

如果校驗(yàn)Zc仍采取該方式，顯然易得95%Zc視在阻抗軌跡依次經(jīng)過(guò)OL、IL、IR、OR四個(gè)區(qū)域，裝置顯示為區(qū)內(nèi)滑級(jí)計(jì)數(shù)加1，但是105%Zc視在阻抗軌跡可能如圖4所示的情況。

根據(jù)圖4可以發(fā)現(xiàn)105%Zc視在阻抗軌跡雖然有一部分越過(guò)了電抗線，但仍然經(jīng)過(guò)了OL、IL、IR、OR四個(gè)區(qū)域，裝置顯示同95%Zc的情況一樣，區(qū)內(nèi)滑級(jí)計(jì)數(shù)加1。因此±5%誤差校驗(yàn)法只能準(zhǔn)確校驗(yàn)Za、Zb，對(duì)于Zc的校驗(yàn)并不準(zhǔn)確。

2.2 繼電保護(hù)試驗(yàn)儀振蕩模塊校驗(yàn)法

該方法是使用繼電保護(hù)試驗(yàn)儀的振蕩模塊，根據(jù)失步保護(hù)定值對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)定成功后，試驗(yàn)儀軟件顯示出振蕩過(guò)程中機(jī)端視在阻抗隨時(shí)間變化軌跡圖，進(jìn)而對(duì)失步保護(hù)進(jìn)行測(cè)試。但是該方法對(duì)繼電保護(hù)試驗(yàn)儀的要求較高，如果使用的繼電保護(hù)試驗(yàn)儀不具備相關(guān)功能，則無(wú)法采取該方法校驗(yàn)失步保護(hù)邏輯，因此不具備泛用性［5］。

2.3 選點(diǎn)校驗(yàn)法

該方法是利用繼電保護(hù)試驗(yàn)儀的狀態(tài)序列模塊進(jìn)行調(diào)試。通常通過(guò)狀態(tài)序列模塊新建4個(gè)狀態(tài)，每一個(gè)狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)OL、IL、IR、OR四個(gè)區(qū)域中的某一個(gè)點(diǎn)，每個(gè)狀態(tài)持續(xù)時(shí)間大于一時(shí)限，從而模擬阻抗軌跡順序穿過(guò)四個(gè)區(qū)域，使裝置滑極計(jì)數(shù)發(fā)生變化。但是該方法只是簡(jiǎn)單驗(yàn)證保護(hù)邏輯，并不能準(zhǔn)確校驗(yàn)定值，通常只在年度檢修時(shí)采用，當(dāng)檢修要求較高時(shí)并不適用［6］。

3 失步保護(hù)新型校驗(yàn)方法

為了解決±5%誤差校驗(yàn)法無(wú)法準(zhǔn)確校驗(yàn)電抗線阻抗Zc的問(wèn)題，本文采取校驗(yàn)相交點(diǎn)阻抗Z′c的方式間接校驗(yàn)電抗線阻抗Zc，Z′c定義為電抗線與透鏡相交點(diǎn)的阻抗，其示意圖如圖5所示。

采取±5%誤差校驗(yàn)法對(duì)相交點(diǎn)阻抗Z′c進(jìn)行校驗(yàn)，可得出105%Z′c軌跡和95%Z′c軌跡分別如圖6所示。容易看出，105%Z′c軌跡經(jīng)過(guò)了電抗線上方四個(gè)區(qū)域，但是電抗線下方只經(jīng)過(guò)了OR和OL兩個(gè)區(qū)域，裝置顯示外部滑極計(jì)數(shù)加1；95%Z′c軌跡經(jīng)過(guò)OL、IL、IR、OR四個(gè)區(qū)域，裝置顯示為區(qū)內(nèi)滑級(jí)計(jì)數(shù)加1。因此，±5%誤差校驗(yàn)法可以準(zhǔn)確校驗(yàn)Z′c。

接下來(lái)計(jì)算相交點(diǎn)阻抗Z′c的表達(dá)式，由定值可知透鏡內(nèi)角θ、Za、Zb、Zc的值，計(jì)算Z′c可以等效如圖7所示，有：

OA＝Zb，OC＝Zc，OD＝Za，Z′c＝OF

由圖易得：

通常情況下，透鏡內(nèi)角θ取120°，則上式變?yōu)椋?/p>

在進(jìn)行失步保護(hù)調(diào)試時(shí)，只需將定值單里Za、Zb、Zc的值代入，得到相交點(diǎn)阻抗Z′c的值，隨即采取±5%誤差校驗(yàn)法校驗(yàn)Z′c即可。

4 結(jié) 語(yǔ)

在調(diào)試失步保護(hù)時(shí)，對(duì)于阻抗透鏡的上端阻抗Za、阻抗透鏡的下端阻抗Zb均可使用±5%誤差校驗(yàn)法進(jìn)行校驗(yàn)，但是在校驗(yàn)電抗線阻抗Zc時(shí)應(yīng)采取間接校驗(yàn)方式，校驗(yàn)相交點(diǎn)阻抗Z′c，才能保證校驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。