大型水电机组主保护分析及其通用软件开发

摘要

我国在连续几个五年计划中大力发展水电，一批大型水电站即将或已经开发并投入使用，发电机的单机容量也越来越大。大型发电机地位重要，其故障将严重影响机组及电力系统的安全稳定运行，研究有效的发电机主保护配置方案有重要意义。
　　 大型水轮发电机的定子绕组采用多分支结构，使中性点分支引出方式复杂，保护配置方案多样化，而发电机不同的结构参数又使得主保护配置方案的优化设计非常复杂，通用的发电机主保护(完全纵差保护、不完全纵差保护、零序横差保护、裂相横差保护)配置分析软件开发有重要现实意义。
　　 论文利用面向对象可视化编程工具Visual C++6.0研究开发了通用型发电机主保护分析软件。该软件具有良好的人机界面，可利用发电机内部故障暂态仿真数据，分析两中性点或三中性点不同分支组合方式下各种主保护配置方案的灵敏度，找到发电机最优的主保护配置。
　　 论文基于三峡右岸东电机组可能存在的故障形式分析和内部故障暂态过程仿真计算，利用开发的主保护配置分析软件，完成了对采用两中性点123-45分支组合情况下ABB、Siemens和许继公司主保护的灵敏度分析和研究，研究结果已纳入东电机组的实际保护设计方案。
　　 发电机主保护灵敏度比较分析必须建立在外部故障不误动的基础上，由于快速主保护工作在故障暂态过程中，电流互感器(TA)饱和是发电机外部故障时引起保护误动作的主要原因，因此必须对电流互感器的暂态特性进行深入研究。论文对引起电流互感器饱和的因素进行了理论和仿真分析，利用MATLAB建模分析了发电机机端三相短路时TA的暂态特性。针对发电机内部故障时产生很大的零序横差电流引起电流互感器饱和，论文还分析了TA变比对零序横差电流互感器饱和的影响，并对零序横差电流互感器选型进行了研究。
　　 论文最后对所做的工作进行了总结，并指出进一步研究方向。