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6kV厂用电系统微机综合保护测控装置改造及应用袁志强（山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司发电运行部）摘要：发电厂厂用电二次系统设备大多为常规电磁式继电器、电磁系仪表等。
通过对厂用电二次系统从设备选型、设计、施工调试等方面进行改造，尤其微机综合保护测控装置的应用,集控制、保护、测量、信号报警、开关量采集、通讯功能于一体，提高了厂用电系统的安全性、可靠性、自动化程度。
关键词：厂用电二次系统设备；微机综合保护测控装置；设计；施工与调试1概述漳泽发电分公司#1、2发电机组为北京重型电机厂生产100MW机组，两台机组分别于1985年、1986年投入运行。
#1、2机组6kV厂用电系统均为单母分段接线，6KV厂用母线段继电保护二次设备基本为电磁式继电器，少部分为整流式和晶体管式继电器，控制操作、防跳回路设备全部为电磁式继电器，二次回路设计复杂凌乱，设备落后、维护工作量大。
测量部分均为电磁系仪表。
厂用电计量为感应系电度表。
6kV厂用母线所接设备按负荷性质划分类型为：高压电动机、低压变压器、电压互感器以及母线段电源进线。
根据不同性质负荷原继电保护配置类型基本为：差动保护、电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、接地保护、母线低电压保护，保护种类较少。
测量部分为：电流互感器、电压互感器二次侧引接电磁系电流表、电压表。
#1、2发电机组分别于2002年、2004年进行A级检修，进行了发电机组增容改造、控制系统DCS改造、发变组及6KV厂用电系统微机保护改造。
6KV厂用电系统采用了南京东大金智电气自动化有限公司生产的WDZ-400系列厂用电综合保护测控装置，改造后的厂用电系统极大提高了设备的先进性和可靠性，彻底解决了厂用电系统设备落后，故障频发给安全生产带来的被动局面。
2微机综合保护测控装置的配置继电保护二次部分根据不同性质负荷，采用不同的微机综合保护测控装置，集控制、保护、测量、信号报警、开关量采集、通讯功能于一体。
RCS系列保护RCS系列保护目前变电站大部实现无人值守，设备更新很快，新上的保护大多数采用南瑞继保电气有限公司生产的RCS系列。
220KV 变电站使用：主变配置了双套RCS-978E主保护和一套RCS-974G 非电量保护，220KV线路配置了RCS-901A、RCS-902A、RCS-923A型保护，110KV线路配置RCS-941A型保护，110kV、35kV 母线配置了RCS—915A型保护，35kV线路配置了RCS-9612AII型保护，35KV电容器配置了RCS-9633II型保护。
1 RCS-978E主保护和RCS-974G非电量保护1.1 RCS-978E变压器（配置两套）保护装置面板布置图1.2 装置使用说明1.2.1 键盘说明如下：“ ”、“ ”、“ ”、“ ”为方向键；“+”、“－”为修改键；“确认”、“取消”为命令键；1.2.2 RCS-978E装置液晶显示说明：a 正常运行时保护液晶显示说明装置正常运行状态，液晶屏幕将显示如下信息： b 动作时保护液晶显示说明当保护动作时，液晶幕自动显示最新一次保护动作报告，格式如下： c 异常状态时保护液晶显示说明：液晶屏幕在自检出错或系统运行异常时将自动显示最新一次异常报告，格式如下：d 开关量变位时保护液晶显示说明液晶屏幕在任一开关量发生变位时将自动显示最新一次开关量变位报告，格式如下：注：按‘ESC’键或长时按复归钮（1s以上）可以从显示报告状态切换到显示变压器主接线图状态。
除了以上几种自动切换显示方式外，保护还提供了若干命令菜单，供继电保护人员调试保护和修改定值用。
1.2.3 命令菜单详解在主接线图状态下，按‘ESC’键可进入主菜单；在自动切换至新报告的状态下，按’ESC’键可进入主接线图，再按‘ESC’键可进入主菜单。
注：按键‘↑’和‘↓’实现上下滚动，按键‘ESC’退出至主接线图。
光标落在哪一项，按‘ENT’键，即选中该项功能。
ZL_PXJC0106.0601发电机变压器成套保护装置培训教材说明：此页为封面，印刷时必须与公司标准图标合成，确保资料名称、资料编号及其相对位置与本封面一致。
南瑞继保电气有限公司版权所有本说明书和产品今后可能会有小的改动，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符。
更多产品信息，请访问互联网：目录1．基础知识 (1)1.1同步发电机保护的基本知识 (1)1.1.1 同步发电机基本工作原理 (1)1.1.2 同步发电机的分类 (1)1.1.3 铭牌 (2)1.1.4 同步发电机的运行特性 (2)1.1.5 同步发电机的参数 (7)1.2同步发电机的功率特性及静态稳定极限角 (15)1.2.1 凸极同步发电机输电系统向量图 (15)1.2.2同步发电机的功率特性 (16)1.2.3 静态稳定极限角 (17)1.3发电机与电力系统的同步运行稳定性及振荡 (19)1.3.1 静态稳定 (19)1.3.2 暂态稳定 (20)1.3.3 动态稳定 (24)1.4同步发电机的部分或全部失磁 (25)1.4.1 发电机的失磁运行及其产生的影响 (25)1.4.2 发电机各种运行方式下的机端测量阻抗 (26)1.4.3 发电机失磁后的机端测量阻抗 (27)1.5同步发电机内部故障及异常运行 (31)1.5.1 大机组特点及对继电保护的要求 (31)1.5.2 内部故障及异步运行 (34)1.5.3 发电机定子纵差保护 (35)1.5.4 发电机单元件式横差保护 (38)1.5.5 裂相横差保护 (39)1.5.6 发电机的定子接地故障 (40)1.5.7 发电机零序电压定子匝间故障保护 (45)1.5.8 工频变化量方向匝间保护 (46)1.5.9 负序电流对发电机运行的影响 (46)1.5.10 发电机失磁保护 (47)1.5.11 励磁回路接地保护 (49)1.5.12 发电机异常运行保护 (50)11．基础知识1.1 同步发电机保护的基本知识电厂中的发电机都为同步电机，它把原动机的机械能转变为电能，通过输电线路等设备送往用户。
RCS-9600CS系列工业电气保护测控装置产品概述RCS-9600CS系列保护测控装置是针对工矿电力系统的特点而独立开发的新型“四合一”综合保护测控装置。
主要适用于石化、钢铁、冶金等行业，也适用于电力行业中对保护功能要求比较灵活的场合。
RCS-9600CS系列装置采用先进的技术，精心的设计，具备完善的保护、测控功能，且保护和测控功能相对独立，保护装置工作不受测控和外部通信的影响，确保保护的安全性和可靠性。
RCS-9600CS系列保护测控装置配置灵活，不仅支持现场所需的保护、监视、控制功能，还支持综合自动化所需的各种高级应用功能，如故障信息、录波信息功能等，为企业电力系统的安全、稳定、经济运行提供了坚实的基础。
产品技术特点高性能的硬件平台保护配置齐全、动作快速、性能可靠。
功能更完善，针对性更强。
硬件配置更灵活，支持带压力闭锁的操作回路，可以适应各种操作机构，同时出口板可扩展。
针对不同的配置方式装置无须更换程序。
装置采用全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。
硬件资源丰富，开入量多达25路，提供丰富的信号和出口接点，支持出口插件扩展。
保护功能和通信功能分别由独立的CPU来实现，网络的状况不影响保护的正常运行。
灵活的后台通信方式，配有以太网通讯接口（可选超五类线或光纤），支持两路独立的485口通信。
具有多个独立以太网接口（标准配置为两个；至多可以三个），通道独立、可靠性高，可以同时支持站内监控后台、保护信息工作站、调度通讯。
符合《DL/T 478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》规程要求。
符合《GB 14285-93继电保护和安全自动装置技术规程》规程要求。
灵活可靠的软件平台考虑到企业电力系统的控制要求，电动机保护除具备常规的保护功能外，还提供更完善的辅助控制功能：启动时间间隔控制功能，启动报告记录功能（记录电机启动时刻、启动过程的最大电流、最大差流，并可记录启动波形），低压闭锁启动功能，电机启动联锁逻辑控制功能，大电流闭锁功能等。
5 RCS-9000系列保护测控装置RCS-9611馈线保护测控装置适用于110KV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统。
保护方面的主要功能有：1）二段定时限过流保护；2）零序过流保护/小电流接地选线；3）三相一次重合闸（检无压或不检）；4）过负荷保护；5）一段定值时间可分别独立整定的合闸加速保护（前加速或后加速）；6）低周减载保护；7）独立的操作回路及故障录波。
测控方面的主要功能有：1）9路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信；2）正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合；3）P、Q、IA、IC、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、U0、F、COSф等13个模拟量的遥测；4）开关事故分合次数统计及事件SOE等；5）4路脉冲输入。
RCS-9611A馈线保护测控装置适用于110KV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统，也可用作110KV接地系统中的电流电压保护及测控装置。
保护方面的主要功能有：1）三段定时限过流保护，其中第三段可整定为反时限段；2）三段零序过流保护/小电流接地选线；3）三相一次重合闸（检无压或不检）；4）过负荷保护；5﹚过流/零序合闸加速保护（前加速或后加速）；6）低周减载保护；7）独立的操作回路及故障录波。
测控方面的主要功能有：1）7路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信；2）正常断路器遥控分合、小电流接地探测遥控分合；3）P、Q、IA、IC、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、U0、F、COSф等13个模拟量的遥测；4）开关事故分合次数统计及事件SOE等；5）4路脉冲输入。
RCS-9612线路保护测控装置适用于110KV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统。
保护方面的主要功能有：1）三段式可经低电压闭锁的定时限方向过流保护；2)零序过流保护/小电流接地选线；3)三相一次重合闸(检无压，同期，不检)；4)合闸加速保护(可选前加速或后加速)；5)低周减载保护等；6)独立的操作回路及故障录波。
#1机转子两点接地保护动作情况分析一、概述********分，#1机发变组保护A柜发出“转子一点接地”报警信号（只投入A柜中的转子一点接地保护），为进一步区分故障信号原因，21时15分联系运行退出A柜转子一点接地保护，投入B柜转子一点接地保护，同样发出“转子一点接地”报警。
21时40分投入转子两点接地保护，22时20分发变组保护B柜转子两点接地保护动作，发电机开关跳闸。
二、保护动作情况经过#1机A柜发出“转子一点接地”报警后，对保护和转子对地电压进行了检查测量，转子正、负对地电压对称，分别为±107V，保护A柜上显示转子接地发生在50%处，接地电阻为0KΩ，装置的电压、接地位置和接地电阻显示值较稳定。
为防止保护A柜误发转子一点接地信号，联系运行将A柜的转子一点接地保护退出，投入B柜的转子接地保护，保护B柜同样发出转子一点接地信号，测量值与A柜完全相同，根据报警现象分析一次系统存在故障点，马上联系＃1机进行停机检查。
联系保护厂家设计人员对转子接地恰好发生在50%处的情况进行分析，根据厂家处理现场事故经验和我厂自并励的励磁方式分析，故障点发生在励磁变一次侧中性点和励磁变低压侧(即交流侧)的可能性较大。
由于装置的故障测量值较稳定，为防止一次系统事故扩大，运行人员将B柜中转子两点接地保护投入，由于此时＃1机正在减负荷停机，发电机励磁电压发生变化，通过保护B柜显示屏观察，转子正、负对地电压降为±90V，保护B柜上显示转子接地点变化为47%处，此时接地电阻在0－1.7KΩ间有波动，22时20分发变组保护B柜转子两点接地保护动作，发电机开关跳闸。
四、保护动作分析1、保护动作定值：转子一点接地灵敏段定值为20KΩ，延时9秒发信号，转子一点接地保护动作值为2.5KΩ;转子两点接地定值为装置固化值，为一点接地时的3％偏移，即装置通过测量转子对地电压计算出接地位置，当测量值反映的接地位置与一点接地时位置偏差在3％时，转子两点接地保护动作延时1秒跳闸。
1号机6千伏厂用系统综合保护改造定值审批单批准：审核：复审：初审：编制：郑绍军电气分场2004.03.181号机6千伏电动机综合保护装置RCS-9641、变压器综合保护装置RCS－9621A整定计算过程说明：由于1号机6千伏厂用及公用段电动机及变压器综合保护装置进行更换改造，电动机和变压器综合保护装置分别采用南瑞继保公司的RCS-9641、RCS-9621A装置，相应设备的保护定值需要重新整定，保护整定计算过程及定值表如下：一．电动机综合保护RCS-9641装置1.RCS－9641电动机保护测控装置整定项目说明1.1 定时限过流保护：1.1.1定时限过流保护Ⅰ段相当于速断保护，按躲过电动机启动电流整定。
Idz’=Kk*IqdKk可靠系数取1.2, Iqd电动机的启动电流（对于凝结水泵、凝生泵、汽动给水前置泵电机一般为8倍的Ie），动作时间由于需要和F-C回路的高压限流熔断器配合取0.2秒。
1.1.2定时限过流保护Ⅱ段为定时限过流保护，在电动机启动完毕后自动投入。
该段保护主要为电动机启动时间过长及堵转提供保护。
考虑到我厂电动机在厂用段失压时电动机存在自启动。
所以定时限Ⅱ段电流定值按小于启动电流整定按取0.5Iqd，时间按两倍的启动时间整定。
电动机启动时间按1.2倍的正常启动时间整定。
对于凝结水泵、凝生泵、汽动给水前置泵电机的启动时间约为8秒钟。
1.2负序过流保护该装置具有两段定时限负序过流，分别对电动机反相断相，匝间短路以及较严重的电压不对称等异常运行工况提供保护。
负序电流Ⅱ段为灵敏的不平衡电流保护,可整定为定时限和反时限。
1.2.1负序过流保护Ⅰ段负序过流保护Ⅰ段负序电流动作值I2zd1一般取电动机额定电流，为了可靠取1.0Ie负序电流Ⅰ段延时T2zd1按躲过开关不同期合闸时间整定，整定范围为0－100S，由于需要和F-C回路的高压限流熔断器配合取0.2秒1.2.2负序过流保护Ⅱ段1.2.2.1采用定时限时负序电流定值I2 zd2按躲过正常运行的最大负序电流整定，即I2 zd2＝Kk*I2max,Kk可靠系数取1.25，I2max为正常运行时的最大负序电流一般为0.2Ie负序过流保护Ⅱ段延时T2 zd2整定范围为0－100秒，为了保证可靠取15秒1.2.2.2采用反时限时负序电流定值I2 zd2＝Kf*I2max,Kf取1.05-1.1，取1.1, I2max为正常运行时的最大负序电流一般为0.2Ie。
负序反时限时间定值tp根据电动机厂家提供的负序反时限动作曲线整定由公式tp=[(I2/ I2 zd2)2-1]*t/80取最小值，一般取0.8，由于需要和F-C回路的高压限流熔断器配tp合取11.3过负荷保护为定时限保护Idz=Kk/Kfh*Kjx*Ie Kk—可靠系数取1.05,Kfh—返回系数取0.85，Kjx—互感器接线系数（不完全星型接线取1，电流差接线取1.732）过负荷延时按躲过启动时间整定。
1.4零序过流保护零序电流动作值Idz按躲过外部发生单相接地时流过被保护回路的最大接地电容电流。
Idz＝Kk*3I0c.max Kk可靠系数取5，动作时间由于需要和F-C回路的高压限流熔断器配合取0.2秒1.5零序电压保护（不投）1.6低电压保护（不投）1.7过电压保护（不投）1.8 PT断线检查（不投）1.9 非电量保护非电量保护1投入接入低电压保护。
1.10过热保护过热保护主要为了防止电动机过热。
其热效应方程式为Ieq2=K1*I12+K2*I22式中K1=0.5 K2=3—10模拟I22的增强热效应一般取6保护动作方程：[(Ieq/IE) 2-(1.05) 2]*t>=τ动作参数整定如下：负序电流发热系数K2 取6发热时间常数HEAT可按下式求出τ＝θe*K2*Tqd/θ0 式中θe为电动机的额定温升一般为（65－80℃）θ0为电动机的启动时的温升一般为环境温度（20－40℃）散热时间常数COOL整定范围1－5倍的HEAT，一般取3倍。
过热报警水平GRBJ整定范围为30％－100％，一般取80％2.具体设备整定2.1凝结水泵电机参数：Pe=315KW，Ie=36.4A，CT变比100/5，I2e=36.4/100/5=1.82A保护配置：综合保护RCS-96412.1.1 定时限过流保护：2.1.1.1定时限过流保护Ⅰ段Idz1=Kk*Iqd=1.2*8* Ie=9.6*1.82=17.47A（二次），取18A时间Tzd1=0.2秒。
2.1.1.2定时限过流保护Ⅱ段Idz2=Kk*Iqd=0.5*8* Ie=4*1.82=7.28A（二次），取8A时间Tzd2=20秒。
2.1.2负序过流保护2.1.2.1负序过流保护Ⅰ段I2zd1=Kk*Ie=1.0*Ie=1.82A取1.82AT2zd1取0.2秒2.1.2.2负序过流保护Ⅱ段采用反时限时I2 zd2＝Kf*I2max=1.1*0.4*Ie=1.1*0.5*1.82=1A。
负序反时限时间定值tp取1，考虑和高压限流熔断器配合。
2.1.3过负荷保护Idz=Kk/Kfh*Kjx*Ie＝1.05/0.85*1*1.82=2.248A取2.3A过负荷延时Tgfh=Kk*Tqd=1.5*10=15秒2.1.4零序过流保护Idz＝Kk*3I0c.max＝5*2＝10ATI0zd=0.2秒2.1.5零序电压保护（不投）2.1.6低电压保护（不投）2.1.7过电压保护（不投）2.1.8 PT断线检查（不投）2.1.9 非电量保护非电量保护1投入接入低电压保护。
2.1.10过热保护负序电流发热系数K2取6发热时间常数HEAT=80*64*10/40=1280为可靠取1400秒（24分）散热时间常数COOL取3。
过热报警水平GRBJ取80％2.2凝结水升压泵电机参数：Pe=630KW，Ie=72A，CT变比100/5，I2e=72/100/5=3.6A保护配置：综合保护RCS-96412.2.1 定时限过流保护：2.2.1.1定时限过流保护Ⅰ段Idz1=Kk*Iqd=1.2*8* Ie=9.6*3.6=34.56A（二次），取35A时间Tzd1=0.2秒。
2.2.1.2定时限过流保护Ⅱ段Idz2=Kk*Iqd=0.5*8* Ie=4*3.6=14.4A（二次），取14A时间Tzd2=20秒。
2.2.2负序过流保护2.2.2.1负序过流保护Ⅰ段I2zd1=Kk*Ie=1.0*3.6=3.6A取3.6AT2zd1取0.2秒2.2.2.2负序过流保护Ⅱ段采用反时限时I2 zd2＝Kf*I2max=1.1*0.5*Ie=1.1*0.5*3.6=1.98A。
负序反时限时间定值tp取1，考虑和高压限流熔断器配合。
2.2.3过负荷保护Idz=Kk/Kfh*Kjx*Ie＝1.05/0.85*1*3.6=4.4A取4.4A 过负荷延时Tgfh=Kk*Tqd=1.5*10=15秒2.2.4零序过流保护Idz＝Kk*3I0c.max＝5*2＝10ATI0zd=0.2秒2.2.5零序电压保护（不投）2.2.6低电压保护（不投）2.2.7过电压保护（不投）2.2.8 PT断线检查（不投）2.2.9 非电量保护非电量保护1投入接入低电压保护。
2.2.10过热保护负序电流发热系数K2取6发热时间常数HEAT=80*64*10/35=1462为可靠取1500秒。
整定 25分散热时间常数COOL取3。
过热报警水平GRBJ取80％2.3汽动给数前置泵电机参数：Pe=280KW，Ie=33.5A，CT变比100/5，I2e=33.5/100/5=1.68A 保护配置：综合保护RCS-96412.3.1 定时限过流保护：2.3.1.1定时限过流保护Ⅰ段Idz1=Kk*Iqd=1.2*8* Ie=9.6*1.68=16.12A（二次），取16.5A时间Tzd1=0.2秒。
2.3.1.2定时限过流保护Ⅱ段Idz2=Kk*Iqd=0.5*8* Ie=4*1.68=6.72A（二次），取6.8A时间Tzd2=20秒。
2.3.2负序过流保护2.3.2.1负序过流保护Ⅰ段I2zd1=Kk*Ie=1.0*Ie=1.68A取1.68AT2zd1取0.2秒2.3.2.2负序过流保护Ⅱ段采用反时限时I2 zd2＝Kf*I2max=1.1*0.5*Ie=1.1*0.5*1.68=0.92A。
负序反时限时间定值tp取1，考虑和高压限流熔断器配合。
2.3.3过负荷保护Idz=Kk/Kfh*Kjx*Ie＝1.05/0.85*1*1.68=2.07A取2.1A 过负荷延时Tgfh=Kk*Tqd=1.5*10=15秒2.3.4零序过流保护Idz＝Kk*3I0c.max＝5*2＝10ATI0zd=0.2秒2.3.5零序电压保护（不投）2.3.6低电压保护（不投）2.3.7过电压保护（不投）2.1.8 PT断线检查（不投）2.3.9 非电量保护非电量保护1投入接入低电压保护。
2.3.10过热保护负序电流发热系数K2取6发热时间常数HEAT=80*64*10/40=1280为可靠取1400秒（24分）散热时间常数COOL取3。
过热报警水平GRBJ取80％二、变压器保护RCS－9621A保护装置1.RCS－9621A 变压器综合保护装置整定项目说明1.1三段复合电压闭锁过流保护装置提供三段定时限过流保护，各段电流及时间定值可独立整定，保护可由三个控制字分别投退。
三段保护可通过控制字选择经或不经复合电压闭锁。
躲过变压器需要自启动的电动机的最大启动电流之和，及与变压器低压侧联络开关的短路短延时保护在电流和时间上配合。
Idz=Kk*Kzq*Iet=0.5+Δt, 0.5S为变压器低压侧母联开关短路保护延时，该延时应躲过变压器空载投入励磁涌流持续时间。
1.2高压侧正序反时限保护该保护属于过负荷保护，动作方程为t=1/(（I/I P）2 -1.052))tp。
其中 I为实际电流值 I P 为反时限基准值 tp为时间常数根据查变压器厂家说明书中变压器的短时应急过载曲线，在环境温度为20℃时的短时过载数据：（标准）在1.3Ie下允许过载时间为120分钟，计算得过载时间常数为4230秒；在1.5Ie下允许过载时间为30分钟，计算得过载时间常数为2065秒；在1.75Ie下允许过载时间为15分钟，计算得过载时间常数为1764秒。
在3Ie下允许过载时间为1.5分钟，计算得过载时间常数为710秒在保护整定时主要是按照变压器的过载能力及和高压限流熔断器配合进行整定。
1.3过负荷保护为定时限保护Idz=Kk/Kfh*Kjx*Ie Kk—可靠系数取1.05,Kfh—返回系数取0.85，Kjx—互感器接线系数（不完全星型接线取1，电流差接线取1.732）过负荷延时按躲过变压器空载投入励磁涌流持续时间整定。
