一起与南瑞继保励磁有关的保护误动分析及改进措施

一起与南瑞继保励磁有关的保护误动分析及改进措施

蔡 博

大唐洛阳首阳山发电有限责任公司 河南洛阳 471000

摘 要：近年来，由于电子科技的飞速发展，发电机励磁系统设备更新速度越来越快，保护原理更先进，保护范围更广，南瑞的励磁系统保护也是其中的佼佼者，本文针对南瑞PCS-9410A型励磁机调节器的一起误动，通过保护动作过程，结合现场实际，找到故障原因，发现设备的设计缺陷，论文结合保护装置已有的判据，经过理论分析，提出改进措施，完善保护性能。

关键词：发电机；励磁系统；误动；设计缺陷

引 言Error: Reference source not foundError: Reference source not found：某发电厂300MW级机组，采用发电机-变压器-线路组形式接入220kV地区电网，本文简要分析南瑞励磁保护误动作，造成非停后分析，设备存在的缺陷，以及南瑞PCS-9410A型励磁机调节器针对设计缺陷进行的改造措施和在运行当中应当注意的几个问题。

1 保护配置

所用发变组保护为南瑞继保生产的RCS-985型发变组保护，励磁系统为南瑞继保生产的PCS-9410A型励磁机调节器。

2 故障发生和处理过程

2.1 事件经过

机组运行正常，负荷16.4万千瓦。发变组保护励磁机过电压Ⅱ段保护动作，发电机跳闸解列灭磁，厂用电自动切至备用电源供电，汽轮机跳闸，锅炉灭火。

2.2 检查处理

2.2.1 保护动作情况

RCS-985A发变组保护A、B套装置02:57:07:809毫秒，励磁机过电压Ⅱ段动作，发电机跳闸解列灭磁。

2.2.2检查PCS-9410A励磁机调节器A套调节器故障记录为：02:56:49:579毫秒，装置闭锁。

2.2.3检查PCS-9410A励磁机调节器B套调节器故障记录为：

（1）02:56:51:580毫秒，主从通讯中断；

（2）13710毫秒，发电机（励磁机）过压保护(只发信号，不参与逻辑计算)；

（3）15405毫秒，伏赫兹限制；

（4）16293毫秒，灭磁开关负荷跳闸；

（5）16298毫秒，硅柜故障。

P CS-9410A励磁调节器记录报告

2.3 故障原因查找

南瑞继保公司对励磁机A、B套调节器报文和录波信息分析得出，A套调节器B04插件板（NR1123A：用于定子相关的模拟量采样和电压闭环控制）出现故障,导致该插件DSP(数字信号处理器)系统异常，DSP(数字信号处理器)被闭锁，A套触发角保持不变，同时A套装置无法发出通道切换指令。B套装置和脉冲板没有接收到切换信息，使B套一直为从套运行，从套不能控制机端电压，励磁机仍在A套控制下，触发角保持不变，系统处于开环运行状态。自并励系统在开环状态下受到扰动影响电压会发散，导致机端电压逐渐上升。故A套装置闭锁后18秒，励磁机电压上升至励磁机过电压保护Ⅱ段定值，发变组保护动作出口跳闸。

3 原因分析

导致本次事件发生的原因是PCS-9410A励磁调节器存在设计缺陷，在任何DSP(数字信号处理器)被闭锁时，无法发出主从套切换指令，造成励磁机电压失控，使励磁机过励，造成励磁机过电压，从而3号机发变组“励磁机过电压Ⅱ段保护”动作，3号机非停。现场对励磁系统功能要求有如下几点：（1）励磁系统应设置两套独立的调节通道。两套独立调节通道可以是双自动通道（至少一套含有FCR功能），也可以是一个自动通道加一个手动通道。（2）励磁系统采用的两套调节通道应互为热备用、相互自动跟踪，应能手动切换，运行通道故障时能自动切换和TV断线自动切换至备用通道。自动跟踪部件应具有防止跟踪异常情况或故障情况的措施。以保证当运行调节通道故障时，能正确、自动地切换到备用调节通道。切换时发电机机端电压或无功功率应无明显波动。（3）励磁系统调节通道设有自动/手动运行方式时，应具有双向跟踪、切换功能。跟踪部件应能正确、自动地进行跟踪。切换应具有手动和TV断线自动切换能力。切换时保证发电机机端电压和无功功率无明显波动。（4）独立运行的自动通道电压给定器应带有限位功能，发电机解列后应能自动返回至空载额定电压给定位置。（5）励磁系统的功率整流器应具有切除脉冲控制功能及风机停风、快速熔断器熔断、脉冲故障检测等报警功能。（6）励磁系统应具有转子过电压动作记录功能及磁场开关动作记录功能。（7）励磁系统应能可靠起励，允许残压起励（在满足功率元件自励的条件下），并配有软起励功能。（8）励磁系统应设起励装置，起励装置具有自动和手动投切功能、起励延时报警功能。（9）励磁调节器应有开关量的直接输出/输入，同时还应具有通信接口。能输出励磁系统有关数据到上级计算机或监控装置，并能接受其增、减磁等命令。

4 应用中存在的问题和整改

4.1 存在问题

南瑞继保公司PCS-9410A励磁调节器原始设计存在缺陷，在任何DSP(数字信号处理器)被闭锁时，无法发出主从套切换指令，造成励磁机电压失控，可能使励磁机过励或欠励

4.2 采取的防范措施

（1）在原有设计基础上增加了故障总线发出切换指令的条件，当DSP(数字信号处理器)发生闭锁时，由故障总线发出切换指令。

（2）按照2.1条的逻辑修改将励磁机调节器A套、B套的B11板（NR1525D：用于主从切换时的开关量信息交换以及就地开入信息）进行更换。

（3）更换此次发生问题的励磁机调节器A套的B04板（NR1123A：用于定子相关的模拟量采样和电压闭环控制）。

（4）按照举一反三的原则将励磁机调节器A套的 B07板（NR1123H：用于转子相关的模拟量采样和电流闭环控制）进行更换。

（5）按照2.1条的逻辑修改将发电机调节器A套、B套的的B11板（NR1525D：用于主从切换时的开关量信息交换以及就地开入信息）进行更换。

结 论：

励磁系统作为发电厂重要组成部分之一，其运行的可靠性直接影响着发电机组的安全，南瑞继保公司生产的PCS-9410A励磁调节器作为国产励磁保护的领军者，在国内机组上得到了广泛的应用。本文针对一次励磁保护的误动，找到问题原因，提出防范措施，希望为同类电厂提供借鉴，从而提高南瑞继保公司PCS-9410A型励磁调节器运行的可靠性。

6 延伸

励磁系统建模技术原则：

（1）励磁系统部件的模型应符合GB/T 7409的要求。励磁系统的参数实测与建模工作在励磁系统现场试验调试合格进行。（2）新投产发电机组励磁系统参数实测与建模试验应在机组正式商业运行前完成。励磁系统发生设备改造、软件升级、参数修改等时，应上报调度机构及励磁监督单位备案并按要求重新安排测试。对于不影响模型的参数修改，上报调度机构及励磁监督单位备案即可。（3）通过现场测试和辨识建立实测模型。（4）根据实测模型建立计算模型。（5）进行稳定计算至少应提供自动电压调节器、电力系统稳定器（PSS）、调差特性及强励限制数学模型和参数，进行电压稳定计算和中、长期稳定计算还应当提供低励限制（UEL）、过励限制（OEL）以及伏赫限制数学模型和参数。

励磁系统典型故障应急处理：

励磁调节器主套出现故障时应自动切换至从套运行，同时对故障通道根据调节器的故障报警定位，按照如下方法进行检查处理：• PT断线故障：测量PT端子电压是否正常，确定是否是外回路故障；外部检查PT相应回路，否则更换相应测量板件。• 同步故障：检查同步回路接线及端子是否正确、可靠；检查调节器同步采样值（幅值、相序、相位）是否正确；双套故障时建议停机处理。• 脉冲故障：检查脉冲回路的板件是否正常工作，接线及端子是否正确、可靠；脉冲指示是否正常。• 电源故障：测量交直流进线端子电压是否正常，确定是否是外回路故障，检查电源监视继电器是否动作。

参考文献

[1] GB14285-2006,继电保护和安全自动装置技术规[S].

GB14285-2006, Codes For Relay Protection And Safe And Automatic Equipment Techniques[S]

[2] 国家电力调度中心，电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M]北京：中国电力出版社，1999

China National Electric Power Dispatching Center. The Answers And Questions About Power System Protective Relay, Second Edition[M] Beijing: China Electric Power Press,1999

[3] 贺家李，宋从矩,电力系统继电保护原理（增订版）[S]北京：中国电力出版社，2004.

He Jia-Li, Song Cong-Ju. Power System Relaying Protection principle [M]. Beijing: China Electric Power Press, 2004.

作者简介：蔡博（1979-），女，中专，高级技师，从事继电保护技术工作。