励磁调节器“PT断线”判据及其逻辑优化的探讨

励磁调节器“P T断线”判据及其逻辑优化的探讨敏刚孟电力工程有限责任公司，467031C H E N M i n-g a n g关键词：励磁调节器PT断线判据误强励。

摘要：PT断线作为发电厂及电力系统中一种常见的故障，能否及时有效地进行判别，是继电保护自动装置以及励磁调节器正确动作的前提条件。

针对PT断线的特点，在对不同原理的判据进行分析后，结合现场实例，指出了目前判据中存在的不足之处，给出了一种实用的PT断线参考判据。

本文通过对孟发电有限责任公司应用中的三种励磁调节装置PT断线判据进行比较，分析出各种PT断线判据在不同工况下的应用特点和优劣。

引言：发电厂中PT （电压互感器）一、二次发生断线事故，是一种常见的故障。

一旦PT 断线失压，有时会使得励磁调节装置的电压采样发生偏差而产生切通道运行的扰动状态，有时还会使励磁调节器切换至手动运行，甚至会发生“误强励”、过电压以及机组失磁跳闸的严重事故。

因此在发电机励磁调节装置中，PT断线判据的重要性是不言而喻的。

PT断线一般可以分为PT一次侧断线和二次侧断线，无论是哪一侧的断线，都将会使PT二次回路的电压异常。

PT一次侧断线时，一种是全部断线，此时二次侧电压全无，开口三角也无电压；另一种是不对称断线，此时对应相的二次侧无相电压，不断线相二次电压不变，开口三角有压。

PT二次侧断线时，PT 开口三角无电压，断线相相电压为零。

作者最近在分析孟电厂6台机组励磁调节装置历年来的故障案例时，发现关于PT 三相失压(对称断线) 的判断，各个厂家基本相同；而对于PT 不对称断线，则不尽相同。

下文将针对南瑞集团SAVR2000、瑞士ABB公司UNF以及UN5000等不同型号励磁调节器的PT断线判据进行分析比较。

1用于励磁调节器及主设备保护的PT 断线判据比较、分析1.1 目前微机型励磁调节器“PT断线”的主要判据目前，发电机PT断线判断方法是根据PT断线后的电气量特征，其主要包括三种判据:第一种判据是:两组PT测量值比较,当只有一组PT发生断线时,该组PT测量值突然下降,同时另一组PT测量保持不变,当发电机出口发生短路时,两组PT电压采样同时降低；第二种判据是:PT测量中出现负序分量且发电机空载或定子电流测量中无负序分量,此针对两组PT单相或两相同时断线故障,当两组PT同时单相或两相断线时,电压测量中出现负序分量,当发电机定子正常运行时,定子电流测量中不出现负序分量;当出现单相或两相短路时,定子电流测量中就出现负序分量;该项判据能够区分短路和PT断线;在发电机出口短路时,励磁控制装置能够进行正确控制,而不误判为PT断线;第三种判据是:PT测量值很小、转子电流较大且定子电流正常。

当两组PT三相同时断线，两组PT三相电压测量全部为零,也没有负序分量，第一种和第二种判据均失效的状态：则当转子电流大于发电机相应设定值时，两组PT测量值很低并小于与发电机相应的设定定值；则出现如下判断:发电机出口发生三相短路,或两组PT发生全部断线；两种情况的差别在于定子电流测量值的变化,发生短路时,定子电流测量值增大；从而判断两组PT同相多相断线。

1.2 PT断线逻辑及采样原理的设计PT断线判据满足后，通常的做法是：当发生PT断线时，以断线的PT作为调节信号的通道自动切换到电流闭环运行，防止误强励发生，另一通道将本通道设置为工作通道，将PT断线通道设置为备用通道。

自动闭锁PT断线通道输出。

目前，大机组励磁调节器一般有两个自动调节通道，或互为备用或并列运行，正常时均在自动方式运行。

调节器通常接入两组PT电压信号：励磁PT和测量PT。

PT断线有两种设计：⑴每个调节器通道都接入不同的两组PT，正常以固定一组PT参与调节，每个调节器通道自动判断PT是否正常。

当发现参与调节的PT断线时自动将另一组PT作为调节信号。

这是一种切换信号不切换通道的设计。

⑵每个调节器通道都接入不同的两组PT,两通道设置不同的PT参与调节，每组调节器自动判断PT是否正常，当发现参与调节的PT断线时，自动将本通道退出运行而投入另一通道运行。

这是一种切换运行通道的设计。

PT断线判据检测原理大致分为两类：一是du/dt加上di/dt：即PT电压采样信号突变大于10%，判PT断线。

二是双PT比较：即比较两组PT采样有效值或整流输出电压，当差值大于10%时发出PT断线信号。

双PT比较判据根据不同励磁系统又分为：同一组PT一次绕组（励磁专用）不同二次绕组之间比较；不同组PT一次绕组的不同二次绕组之间比较；机端电压与同步电压（励磁变二次侧）之间比较等。

目前火力发电机组一般采用中性点非直接接地方式，此方式下，当电压互感器的高压侧出现一相断线或保险熔断，此时故障相的电压采样不为0（无论采样取相电压还是线电压），而仅比正常采样值偏低（但不是该相实际电压，则PT 开口三角处会出现33V左右电压值。

目前，励磁调节器电压采样通常取三相线电压平均值（一般不取负序电压量及开口三角零序电压作为辅助判据）。

（注意，第一组PT断线后继而发生第二组PT断线时仍然应当正确发PT断线信号；有时出现PT熔丝阻值变大或熔丝缓慢熔断，TV电压下降值小于熔断一相的情况和PT电压缓慢下降的情况，调节器制造厂的设计也应对此做出准确判断。

）1.3 发电机等主设备保护中PT断线的判据与励磁调节器相比，主设备保护因作用不同（电压采样不参与调节），保护双重化配置时，其电压采样一般分别取自两组不同的PT二次绕组，一组用于参与保护动作值计算的电压采样，一组专用于PT断线闭锁判别。

用于保护闭锁判别的PT二次绕组一般固定为一组，其PT断线判据有两种：⑴检测三相电压的断线判据：三相电压均小于某一电压值（如20V或30V），同时任一相电流大于某一电流值（如0.2A或0.1A）；即PT三相失压且检测有电流时，可发出PT断线信号。

⑵负序电压或零序电压的断线闭锁判据。

负序电压判据为当出现负序电压大于某值（如8V）时；零序电压判据为当出现零序电压大于某值（如3U0为18V）时、同时两相间电压差值也大于该值；即单相或两相失压或PT断线时，可发出PT断线信号。

（满足以上判据发出PT断线信号时，还需要经一定的延时时间。

）2电6台机组励磁系统简介孟发电有限责任公司（前称孟电厂）始建于1970年，迄今四十多年间，其励磁系统设备已经历了多次扩建和改造，各台机组励磁系统呈现出不同时期多种励磁技术同时应用的独特现象。

电#1、2机组——交流励磁机（磁场旋转式）加静止硅整流器；如图：电#5、6机组——自并励方式。

（采用瑞士ABB公司UN5000型励磁调节器）的PT2电压是用来AVR调节，采样的PT1电压仅仅是用来判断PT2是否发生断线故障，而不用来AVR调节。

下面将几种励磁调节器PT断线判据分别进行介绍。

3.1 孟电厂#1、2、4机励磁调节器（ABB UN-F型）PT断线判据3.1.2 启动过程中的PT断线判据（参数10802）：励磁投入12秒或已并网；励磁电流大于20%；机端电压小于70%；上述条件均满足后延时20秒判PT断线。

3.1.3 双PT比较判据（参数10820）：两通道机端电压采样值相差5%，延时1秒后判PT断线（哪个通道采样值低判该通道PT断线）。

3.1.4 du/dt判据（参数10921，此判据可通过参数914进行投、退）：励磁投入；50或100MSdu/dt超过0.5%UN/MS（5PU/S），且di/dt不大于2.5%或备用通道失效；上述条件满足后判PT断线。

3.1.5 机端电压与同步电压比较（该判据受参数515及901设置闭锁，即以自并励系统正常运行工况作为开放条件，在三机励磁系统该判据被自动闭锁）：任意一个通道机端电压采样值低于同步电压采样15%动作（8%返回），延时0.1秒后判PT断线。

3.2 孟#5、6机励磁调节器PT断线判据3.2.1 机组启动过程中（并网前）的PT断线判据：⑴机端电压与励磁电流变化比较判据：无并网信号；自并励系统且正常运行工况（非试验电源）；励磁电流变化不超过2%；机端电压变化超过5%；上述条件均满足后延时250毫秒判PT断线。

⑵机端电压与同步电压比较判据：励磁投入；无并网信号；自并励系统且正常运行工况（非试验电源）；任意一个通道机端电压采样值低于同步电压采样15%动作（8%返回）；上述条件均满足后延时50毫秒判PT断线。

⑶du/dt判据（此判据可通过参数914进行投、退）：励磁投入；无并网信号；1秒发电机定子电流di/dt不超过0.5%UN/MS（5PU/S），且机端电压du/dt 持续0.5秒超过0.5%UN/MS（5PU/S）并延时50毫秒；上述条件均满足后判PT断线。

3.2.2 并网后的PT断线判据：⑴机端电压与同步电压（励磁变压器副边电压）比较判据：励磁投入；有并网信号；自并励系统且正常运行工况（非试验电源）；任意一个通道机端电压采样值低于同步电压采样15%动作（8%返回）；上述条件均满足后延时100毫秒判PT断线。

⑵du/dt判据（此判据可通过参数914进行投、退）：励磁投入；有并网信号；1秒发电机定子电流di/dt不超过0.5%UN/MS（5PU/S），且机端电压du/dt 持续0.5秒超过0.5%UN/MS（5PU/S）并延时100毫秒；上述条件均满足后判PT断线。

目前，电几台机组励磁系统du/dt判据均未投用。

3．3 其它几种三机励磁系统调节器PT断线判据：①#1、2机励磁系统改造前原WKKL-2000调节器PT断线判据：双PT电压比较，如果其差值大于较大值的1/8（或同一PT不同相之间电压比较），励磁PT断线切手动、仪表PT断线发信号。

②#3、4机原（ACEC）模拟调节器PT断线判据：三相电压和大于8V，最小线电压小于16V，判为两相或单相PT断线。

③#3机励磁调节器（南瑞SAVR2000）PT断线判据：SAVR2000型微机励磁调节器正常运行时，两套微机通道均处于AVR调节工况，每套微机通道采样的PT1、PT2经过模拟量板的隔离整流，然后把PT1、PT2的整流值进行比较。

当PT1或PT2发生一相或二相（三相）断线整流值将明显降低，装置会比较PT1、PT2整流值，然后判断出哪组PT断线，将对应PT断线的微机通道切换为转子电流调节工况而自动转为备用通道（输出跟踪主用通道但被闭锁），没有发生断线的PT对应的微机通道自动切换为主用通道运行在AVR 工况。

这样发生PT断线的微机通道由于输出被闭锁将不会引起误强励。

3.4 各种PT断线判据的比较du/dt 判据的缺点：假设系统发生较大扰动（无功振荡），调节器两个通道将同时判断PT断线并切换至手动运行方式，而如果此时不满足判据条件将可能造成误强励或加重无功振荡。

一般在在三机励磁系统中本判据不宜投用，在自并励系统作为试验方式下的参考判据（本文后面将通过案例进一步说明）。