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继电保护装置
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发电厂厂用电及工业用电系统：继电保护整定计算
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《发电厂厂用电及工业用电系统：继电保护整定计算》总结多年来发电厂厂用电和工业用电系统继电保护整定计算，着重叙述和讨论变压器中性点经小电阻接地系统短路电流计算，发电厂厂用电系统继电保护存在的问题，厂用电系统继电保护配置和整定计算原则，高压厂用变压器保护整定计算，高压启动（停机）／备用厂用变压器、厂用电高压馈线、高压电动机、低压厂用变压器、低压厂用电系统继电保护整定计算，厂用电快速切换和备用电源自动投入装置整定计算，600MW机组厂用电系统继电保护整定计算实例，工业用电继电保护整定计算，工矿企业用电继电保护整定计算算例等内容。《发电厂厂用电及工业用电系统：继电保护整定计算》主要针对大、中、小型发电厂及大、中型工业用电设备继电保护的整定计算。 《发电厂厂用电及工业用电系统：继电保护整定计算》可作为电力及工业用电部门设计、运行、制造、科研单位继电保护专业的工程技术人员、发电厂电气运行专业技术人员以及大专院校高年级学生和教师参考或进修培训资料，同时也适用于广大电气专业的工程技术人员在较短时间内了解和掌握继电保护整定计算的参考书。
名： 发电厂厂用电及工业用电系统：继电保护整定计算
者： 高春如 等 著
社： 中国电力出版社
出版时间：
ISBN No： 6
前言第一章 变压器中性点经小电阻接地系统短路电流计算第二章 厂用电系统继电保护配置第一节 厂用电系统继电保护运行中存在的问题第二节 厂用电系统继电保护配置第三节 厂用电系统继电保护整定计算原则第三章 高压厂用变压器保护整定计算第一节 高压厂用变压器低压侧分支（进线）二阶段过电流保第二节 高压厂用变压器纵差动保护第三节 高压厂用变压器电流电压保护第四节 高压厂用变压器低压侧单相接地保护第五节 高压厂用变压器非电量保护第四章 高压启动（停机）／备用厂用变压器继电保护整定计算第一节 高压侧单相接地零序过电流保护第二节 高压启动（停机）／备用厂用变压器其他保护第五章 厂用电高压馈线继电保护整定计算第一节 纵差动保护第二节 电流电压保护第三节 单相接地零序过电流保护第六章 高压电动机继电保护整定计算第一节 高压电动机FC回路高压熔断器保护第二节 高压电动机磁平衡差动保护第三节 高压电动机纵差动保护第四节 高压电动机相电流速断保护第五节 高压电动机负序过电流保护第六节 高压电动机单相接地零序过电流保护第七节 高压电动机过热保护第八节 高压电动机长启动及正序过电流保护第九节 高压电动机低电压保护第十节 变频调速电动机继电保护整定计算第七章 低压厂用变压器保护整定计算第一节 低压厂用变压器纵差动保护第二节 FC回路保护第三节 真空断路器三阶段相电流保护第四节 单相接地零序过电流保护第五节 其他保护第八章 低压厂用电系统继电保护整定计算第一节 0.4kV动力中心PC第一类智能保护整定计算第二节 0.4kV动力中心PC第二类智能保护整定计算第三节 0.4kV动力中心PCABB-Emax断路器（其他同类型）保护整定计算第四节 PC与MCC出线设备保护第九章 厂用电快速切换与备用电源自动投入装置整定计算第一节 高压厂用电快速切换第二节 低压厂用变压器备用电源自动投入装置第三节 保安电源自动投入装置第四节 其他类型0.4kV备用电源自动投入装置第十章 600MW机组厂用电系统继电保护整定计算实例第一节 基本参数与厂用电一次系统接线图第二节 电动机自启动计算第三节 高压厂用变压器保护整定计算第四节 高压停机／备用变压器保护整定计算第五节 高压电动机保护整定计算第六节 低压厂用变压器保护整定计算第七节 6kV厂用系统快切与0.4kV备用电源自动投入装置整定值计算第十一章 工矿企业用电继电保护整定计算第一节 工矿企业用电一次系统接线方式与继电保护及自动装置配置第二节 工矿企业变电站主变压器保护整定计算第三节 工矿企业变电站6～10～20～35kV配电线保护与安全自动装置整定值计算
电子书下载微机厂用电快速切换装置的研究--《山东大学》2006年硕士论文
微机厂用电快速切换装置的研究
【摘要】：现代发电厂中，厂用电的连续可靠是发电机组、电厂乃至系统安全运行的基本条件。厂用电系统的任何故障都会影响电能的正常生产，严重的甚至会导致全厂停电，中断对电力系统的供电。厂用电中工作电源与备用电源间的快速切换为厂用电的安全性、可靠性提供了有效的技术保证。
厂用电源切换是一个复杂的机电动态过程。电源的切换不当将导致很大的电气和机械冲击，在电动机群的重新投入时更为严重。如何准确判断切换条件，采用恰当的方式，在最有利的时刻完成切换操作，是快速切换装置需要解决的根本问题。
本文对厂用电切换过程中厂用异步电动机的运行特性以及厂用母线残压的变化规律进行了深入研究和详细讨论，得出电源切换的主要理论依据。针对目前快速切换装置在现场实际应用中存在的设计原理不完善、硬件水平不高、功能不全等问题和缺陷，提出了一种基于DSP硬件平台的微机快速切换装置的设计和实现。
本文对目前广泛运用的切换判据和原理进行了优化改进，特别指出在电源切换过程中真正对电动机安全造成威胁的不是厂用母线电压与备用电源电压之间的相角差，而是切换过程中电动机定子所承载的电压是否超出允许合闸电压，从而摆脱了传统相角差的限制。设计中完善了装置的切换功能，与保护装置的合理配合降低了厂用母线故障时切换的盲目性。非电量节点的引入，不仅增加了装置的启动判据，更是提高了装置的启动速度。装置提供了多样的通信方式，特别是CAN总线串行通信完全适应现代发电厂集散控制系统(DCS)的组网要求。同时设计中采用软硬件相结合的抗干扰措施，使该切换装置动作更加迅速可靠。
设计原理的改进、硬件水平的提高、功能的完善使得本文设计的快速切换装置很好地满足了现场实际应用中对快速切换装置微机化、智能化的需求。同时，如何准确把握母线残压的变化规律、精确测量切换过程中的动态电参量以及进一步完善切换判据等问题还需进行大量的后续工作加以解决。
【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：TM762【目录】：
ABSTRACT7-9
1 绪论9-14
1.1 本课题研究的目的及意义9-11
1.2 国内外对本课题的研究情况11-12
1.3 本课题的主要研究工作及解决的问题12-14
2 异步电动机运行分析14-29
2.1 异步电动机的稳态运行分析14-19
2.2 异步电动机起动、断电和重合时的运行分析19-28
2.2.1 起动过程分析20-24
2.2.2 定子断电后的运行分析24-27
2.2.3 重合过程分析27-28
2.3 小结28-29
3 快速切换装置设计原理分析29-52
3.1 厂用电系统概述29-31
3.1.1 厂用电接线的基本要求30
3.1.2 厂用电源30-31
3.2 厂用电切换过程分析31-35
3.2.1 切换操作概述31-32
3.2.2 切换过程中厂用母线电压分析32-34
3.2.3 厂用电切换成功的准则34-35
3.3 快速切换装置的基本要求35-38
3.4 快速切换装置切换方式分析38-46
3.4.1 常规切换方式的设计原理38-41
3.4.2 常规切换方式的实现分析41-45
3.4.3 常规切换方式存在的问题及改进45-46
3.5 快速切换装置的启动判据分析46-48
3.6 快速切换装置与保护的配合48-49
3.7 快速切换装置的功能要求49-51
3.8 小结51-52
4 装置系统设计52-73
4.1 硬件系统设计52-63
4.1.1 DSP技术介绍52-54
4.1.2 TMS320F2812处理器介绍54-55
4.1.3 装置硬件结构及其实现55-63
4.2 软件系统设计63-70
4.2.1 程序结构设计63-64
4.2.2 模拟量计算与可滤除直流分量的DFT算法64-67
4.2.3 DSP与MCS-51程序设计67-70
4.3 现场特殊情况的处理70-72
4.4 小结72-73
5 系统抗干扰设计73-80
5.1 硬件抗干扰设计73-77
5.1.1 印制电路板(PCB)抗干扰设计73-75
5.1.2 主机系统抗干扰设计75-77
5.1.3 其他硬件抗干扰设计77
5.2 软件抗干扰设计77-78
5.3 小结78-80
6 结论与展望80-82
7 参考文献82-86
学位论文评阅及答辩情况表87
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发电厂厂用电快速切换介绍及一起不成功情况分析
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摘要：现代大容量火电机组的特点之一是采用机、炉、电单元集控方式，其厂用电系统的安全可靠性对整个机组乃至整个电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响。因此，正常发电机组启停机、事故情况时的厂用电切换可靠性尤为重要。厂用电切换已成为整个厂用电系统的一个重要环节。 中国论文网 /9/view-1575221.htm 关键词：火电机组；单元集控；厂用电切换 作者简介：焦加洋（1984-），男，江苏灌云人，华能淮阴电厂检修部，工程师。（江苏淮安223001） 中图分类号：TM6     文献标识码：A     文章编号：（6-02 目前国内多数火力发电厂采用的是机、炉、电单元集控方式。在机组正常启停、事故情况下都需进行厂用电切换。典型火力发电厂厂用电切换方式采用的是微机型快速切换装置。 一、厂用电切换存在的问题及发展趋势 以往的厂用电切换方式主要采用以下几种方式： （1）以工作开关辅助接点直接（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源； （2）在合闸回路中加延时以图躲过180°反相点合闸（短延时切换）； （3）在合闸回路中另串普通机电式或电子式同期检查继电器； （4）在合闸回路中串残压检定环节，即残压切换。 而据有关资料分析，以上几种厂用电切换方式都不能很好地满足安全性、可靠性的要求。国内有关资料已经提供了不少同厂用电切换有关的问题和事故，如停机停炉、设备损坏等。事实上，厂用电切换不当引起的问题有些是明显的、突发的，而有些是渐变的。譬如：6kV负载电动机或启动变受一两次冲击并不一定马上就损坏，即使坏了，也并不一定引起足够的重视。厂用电切换过程与很多因素有关，较长时间未发生问题并不意味着不存在隐患。 国内已发生多起与厂用电切换有关的问题和事故。如某电厂600MW引起机组由于原设计不合理，几乎每次切换都不成功，只好增大启动变保护定值，但这显然留下了更大的隐患；某电厂由于厂用电切换不成功，造成无法安全停机导致汽轮机大轴损坏；某电厂由于工作电源与备用电源间电气距离很大，连正常切换都无法保证。 发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠。其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，缩短切换时间，减少启动变过流或重要厂用电母线辅机跳闸造成锅炉汽机停运的事故。随着真空和SF6开关的广泛使用，厂用电源采用新一代快速切换装置已毋庸置疑。南京东大金智公司的MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置便是在这样的大环境下应运而生，并在国内众多火力发电厂中得到了广泛应用。 二、发电机组各工况下厂用电切换方式 当发电机机组6kV厂用电母线工作电源开关1DL因某种原因（如停机或事故跳闸情况等）跳开时，快切装置按照预设的方式合上启动变低压侧至发电机组厂用电母线的备用电源开关2DL，保证发电机组厂用电源负载正常工作，减少因失电对机炉辅机影响。当然，当机组高厂变低压侧恢复正常供电时，快切装置也可按照预设方式切回正常供电方式，即机组厂用电母线由自身高厂变低压侧供电。以下即为发电机组不同工况下厂用电切换方式。 1.正常启停机时方式 发电机组启停机时厂用电切换一般采用由操作台启动，采用并联切换（先合上备用电源开关2DL，两电源短时并联，再跳开工作电源开关1DL）。 2.事故情况切换 当发变组保护动作跳工作电源开关1DL的同时，保护装置送一启动切换接点信号至快切装置。这种情况多采用串联方式切换（先跳开工作电源开关1DL，确认工作开关跳开后，再合上备用电源开关2DL）。 3.不正常情况切换 一是厂用电母线失压。母线电压低于整定值且达到整定延时后，快切装置按自动方式进行切换（介于串联与并联间的一种切换方式，合备用开关命令在跳工作命令之后、工作开关跳开之前发出）。二是工作电源开关误跳，由工作开关辅助接点启动装置（华能淮阴电厂#5机于日晚停机6kV工作B段进线开关分闸线圈烧坏导致快切不成功时，便是就地人工将开关手动分闸，采用此方式完成快切的）。 三、MFC2000-2型厂用电快速切换装置优点与不足 优点：动作原理先进，采用快速切换、同期捕捉切换、残压切换等方式。优先选择快速切换方式，切换时间小于0.2秒，对厂用电母线负载电机及启动变冲击小。快速切换不成功时还可进行同期捕捉切换，即在厂用电母线反馈电压与备用电源电压相量第一次相位重合时合闸，时间约0.6秒。对于电动机自启动也比较有利，因此时厂用电母线电压衰减到65%-70%之间，电机转速不至于下降得很大。前两种方式都失败时，采用残压切换方式，即厂用母线电压衰减到20%-40%后实现的切换。虽说此种方式对电机等冲击较小，但因停电时间过长，电机自启动成功与否、自启动时间都受到很大限制。 不足：虽说东大金智的MFC―2000型微机厂用电快速切换装置动作原理十分先进，但通过大量火力发电厂使用情况反馈来看，其设计还是存在不满足现场安全性的隐患的。 装置启动时必要条件之一是工作电源开关、备用开关一个合闸，另一个处于分闸状态。但是目前使用的快切装置仅仅以开关的辅助接点状态来判断开关的分合闸状态。因国内大多数电厂使用的厂用电工作进线开关有试验位置（即使开关合上，也不会通过开关对厂用电母线供电。此种方式主要供运行检修人员试验用）与工作位置（开关合上后便对厂用电母线实际供电）之分，若此时工作电源或备用电源开关因检修或其他原因处于试验位置，且此时快切装置满足启动条件进行切换，便可能会造成切换后母线继续失压，引起事故扩大。一般厂用电工作电源与备用电源进线开关均提供反映试验位置与工作位置的辅助开关接点，可将此作为一个逻辑判断条件，便可将上述隐患排除。 四、一起厂用电快速切换不成功情况分析 某电厂#5机组6kV厂用电母线B工作进线开关6529开关在#5机组停运倒厂用电过程中连续发生两次分闸线圈烧坏、开关拒分现象，最后都是采用非正常手段将其分开。 1.分闸线圈烧毁的原因 （1）分闸回路电阻偏大。分闸线圈回路绝缘降低，或是控制回路线径过小造成电阻偏大，使得分闸控制回路电压降较大，导致电压达不到线圈分闸动作的值，使分闸线圈长时间带电烧毁。 （2）保护控制装置故障。分闸指令是由保护控制装置发出的，若装置内的分闸继电器有故障，或分闸控制回路辅助开关触点动作行程较大，造成分闸指令不能及时退出，就会使分闸线圈长时间带电而烧毁。 （3）分闸电磁铁机械故障。线圈松动造成断路器分闸时电磁铁位移，使铁心卡涩，造成线圈烧毁；或由于铁心的活动行程短，当接通分闸回路电源时，铁心顶不开脱扣机构使线圈长时间通电而烧毁。 （4）断路器拒分。控制回路正常时，断路器出现拒分的故障均为连杆机构问题，如顶点调整不当，使断路器分闸铁心顶杆的力度不能使机构及时脱扣；或由于防护闭锁机构未动作，致使线圈过载，造成分闸线圈烧毁。 （5）开关辅助接点不可靠。MFC―2000型微机厂用电快速切换装置以开关的辅助接点判断开关的分闸状态。MFC―2000快切装置发出的分合闸指令固定为500ms。停机倒厂用电时，采用并联切换方式：先合上备用电源开关2DL，两电源短时并联，再跳开工作电源开关1DL。若此时工作电源进线开关辅助接点不可靠导致快切装置未及时接收到开关辅助接点状态变化，装置判断工作进线开关未跳开而执行去耦合功能，跳开刚合上的备用电源开关。
2.针对所有可能原因进行分析 （1）检查分闸回路情况，是否造成回路分压过大。按照如下步骤进行了相关测试。 从表1结果可以看出，分闸回路良好，各种分闸方式都不会导致分闸回路分压过大导致分闸线圈达不到分闸电压以至于长期带电烧毁。因此原因一可以排除。 （2）检测快切装置动作时分闸回路分闸时间、电压等情况。 1）试验方法。在工作进线开关B6529分闸线圈两端并接两根电缆至#5机励磁调节器再送至#5机故障录波器的转子电压端子排处，利用#5机组故障录波器的转子电压的模拟量通道测量快切装置动作时分闸回路分闸时间、电压等情况。 2）试验步骤。 A.将工作进线开关B送至试验位置，就地手动合闸。 B.利用#5机发变组保护C柜非电量保护（主变重瓦斯）出口跳工作进线开关B。由主变重瓦斯动作信号启动#5机故障录波器，完整记录工作进线开关B由合闸状态（状态1）―收到发变组跳闸指令（状态2）―分闸状态（状态3）的一系列完整分闸线圈两端电压变化趋势。 3）三个状态说明。 A.状态1：合闸状态时，分闸回路由于没有相关跳闸指令、跳闸接点使之导通，没有电流流通，所以分闸线圈两端电压差很小，接近于0。 B.状态2：收到发变组C柜主变重瓦斯动作跳闸指令，且分闸回路中串联的开关辅助接点P未断开，此时分闸回路完全导通，所以分闸线圈两端电压差即为直流控制电源电压值约220V。 C.状态3：分闸线圈收到发变组C柜主变重瓦斯动作跳闸指令动作后，开关辅助接点P由闭合状态至完全断开时，由于分闸线圈中电流值由i突降到0，由于分闸线圈电感特性，在分闸线圈两端便会产生一个反向的电压值U=-L*（di/dt）。其中，L为分闸线圈电感特性反映出的电感值，di/dt为开关辅助接点P由闭合状态至完全断开这一时间内电流的突变量值。 可以看出，停机时快切装置动作后，状态2与状态3的时间总和即为分闸回路收到快切装置的分闸指令到分闸回路完全断开这一过程，这一时间约为0.04S。因此原因二同样可以排除。 （3）开关机械部分原因分析。 通过对开关在试验位置与工作位置多次分合闸试验，以及对开关测量分闸电压，开关机械部分原因亦可排除。 开关辅助接点不可靠。该电厂通过将6kV工作B段母线上负荷转移到A段后进行了一次实际厂用电切换操作发现，快切装置面板上反应6529开关状态的方框时而变位实心（判断为合闸），时而变位虚框（判断为分闸）。对此快切用6kV开关辅助接点重点检查发现，接点闭合后直阻约为250Ω。重新更换一副良好接点后再次试验数次均切换成功。 随着国内火力发电厂诸如600MW、1000MW等大容量机组的不断增多，对厂用电切换的成功率和切换时间都提出了更高的要求。由于快速切换装置本身故障造成的切换事故占的比例很少，更多的是由于切换二次回路及切换装置所用的开关、厂用母线和进线分支电压互感器辅助接点不可靠引起快切失败。因此，将相关二次控制回路维护好是确保火力发电厂厂用电快切系统稳定可靠的关键。 参考文献： [1]单渊达.电能系统基础[M].北京:机械工业出版社,2001. [2]王维俭,候炳蕴.大型机组继电保护理论基础[M].北京:中国电力出版社,1989. （责任编辑：刘丽娜）
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