发电机组涉网保护与励磁控制协调配合研究
发变组保护与励磁系统限制配合整定及问题
发变组保护与励磁系统限制配合整定及问题摘要：随着我国社会经济的多元化，人们对各个方面的发展都提出了更高的要求，尤其是在电力方面。
为了紧跟社会发展的趋势，满足日益增加的需求，电力部门也提出了很多的完善措施，其中发变组保护和励磁调节器作为发电厂电气系统的两个重要的组成部分，对发电厂的重要性不言而喻。
而发变组保护与励磁系统限制功能，作为整个电力系统二次部分的重要环节，其在进行继电保护整定时，会涉及到很多方面的问题，主要的问题是考虑励磁系统限制的参数和发变组保护定值配合的整定情况等，如果出现问题就会对发电机的运行质量造成影响，严重时会造成电力事故，要想保证电机的正常运行状态，就要充分考虑变组保护与励磁系统限制配合的问题，使发电机出现异常运行情况时，励磁先进行限制，限制失效后再保护动作，以避免不必要的停机。
励磁系统在功能上配置了完善的励磁电流、发电机低励、过励等相关的限制保护单元。
而发变组保护同样配置有相关保护功能。
在实际运用中励磁调节器、发变组保护装置整定值需要合理配合。
这一旦励磁系统出现异常，励磁调节器先于发变组保护动作将励磁系统拉回到正常状态。
减少发电厂非正常停机事故的发生。
关键词：励磁系统；发变组保护；励磁限制引言实际上发电组保护，配置组成是很复杂的，其中重要的有转子过负荷保护、失磁保护、过激磁等保护装置。
通常情况下这些保护动作用于发电机停机时。
而励磁系统中自动励磁调节器的存在，就是为了避免励磁系统在运行时发生突发状况，导致没有必要的停机，在突发状况发生时，可以及时的对运行采取应急措施切换工作。
这样就要求发电机性能允许值、发变组保护定值与励磁限制值三者配合，使发变组保护定值大于励磁限制定值，但是却不允许超过发电机性能允许值。
这样才能最大限度的释放发电机的运行能力避免不必要的停机，同时起到保护机组的作用。
在定值整定的过程中最常见的问题就是励磁系统过励限制与转子过流保护、失磁与低励限制反时限特性不匹配等问题。
发电机失磁保护与励磁调节器低励保护之间的配合及注意事项_李成
发电机失磁保护与励磁调节器低励保护之间的配合及注意事项李 成（徐州发电厂试验中心）摘要：大中型发电机组，其保护均配有失磁保护，并在励磁调节器中配有低励限制及保护，两者的保护原理有所不同。
本文简述发电机低励或失磁的过程，分析励磁调节器低励限制保护及发电机失磁保护在欠励、低励或失磁过程中的不同动作情况，介绍构成发电机失磁保护与励磁调节器低励限制保护的设计原理，分析两者原理的相同处与不同处，简述发电机失磁保护与励磁低励保护之间的配合，并对调试中遇到的问题进行分析，提出个人看法及注意事项。
关键词：励磁调节器 失磁 低励1概述发电机由欠励、低励直至失磁，在这不同的过程中，均从系统中吸收感性无功功率，引起系统电压的下降。
其中低励或失磁后，发电机失去静稳，由同步运行过渡到异步运行，转子出现转差，定子电流增大，定子电压下降，有功功率下降，无功功率反向并且增大，转子回路出现差频电流；并引起某些电源支路过电流，所有这些电气量的变化，都伴有一定程度的摆动。
在一定的条件下，将威胁发电机本身的安全，破坏电力系统的稳定运行。
为此，1991年颁布的《继电保护和安全自动装置技术规程》及最近国家电力公司颁布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》均对失磁保护及大型机组安全运行作出了要求。
2两者的原理分析及配合目前，大中型发电机组，其保护均配有失磁保护，并在励磁调节器中配有低励限制及保护，其配合方式通常为：正常励磁调节器以自动方式运行，当励磁电流降低到一定程度，达到低励限制点时，低励限制信号灯亮，限制外回路减磁操作，当励磁电流继续下降，低励限制提供增磁信号，如不起作用，励磁电流下降至低励保护点时，低励保护动作，除继续提供增磁信号外，主柜延时几秒后封脉冲、切从柜。
从柜变为主柜，，如故障不能消除，从复上述过程低励保护动作并发信，延时几秒后切手动（如无从柜，则直接切至手动运行方式），其后期励磁调节器的低励限制及保护自动退出。
如在上述某一过程中，励磁调节器能扭转励磁电流的下降，可认为发电机处于欠励运行状态。
涉网保护与发电厂保护配合分析
涉网保护与发电厂保护配合分析摘要涉网保护指动作行为和定值设置与电网运行方式相关，并需要与电网安全自动装置相配合的保护，电厂保护与励磁调节器、系统保护失配是多数导致事故的主要原因。
为了降低电网发生连锁故障的概率，在机组的能力范围内，要充分发挥发电机组的动态调节能力，为电网提供电压、频率支撑，就要求提高电厂保护的适应性。
1.涉网保护配合的基本原则当系统发生故障时，系统保护应优先动作切除故障，电厂保护不越级动作。
当系统发生振荡及频率异常时，安自装置应优先按安稳策略有序动作切机，防止电厂保护动作无序切机对系统稳定造成更不利的影响影响。
当系统出现故障时，应优先发挥机组励磁系统的电压、无功调节能力：a、当机组低励或过励时，励磁调节器优先动作调节，调节失败再由机组保护动作跳机。
b、如系统故障出现低电压，励磁系统强励动作能增加系统的稳定性；并在短路切除后，使电压迅速恢复；还能改善系统故障时电动机的自起动条件；并提高发电机带时限过电流保护动作的可靠性。
c、当励磁系统强行励磁出现过励时，存在转子发热的问题，励磁系统的过励限制器动作限制励磁电流，调节失败再由机组保护动作跳机。
d、当运行中系统电压升高励磁调节器动作、机组进相运行、励磁系统故障时机组励磁水平会偏低，机组在低励磁状态工作时，存在定子铁芯过热；系统的静稳极限超越等问题；厂用电电压也会降低，影响辅机的工作当。
如励磁水平过低，由低励限制器动作限制励磁电流。
2、与系统保护配合的电厂保护涉网保护要求与系统保护配合、与励磁系统配合、与安自装置配合。
与系统保护配合的电厂保护有发电机过电压保护、发电机定子过负荷保护、发电机复压过流保护、发电机负序过负荷保护、发电机失磁、失步保护、主变后备保护、厂用变负序过流保护、高压电动机负序过流保护、高压电动机低电压保护定子过电压保护的作用是防止机组甩负荷下，定子电压升高对定子绝缘造成损害。
在电网发生异常时，定子电压也可能升的很高，此时作为系统中重要的有功、无功支撑的发电机组尽量不从系统中解列，为系统恢复正常运行提供条件。
浅析发变组转子过负荷保护与励磁强励反时限配合_胡俊轩
中图分类号：TM31
文献标识码：A
根据西北电网【2013】150 号《西北电网有限公司关于西北电 网安全自动装置及电厂涉网关键设备现场专项监督检查工作的 通知》，并结合西北电力调控【2012】83 号《关于深入开展机组网 源协调重要参数整改工作的通知》文件要求，为了保护发电机转 子绕组不会由于温度过高而损坏，同时又让转子具有一定的过 流能力，按照国标 GB 7046 的规定，对大唐彬长发电有限责任公 司（以下简称我公司）1 号、2 号机组励磁参数、涉网保护参数进 行详细核查，通过实际试验数据验证发变组转子过负荷保护与 励磁强励反时限限制之间的配合关系。
3 励磁调节器中强励反时限原理及试验数据
为了保护发电机转子绕组不会因温度过高而损坏，同时让 75
胡俊轩 浅析发变组转子过负荷保护与励磁强励反时限配合
本刊 E-mail:sxkjzzs@ 科技管理
表 1 发变组保护中过励反时限试验数据表
额定电流 倍数 IL
保护动 作结果
发变组动 A 套实际 B 套实际 作理论值/s 动作时间/s 动作时间/s
4 结论
经过上述的计算和验证，我公司机组发变组励磁后备反时 限过负荷保护和励磁调节器强励反时限限制定值配合关系正 确，运行稳定。但在励磁系统投运前和进行励磁强励反时限试验 时需要注意以下两点：第一，为防止转子反时限电流限制器误动 作，在励磁系统现场投运前，应将转子电流采样系数校准。第二， 在进行强励反时限试验时，转子电流保持时间尽量短，也就是说 在报出后立即将转子电流退掉。转子电流保持时间越长，热量累 积越多，退出强励反时限所需时间越长，这与定子电流限制器不
根据 《水利水电工程建设征地移民安置规划设计规范》 （SL 290—2009），分别按 5 年、20 年一遇洪水，计算回水曲线。设 计流量 P 为 20％、5％。回水计算采用两种组合：坝前水位最高
浅谈发变组保护与励磁系统配合问题
浅谈发变组保护与励磁系统配合问题摘要：近年来，电力系统运行经常出现异常现象，这在一定程度上会影响电能运输的稳定性，并且电网保护工作阻力也会相应增加。
基于此，做好发变电组保护、彰显励磁系统限制功能是十分必要的，同时，二者良好配合也能提高机组的安全性。
本文针对发变组保护与励磁系统配合问题进行了论述，仅供参考。
关键词：发变组保护；励磁系统；配合；问题1励磁系统与发变组保护的概述1.1励磁系统布连电厂励磁系统为自并励励磁方式，采用南京南瑞科技股份有限公司生产的NES5100励磁系统。
励磁系统的作用主要包括：第一，维持发电机的机端电压在给定水平，保证电力系统运行设备的安全性、经济性；第二，控制并列运行机组的无功功率合理分配；第三，提高电力系统的稳定性，包括静态稳定、暂态稳定和动态稳定，主要通过励磁系统中的限制功能实现，包括过励限制、欠励限制、强励限制、伏赫兹限制等。
总体来说励磁系统是维持整个发电机可靠运行的重要设备。
1.2发变组保护功能布连电厂发变组保护装置采用南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-985系列保护，他的功能是当发电机-变压器组系统出现异常故障情况时，通过发变组保护快速动作来有选择性的切除故障，从而保障电力正常稳定运行。
发变组保护配置大概分为短路保护和异常保护两类。
短路保护用以反映被保护区域发生的各种类型的短路故障，这些故障将造成机组的直接破坏。
这类保护很重要，所以为防止保护装置或断路器拒动，又有主保护和后备保护之分，主要包括定子接地保护、转子接地保护、匝间短路、差动保护、过激磁保护、发电机失磁保护等。
异常运行保护，用以反映各种可能给机组造成危害的异常工况，但这些工况不能或不能很快的对机组造成直接破坏，主要包括外部短路引起的定子绕组过流保护、负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷保护、由外部不对称短路或不对称过负荷而引起的发电机负序过负荷、电压保护、发电机逆功率保护等。
其中，发电机失磁保护、过负荷保护、过激磁保护需要和励磁系统限制相配合，励磁系统的限制要先于发变组保护动作，通过励磁系统的调整、限制闭锁，，防止保护装置的误动作，如果励磁限制不能够稳定发电机的运行状态，则保护动作切除故障。
机组网源协调保护与励磁重要参数的核查和计算
机组网源协调保护与励磁重要参数的核查和计算摘要：近年来电网快速发展，给电网运行控制和管理工作带来新的挑战，同时对网源协调工作提出了更高的要求。
2012年，根据国家电力监管部门关于电力安全生产和隐患监督管理等相关文件（电监会办安全〔2012〕21号和华中电监安全〔2012〕287号）要求，在国调中心和华中调控分中心统一部署下，湖南省电力调度控制中心组织开展了直调机组网源协调重要参数专项核查工作。
对我司两台机组的网源协调重要参数进行了核查和计算。
关键词：网源协调；发电机过励；发电机定子过流能力；励磁系统过励；励磁系统定子过流限制；发电机转子过负荷能力；发电机定子过负荷能力；保护协调性。
1、网源协调参数可能存在的问题（1）部分机组发电机过励/定子过流能力、励磁系统过励/定子过流限制、发电组转子/定子过负荷保护资料不全；（2）发电机一次设备存在问题。
部分机组发电机转子/定子过负荷能力不满足相关国标要求；（3）部分机组的转子过励限制、转子过负荷保护定值设置不当，存在保护可能先于限制动作、保护或限制可能超过发电机过励能力的隐患；（4）部分机组定子过流限制、定子过负荷保护定值设置不当，存在保护可能先于限制动作、保护或限制可能超过发电机定子过流能力的隐患；源协调参数可能存在的问题，对我司两台机组的网源协调重要参数进行逐项、仔细地核查和计算。
2、核查及计算2.1我司机组基本信息2.2发电机一次设备能力核查对于汽轮发电机，GB/T 7064-2008《隐极同步发电机技术要求》规定：转子过流能力：发电机磁场绕组应具有下列规定的过电流的能力，时间从10s~120s，（I2-1）t=33.75式中：I——磁场电流，%；t——时间，s。
定子过流能力：容量在1200MV A及以下的发电机，定子绕组允许的过电流时间与过电流倍数之间的关系由下式决定：（I2-1）t=37.5s式中：I——定子过电流的标幺值；t——持续时间，适用范围10s~60s。
励磁系统调节限制与发变组保护配合分析
励磁系统调节限制与发变组保护配合分析摘要：现代电力设备中，励磁系统作用突出，不断变化的用电情况则对发变组的保护能力提出了一定要求。
基于此，本文就发变组保护与励磁系统限制及保护功能配合进行分析，将其拆分为过励限制与转子过负荷保护的配合、发变组过激磁保护与V/HZ限制的配合、失磁保护与低励限制的配合三个方面，分别给出相关理论和实践内容，以期通过分析明晰实际状况，为具体工作提供参考。
关键词：发变组保护；励磁系统；过激磁保护；失磁保护；转子过负荷保护励磁系统是为同步发电机及其附属设备提供励磁电源的系统，通常由励磁调节器和励磁功率单元组成，励磁调节器根据输入信号和给定的调节目标控制励磁功率单元的输出，励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流。
现代工业生产和社会活动中，发变组的工作环境日益复杂，存在过激磁、转子过负荷、失磁等情况，影响实际工作，在发变组保护中配有相应的保护功能来反应各种故障和异常工况。
同时励磁系统也配置有相应的限制功能，达到先限制后跳闸的目的，二者的保护功能配合也因此日益引起重视，分析相关内容有一定的实际意义。
1.过励限制和发电机转子过负荷保护的配合发电机运行过程可能会因为各种各样的原因造成励磁电流的异常上升，而发电机对励磁电流的异常上升是有一定的承受范围的，超过了发电机的承受能力，将造成发电机转子绕组的损坏。
为此励磁系统中需配置过励限制，用于限制励磁电流的异常上升，发变组保护中配置相应的转子过负荷保护，当励磁系统的过励限制器失效时，由发变组保护中的转子过负荷保护动作于跳闸，切除故障，保障发电机设备安全。
励磁系统过励限制可整定为反时限特性，为与转子过负荷保护相配合，反时限启动值应小于发电机转子过负荷保护的启动值，反时限曲线应与转子反时限过热特性曲线匹配，并留有一定裕度。
转子过负荷保护通常分为定时限和反时限两部分。
定时限的动作电流按照正常运行的额定励磁电流下能可靠返回来整定，保护出口方式为信号，有条件的可动作于降低励磁电流或切换励磁。
发变组保护与励磁系统配合问题分析
发变组保护与励磁系统配合问题分析摘要：发电机励磁系统具有完善的励磁电流、发电机电压和发电机过励等限制措施。
而发变组保护主要包括励磁绕组过负荷以及发电机过电压等。
为确保机组正常运行，需要对励磁调节器以及发变组的参数进行优化，最终实现完美的配合。
本文首先介绍了励磁系统与发变组保护的基本概念，并对发变组保护与励磁系统配合问题进行了分析。
通过优化这两者间的配合，可以确保机组处于良好的运行状态。
关键词：发变组；励磁系统；配合引言在发变组保护装置中，自动控制系统是一个非常重要的系统，励磁系统和发变组保护又在自动控制系统中发挥着重要的作用，是两个最重要的核心系统，要想使整个系统发挥良好的作用，就一定要确保励磁系统和发变组保护的安全运行，如果其发生了一定的障碍或者配合问题，就会对机组本身造成重大的损坏，使整个电网运行的安全性得不到保障。
所以，对励磁系统限制器与发变组保护定值配合关系进行判定，能有效地降低事故发生的概率，维护电网安全运行。
1励磁系统与发变组保护的基本概念在电力系统中，发电机励磁系统即励磁调节器（AVR）具有极其重要的作用，它可以有效提升发电机的稳定性，它的核心作用是针对运行稳定性、电压与功率方面的控制。
然而对于自并励励磁这一体系而言，由于它自我运行的反应迅速，并且安全可靠性高，其自身结构简洁，所以具有容易维修保护的功能，因此得到广泛应用。
静态励磁系统在针对电力系统上具有非常好的功能，因为无论是对于其动态方面，还是对于其静态方面，其稳定性都非常好。
尤其是针对全网运行这种情况，相对于常规款励磁，其稳定性能尤为占优势。
励磁系统关于其工作性能方面，其具备良好的保护与限定单元，其中主要指的是对于电压不稳定时的保护与避免励磁过高或过低等等。
但是，针对发变组，它的保护装置有所不同。
一方面，其具有过激励方面的维护性能，具有过负荷限定与过电压等各个方面的保护。
如果忽略励磁系统限制器和发变组保护数值的配合问题，就会使得当励磁系统发生异常情况时发变组将会马上出现故障。
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摘要：随着电网规模的扩张和电网复杂程度的提高，电网的安全稳定运行更加重要。电网运行的安全性高度依赖发电机组保护系统与发电机励磁控制的协调配合，在电网发展建设过渡期间显得尤为重要。近年来，国内外多次大停电事故表明，在事故发展过程中，电网处于极端情况下，涉网保护的误动和拒动是造成电网事故扩大的重要原因。当系统发生故障或扰动时，发电机组的控制系统会参与调节，使系统恢复到稳定运行的状态，如果励磁控制系统参数与发电机组保护配合不当，可能造成保护先于控制动作，切除发电机组，使已经遭受冲击的系统失去更多的有功、无功支撑，恶化电力系统的运行。如何保证主力发电机组涉网保护与电网的协调配合，如何保证励磁限制和机组保护有序动作的选择性，灵敏性和可靠性，均缺乏相关参数整定的具体指导原则，更缺乏实验室和现场的测试手段。
1.5.2当整流负荷突然甩掉时，负荷波动大，要跳发电机出口开关，联锁关闭主汽门，保护发电机组。
2励磁控制存在的问题及发展趋势
现代电力系统已发展成为一个巨维数的动态大系统，它具有强非线性、时变性，且参数不确切可知，并含有大量未建模动态部分。目前电力系统中励磁控制还有一些问题没有得到很好的解决。
2.1系统非线性问题
例如，目前电力系统常加入一些柔性交流输电系统FACTS（Flexible A CTransmission Systems）作为动态补偿装置。这些FACTS设备的加入能在一定范围内快速、连续地改变输电线路阻抗，可经济有效地提高远程输电传输能力，提供动态电压和无功补偿支持，提高系统暂、静态稳定和阻尼系统功率振荡等作用。一般而言，地理上分离的发电机励磁控制器与FACTS控制器的设计是相互独立的，并未考虑到相互间的连接与交互影响，但这种不协调的控制策略可能产生负面的相互作用，甚至会破坏系统的动态稳定性。为了提高电力系统的整体性能，将FACTS控制与励磁控制结合起来协调控制已成为一件非常有理论价值和工程意义的工作。它们之间具有的协调控制方法与前述励磁控制中各种方法的特点类似，此处不再重复。
抽背机组原则上以汽定电，由于用户多，当单个用户用汽量突然减少时，抽汽母管压力会有波动，对发电机出力产生影响。用户侧应有事故放空阀，通过短时间放空，保持抽汽母管压力稳定。
1.4保持发电机机端电压稳定
通过发电机的静态励磁装置优良的AVR调节性能，来保证机端电压稳定。
1.5异常状况时正确处置
1.5.1当锅炉出现异常时，要“电保热”，即“拉闸限电”。孤网运行机组要求炉、汽、电各个岗位操作监控人员协同性好，反应及时，处理果断正确。如当锅炉辅机故障时，锅炉负荷下降，可以采取拉闸限电，将用电负荷甩掉，保住锅炉不熄火。
2.4动态适应问题
目前的控制设计大多仅停留在离线规划水平，较少考虑励磁控制系统不同运行点，运行方式、网络拓扑变化，扰动模式产生的不确定性时变对控制策略的要求，单一励磁控制器内部自适应以及多机系统的控制器之间的在线动态协调问题应进一步研究。
2.5实际大规模电力系统设计模型的构造问题
由于实际系统维数极高，无法采用完整精确模型。为简化控制器设计，一般采用常规降阶等值简化模型优化控制器参数，但放入实际系统后，不一定能够保持其最优性甚至稳定性。因此，必须选择适当的多机降阶等值模型，否则理论研究意义就仅是纸上谈兵，难以实际应用。
关键词：发电机组；涉网保护；励磁控制；协调配合
1保障孤网稳定运行的技术措施
1.1谐波监测
整流负载会产生6k±1次（k=1，2，3…）特征谐波，如5、7、11、13次谐波。谐波含量过大时，发电机定转子之间的电磁耦合产生脉动电磁转矩，影响发电机安全稳定运行；电压波形畸变后对整流以外的线性负载产生影响。通过对单台整流变压器进行谐波测试，掌握各次谐波的含量，如有超标，需要加装并联滤波装置进行治理，消除含量较高电源质量的要求：频率范围：50±0.5Hz；相对稳定。发电机组同步器起调节控制汽轮机主汽门的作用，要具有迟缓率小、执行机构的控制灵敏度与动作灵敏度高、稳定性好、运作快速等特点。在系统受到扰动时，能够通过同步器的优良调节性能将频率恢复到正常值。
1.3保证现有热能用户用汽量的稳定
2.3大系统协调控制问题
现代电力系统是一个统一的，各动态元件、子系统间相互耦合的复杂大系统，且越来越多的动态调控装置投入到电力系统中，传统的励磁控制实质上是在单机或准单机无穷大系统模型下设计的“孤立控制器”，只对改善局部控制性能有一定作用，对系统其他部分的动态行为难有确定性的改善，反而存在由于缺乏协调而导致整体性能恶化的危险。对于存在强耦合作用的多机电力系统，传统孤立控制无法给出满足全局性要求的控制规律。因此就要求系统中控制器的设计采用分散协调控制理论，在设计每个控制元件的控制规律时进行全盘考虑、综合设计，使得各局部控制器能够协调一致地工作，使全系统性能指标达到最优。这种协调控制包括多台同步发电机的励磁控制之间、励磁控制与汽轮或水轮机的速度控制之间、励磁控制与动态补偿装置之间以及励磁控制与交直流输电之间等多方面协调控制。
它包括可微非线性和不可微非线性（如限幅、饱和、切换）以及各种实际约束（如机端电压约束）条件下的控制系统综合和分析问题。现有的大多数非线性励磁控制所针对的只是常规非线性（或称为光滑可逆非线性）问题，而不适用于工程实际中广泛存在的强非线性问题。
2.2多种控制方式综合问题
经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论虽然在理论体系和实现机理上相差较大，但从整个控制理论的发展上来看它们是一脉相承、相互补充的。前面各种励磁控制方式都有各自的优点和不足，每种控制方式在解决某一方面的问题时有着良好的效果，但是往往在设计或控制过程中都有难以解决的问题，很难凭借单独一种控制规律来解决实际励磁控制系统中的众多难点问题和实现综合性的设计目标，实际上往往是多种方法彼此结合、综合应用以取得更好的控制效果。因此，如果将这些控制方法结合起来，最大限度地发挥这些控制方法的优点，并尽量避免它们的不足，将会把励磁控制推到一个全新的阶段。