核电站发变组继电保护整定值的处理方法和系统

摘要

本发明公开了一种核电站发变组继电保护整定值的处理方法和系统，该处理方法包括以下步骤：S1、采集发变组的发电机的主变零序差动斜率的第一初始整定值以及差动保护二次谐波交叉闭锁时间的第二初始整定值；S2、检测主变零序差动保护开关的动作时间T1；当T1大于预定值T时，对所述第一初始整定值进行优化，使得测试主变零序差动保护开关的动作时间T1小于所述预定值T；检测发电机的三相二次谐波衰减的时间常数是否相同；当三相二次谐波衰减的时间常数不相同时，对第二初始整定值进行优化，使得所述三相二次谐波衰减的时间常数相同；S3：将经过优化的初始整定值发送给所述发变组的控制系统。实施本发明具有提高发变组的稳定性和安全性的有益效果。

说明书

技术领域

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种核电站发变组继电保护整定 值的处理方法和系统。

背景技术

核电站的发电厂中发电机变压器组继电保护(简称发变组保护)定值整定 十分重要，保护定值的正确与否将严重影响电厂以及系统的安全运行。但是， 有些发变组保护定值整定未完全按照大型发电机变压器继电保护整定计算导 则进行整定计算，存在着发电机100％定子接地保护的后备电流保护整定值偏 大、主变零序差动斜率整定值偏大、主厂变二次谐波交叉闭锁时间的整定值不 合理、发电机失步保护特性范围等定值不合理的问题；会导致核电站的发变组 在运行过程中出现继电保护单元的误动作进而影响发变组的正常工作，甚至还 会出现故障时不动作，给核电站的发电厂造成严重的事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种核电 站发变组继电保护整定值的处理方法和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种核电站发变组继电 保护整定值的处理方法，包括以下步骤：

S1、采集发变组的发电机的主变零序差动斜率的第一初始整定值以及差动 保护二次谐波交叉闭锁时间的第二初始整定值；

S2、检测主变零序差动保护开关的动作时间T1；

当T1大于预定值T时，对所述第一初始整定值进行优化，使得所述测试 主变零序差动保护开关的动作时间T1小于所述预定值T；

检测所述发电机的三相二次谐波衰减的时间常数是否相同；

当所述三相二次谐波衰减的时间常数不相同时，对所述第二初始整定值进 行优化，使得所述三相二次谐波衰减的时间常数相同；

S3：将经过优化的初始整定值发送给所述发变组的控制系统以将所述发变 组的继电保护单元的初始整定值替换成相应的优化整定值。

在本发明提供的核电站发变组继电保护整定值的处理方法中，所述步骤 S1中还包括：采集所述发电机的转子第三初始整定值x1；

所述步骤S2还包括：检测所述发电机的额定电流值Ia以及所述发电机 的CT二次额定电流值Ib，对所述第三初始整定值按照以下公式进行优化：

x2＝Ia×x1/Ib；其中，x2是第三初始整定值经过优化后的值。

在本发明提供的核电站发变组继电保护整定值的处理方法中，所述步骤 S1中还包括：采集发电机100％定子接地保护的后备电流保护的第四初始整定 值Ic；

所述步骤S2中还包括：检测所述发电机的接地变压器二次额定电压Un、 接地变压器二次电阻R以及定子100％接地保护的CT变比r，对所述第四初 始整定值按照以下公式进行优化：

Id＝0.2×(Un/R)×(1/r)+m×Ic；其中m为经验常数，Id是第四初始 整定值经过优化后的值。

在本发明提供的核电站发变组继电保护整定值的处理方法中，所述发电机 的失灵保护的初始整定为：GCB检测到保护启动信号、相电流超过预定值的 信号以及GCB合位信号时GCB关闭；

所述步骤S2还包括：将所述发电机的失灵保护的初始整定优化为：GCB 检测到保护启动信号以及GCB合位信号时GCB关闭。

在本发明提供的核电站发变组继电保护整定值的处理方法中，还包括步骤 S4：保存经过优化的初始整定值。

本发明还提供了一种核电站发变组继电保护整定值的处理系统包括：

采集模块，所述采集模块包括用于采集发电机的主变零序差动斜率的第一 初始整定值的第一采集单元、用于采集差动保护二次谐波交叉闭锁时间的第二 初始整定值的第二采集单元；

优化模块，所述优化模块包括第一优化单元和第二优化单元；

所述第一优化单元检测主变零序差动保护开关的动作时间T1，当T1大于 预定值T时，对所述第一初始整定值进行优化，使得所述测试主变零序差动 保护开关的动作时间T1小于所述预定值T；

所述第二优化单元检测所述发电机的三相二次谐波衰减的时间常数是否 相同；当所述三相二次谐波衰减的时间常数不相同时，对所述第二初始整定值 进行优化，使得所述三相二次谐波衰减的时间常数相同；

处理模块，所述处理模块用于将经过优化的初始整定值发送给所述发变组 的控制系统以将所述发变组的继电保护单元的初始整定值替换成相应的优化 整定值。

在本发明提供的核电站发变组继电保护整定值的处理系统中，所述采集模 块还包括：用于采集所述发电机的转子第三初始整定值x1的第三采集单元；

所述优化模块还包括第三优化单元，所述第三优化单元检测所述发电机的 额定电流值Ia以及所述发电机的CT二次额定电流值Ib，并对所述第三初始 整定值按照以下公式进行优化：

x2＝Ia×x1/Ib；其中，x2是第三初始整定值经过优化后的值。

在本发明提供的核电站发变组继电保护整定值的处理系统中，所述采集模 块还包括用于采集发电机100％定子接地保护的后备电流保护的第四初始整定 值Ic；

所述优化模块还包括第四优化单元，所述第四优化单元检测所述发电机的 接地变压器二次额定电压Un、接地变压器二次电阻R以及定子100％接地保 护的CT变比r，对所述第四初始整定值按照以下公式进行优化：

Id＝0.2×(Un/R)×(1/r)+m×Ic；其中m为经验常数，Id是第四初始 整定值经过优化后的值。

在本发明提供的核电站发变组继电保护整定值的处理系统中，所述发电机 的失灵保护的初始整定为：GCB检测到保护启动信号、相电流超过预定值的 信号以及GCB合位信号时GCB关闭；

所述优化模块还包括第五优化单元，所述第五优化单元用于将所述发电机 的失灵保护的初始整定优化为：GCB检测到保护启动信号以及GCB合位信号 时GCB关闭。

在本发明提供的核电站发变组继电保护整定值的处理系统中，还包括用于 存储经过优化的初始整定值的存储模块。

实施本发明的核电站发变组继电保护整定值的处理方法和系统，具有以下 有益效果：本发明可以采集主变零序差动斜率的第一初始整定值以及差动保护 二次谐波交叉闭锁时间的第二初始整定值并对这两个值进行校验并在这两个 值不合格时对其进行优化，具有防止变压器差动保护开关误动作导致发变组不 能正常工作以及主变零序差动保护开关动作过慢，具有提高发变组的稳定性和 安全性的有益效果。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明第一实施例中的一种核电站发变组继电保护整定值的处理 方法的原理框图；

图2是本发明第二实施例中的一种核电站发变组继电保护整定值的处理 方法的原理框图；

图3是第二实施例中的发电机GCB失灵保护初始逻辑图；

图4是第二实施例中的发电机GCB失灵保护优化逻辑图；

图5是一优选实施例中的核电站发变组继电保护整定值的处理系统。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详 细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明第一实施例中的一种核电站发变组继电保护整定值 的处理方法，包括以下步骤：

S1、采集发变组的发电机的主变零序差动斜率的第一初始整定值以及差动 保护二次谐波交叉闭锁时间的第二初始整定值；

S2、检测主变零序差动保护开关的动作时间T1；

当T1大于预定值T时，对第一初始整定值进行优化，使得测试主变零序 差动保护开关的动作时间T1小于预定值T；

检测发电机的三相二次谐波衰减的时间常数是否相同；

当三相二次谐波衰减的时间常数不相同时，对第二初始整定值进行优化， 使得三相二次谐波衰减的时间常数相同；

S3：将经过优化的初始整定值发送给发变组的控制系统以将发变组的继 电保护单元的初始整定值替换成相应的优化整定值。

具体地，主变零序差动斜率的第一初始整定值偏大，在本实施例中为 0.16。按照第一初始整定值时，主变零序差动保护动作时间为262mS，不满足 最新的《大型发电机变压器计算导则》中要求的小于30mS，会造成主变零序 差动保护开关动作过慢。因此，将该第一初始整定值优化为0.03，将零序差 动斜率改为0.03当然也可以为其他值后，测试主变零序差动保护开关的动作 时间为20mS，满足要求小于30mS。

主变、厂变差动保护二次谐波交叉闭锁时间的第二初始整定值为0个周 波。在主变充电时，三相二次谐波衰减的时间常数不一致，导致变压器某相差 动保护开放，导致变压器差动保护开关误动，造成500kV高压开关跳闸，造成 电网事件。将第二初始整定值优化后，主变、厂变二次谐波交叉闭锁时间改为 8个周波，发电机的三相电流的每一相的二次谐波衰减的时间常数相同，变压 器差动保护开关不会产生误动作。

本实施例具有防止变压器差动保护开关误动作导致发变组不能正常工作 以及主变零序差动保护开关动作延时过长，具有提高发变组的稳定性和安全性 的有益效果。

图2示出了本发明第二实施例中的核电站发变组继电保护整定值的处理 方法，包括以下步骤：

S1：采集发变组的发电机的主变零序差动斜率的第一初始整定值以及差动 保护二次谐波交叉闭锁时间的第二初始整定值；采集所述发电机的转子第三初 始整定值x1；采集发电机100％定子接地保护的后备电流保护的第四初始整定 值Ic；

S2：S21检测主变零序差动保护开关的动作时间T1；

当T1大于预定值T时，对第一初始整定值进行优化，使得测试主变零序 差动保护开关的动作时间T1小于预定值T；

S22检测发电机的三相二次谐波衰减的时间常数是否相同；

当三相二次谐波衰减的时间常数不相同时，对第二初始整定值进行优化， 使得三相二次谐波衰减的时间常数相同；

S23检测所述发电机的额定电流值Ia以及所述发电机的CT二次额定电流 值Ib，对所述第三初始整定值按照以下公式进行优化：

x2＝Ia×x1/Ib；其中，x2是第三初始整定值经过优化后的值。

S24检测所述发电机的接地变压器二次额定电压Un、接地变压器二次电阻R 以及定子100％接地保护的CT变比r，对所述第四初始整定值按照以下公式进 行优化：

Id＝0.2×(Un/R)×(1/r)+m×Ic；其中m为经验常数，Id是第四初始整定 值经过优化后的值；

S25发电机的失灵保护的初始整定为：GCB(发电机出口断路器)检测到 保护启动信号、相电流超过预定值的信号以及GCB合位信号时GCB关闭； 将所述发电机的失灵保护的初始整定优化为：GCB检测到保护启动信号以及 GCB合位信号时GCB关闭。

S3：将经过优化的初始整定值发送给发变组的控制系统以将发变组的继 电保护单元的初始整定值替换成相应的优化整定值。

S4：保存经过优化的初始整定值。保存初始整定值上作为数据积累，在 对新的发变组进行整定计算的时候，这些历史数据可以作为参考。

在步骤S2的子步骤S23中，转子的表层负序过负荷定值单中，发电机的 转子第三初始整定值x1是以发电机额定电流Ia＝4.4548A为基准计算，该x1 的值为8.7％。但实际情况中，发电机的转子整定值需以发电机的CT二次额 定值Ib＝5A为基准。第三初始整定值经过优化后的值x2为7.7％。采用该步骤 可以进防止转子的继电保护开关误操作，进一步提高发变组的稳定性。

在子步骤S24中，发电机100％定子接地保护中的后备电流保护的整定值 与测得的绝缘无关。本实施例中，发电机100％定子接地保护中的后备电流保 护的第四初始整定值Ic＝0.36A。发电机接地变压器二次额定电压Un＝500V， 接地变二次电阻R＝2.6Ω，定子100％接地保护采用的CT变比值变为 r＝400A/5A。优化整定计算过程如下：0.2×(Un/R)×(1/r)+m×Ic＝0.48A。 m为经验值，在本实施例中，m的取值为0。

在子步骤S25中，该核电厂发电机失灵保护启动条件为：保护启动信号、 电流判据、GCB合位信号同时满足(如图3所示)。但是在一些核电厂的发电 机检测到过激磁、发电机低频II段、发电机过电压等异常工况下，相电流判 据定值为5.63A，是发电机额定电流4.45A的1.265倍，在这种工况下，相电 流判据是无法满足的，也即是GCB始终无法进行失灵保护动作，会造成严重 事故。

根据《大型发电机变压器计算整定导则2012》要求，发电机失灵定值是 满足要求。在满足导则要求下，采用修改发电机失灵保护部分逻辑，将发电机 过激磁、发电机低频II段、发电机过电压等电压型保护改为不受发电机电流 判据闭锁，带短延时动作，以躲过发电机保护动作跳GCB开关的时间(如图 4所示)。可以避免发电机过激磁、发电机低频II段、发电机过电压等电压型 保护工况下，发电机GCB失灵无法动作。

如图5所示，本发明还提供了一种核电站发变组继电保护整定值的处理系 统，包括采集模块100、优化模块200以及处理模块300、处理模块400以及 存储模块500。

其中，采集模块100包括用于采集发电机的主变零序差动斜率的第一初始 整定值的第一采集单元101、用于采集差动保护二次谐波交叉闭锁时间的第二 初始整定值的第二采集单元102、用于采集所述发电机的转子第三初始整定值 x1的第三采集单元103、采集发电机100％定子接地保护的后备电流保护的第 四初始整定值Ic的第四采集单元104。

优化模块200包括第一优化单元201、第二优化单元202、第三优化单元 203、第四优化单元204以及第五优化单元205。

其中，第一优化单元201用于检测主变零序差动保护开关的动作时间T1， 当T1大于预定值T时，对第一初始整定值进行优化，使得测试主变零序差动 保护开关的动作时间T1小于所述预定值T。

第二优化单元202用于检测所述发电机的三相二次谐波衰减的时间常数 是否相同；当三相二次谐波衰减的时间常数不相同时，对第二初始整定值进行 优化，使得三相中每一相的电流的二次谐波衰减的时间常数相同。

第三优化单元203用于检测所述发电机的额定电流值Ia以及所述发电机 的CT二次额定电流值Ib，并对所述第三初始整定值按照以下公式进行优化：

x2＝Ia×x1/Ib；其中，x2是第三初始整定值经过优化后的值。

第四优化单元204用于检测所述发电机的接地变压器二次额定电压Un、 接地变压器二次电阻R以及定子100％接地保护的CT变比r，对所述第四初 始整定值按照以下公式进行优化：

Id＝0.2×(Un/R)×(1/r)+m×Ic；其中m为经验常数，Id是第四初始 整定值经过优化后的值。

第五优化单元205用于将所述发电机的失灵保护的初始整定优化为：GCB 检测到保护启动信号以及GCB合位信号时GCB关闭。其中，发电机的失灵 保护的初始整定为：GCB检测到保护启动信号、相电流超过预定值的信号以 及GCB合位信号时GCB关闭。

处理模块300用于将经过优化的初始整定值发送给发变组的控制系统以 将发变组的继电保护单元的初始整定值替换成相应的优化整定值。

存储模块400用于存储经过优化的初始整定值。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述 的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本 领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保 护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。