DRS发-变组保护装置国产化改造

周 军

（五凌电力公司近尾洲水电厂 衡阳市 421127）

引 言

近尾洲水电厂位于湖南省衡阳市衡南县湘江干流上，是湘江干流开发规划中的第五级电站。电厂安装有3台由奥地利制造的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量 63.18 MW（3×21.06 MW），设计年发电量2.92亿kW·h，采用一级110 kV电压等级接入系统。

发电机、主变压器保护采用奥地利ELIN公司DRS全数字、模块化的保护系统。其中1#发电机和1#主变压器保护共同组屏为+JA1；2#发电机单独组屏为+JA2；3#发电机和2#主变压器保护共同组屏为+JA3。3#发-变组保护装置于1997年生产，2000年正式投运，由于制造时间较早，受到当时计算机、采样设备等水平限制，保护装置功能结构单一、简单，元器件老化严重等一系列问题，无法适应现代水电厂远程集控和确保安全生产工作的需要。

1 改造思路

发-变组保护装置作为电厂主机、主变保护，要求产品质量高、运行安全可靠，若采用原厂家ELIN公司新产品，改造费用高昂，且备品采购周期长，不便于采购和存储，因此采用国产保护装置改造进行替代，但需满足以下要求：

（1）产品为国内知名生产厂家，具备湖南电网入网许可证及湖南省电科院出具的产品检测合格证和检测报告，有良好的运行记录，符合技术监督规定要求。

（2）原CT、PT及回路不作更改（轴电流 CT、机组PT、CT），变比按照原参数设计考虑。

（3）3#发电机保护和2#主变压器保护共同组成1块屏。机组保护与主变保护端子、压板及设备分区安装，隔离明显。

（4）原保护配置原则上不做更改。

（5）装置外部接线原则上不做更改，内部配线按照原接线进行设计配线，改造后屏背面端子排接线位置按原来屏端子排接线位置布置。

（6）发-变组保护装置所有报警信号和跳闸信号设计接入监控系统，并具备通讯功能。

（7）保护装置具有GPS对时功能。

2 存在的主要问题

3#发-变组保护装置采用国产化改造，装置外部CT、PT等原有设备仍然继续使用，由于国内外设备处于不同的设计时代，技术标准、接口规范都不相同，对改造工作提出了较高的技术要求。改造前我们重点分析了可能遇到的问题，并研究解决。

（1）原TA、TV（轴电流CT）参数是否满足改造装置要求。

（2）原TA极性是否满足方向性保护（差动、逆功率等）要求。

（3）10.5 kV母线比托夫电压互感器不平衡电压对保护装置的影响。

（4）电气制动刀闸投入时需闭锁的保护。

（5）外部开关量点是否满足装置需求。

（6）装置报警和跳闸信号接点输出是否满足远程集控要求。

3 DRS国产化改造

（1）设备选型。近尾洲电厂出线电压等级110 kV，机组单机容量21.06 MW，2#主变容量25 000 MVA；保护装置的配置属于单重化配置，由于安装场地限制，发电机保护装置和主变保护装置只能组装在一块屏内，发电机和主变保护不能组合成一个装置，需各自独立。

综上所述，结合选型原则，3#发电机保护装置采用南瑞继保生产的RCS-985RS RCS-985SS；2#主变保护采用南瑞继保生产的RCS-9661C、RCS-9671C、RCS-9681C 装置。

（2）保护装置的配置。3#发电机保护系统由RCS-985RS和RCS-985SS两套发电机保护装置组成；RCS-985RS发电机保护装置保护配置包括：差动保护、转子接地保护、定子过负荷保护、负序过负荷、轴电流保护和其他保护；RCS-985SS发电机保护装置保护配置包括：定子接地保护、失磁保护、电压保护、逆功率保护、频率保护。

3#主变保护系统由RCS-9671C变压器差动保护装置（2#主变主保护，包含差动保护）、RCS-9681C变压器后备保护装置 （2#主变高后备保护，包含：零序过流保护、零序过压保护）、RCS-9681C变压器后备保护装置（2#主变低后备保护，包含：复压过流保护、零序电流保护、零序过压保护、过负荷保护、PT断线退电流保护）、RCS-9661C变压器非电量保护装置（2#主变非电量保护，包含;压力释放保护、重瓦斯保护、轻瓦斯保护、油温保护、油位保护、110 kV母线保护动作）共4套主变保护装置组成。

原TA、TV（轴电流CT）参数可在保护装置中通过设定解决,原TA、TV（轴电流CT）参数可满足改造装置要求。

（3）TA电流极性检测及对方向性保护的影响。近尾洲电厂发电机正常运行时，机组差动回路中出口TA和中性点TA同相电流之间角度为174°；机组差动回路中出口TA每相电流之间角度为114°；机组差动回路中出口TA和后备保护中性点TA同相电流之间角度为179°。从电流极性测量可以看出机组出口TA和中性点TA电流极性相反。

主变接线组别为YN，d11；主变正常运行时，发变组保护差动（大差）回路中主变高压侧TA和中性点TA同相电流之间角度为150°；发变组保护差动（大差）回路中主变高压侧TA A相和C相电流之间角度为239°，每相电流之间角度为120°。从电流极性测量可以看出差动回路中高压侧TA和中性点TA电流极性相反。

南瑞继保装置电流方向统一为电流流进为正方向，其中差动回路电流方向可以通过软件设置取正或取反；但机组后备保护（逆功率保护）TA电流方向必须和机组出口TA电流方向一致且不能通过软件取反，因此近尾洲电厂将机组中性点所有TA电流接线改接和机组出口、主变高压侧电流方向一致。

（4）10.5 kV母线比托夫电压互感器不平衡电压影响。近尾洲电厂10.5 kV母线TV采用的是比托夫电压互感器，由于比托夫电压互感器影响，机组正常运行情况下，机组机端TV星型绕组三相相电压分别为：48.6V、64.4 V、53.6 V，三相线电压为：95.6 V、95.6 V、95.7 V，机组实际运行时其开口电压（定子接地保护用）16 V。

ELIN机组定子接地保护零序电压定值36 V，南瑞机组零序电压定值范围（0.1~50.00）V，整定步长0.01 V，同时具备零序电流和三次谐波电压比率定子接地保护，满足改造需求。

（5）电气制动刀闸投入闭锁保护。近尾洲电厂机组正常停机采用电制动和机械制动并用方式，在电制动过程中机组无压有流，因此在电制动过程中需要闭锁低压过流和负序电流保护，以免在电制动过程中引起保护装置告警。采用电制动刀闸常开接点作为闭锁信号接入装置以达到闭锁目的。

（6）外部开关开关量点输入。外部开关点主要由灭磁开关、、电气制动刀闸、出口开关、变压器高压侧开关位置接点组成，原装置与新装置在对开关量的需求上没有差异，采取无源接点接入。

（7）报警和跳闸信号接点输出至监控。南瑞继保用于100MW以下的机组和主变保护装置，采用主后备保护分开设置。但限于装置硬件接点的数量，装置没法实现所有的保护输出报警和跳闸线号。出厂设计机组保护装置只实现：装置总报警、发电机过负荷、转子一点接点信号、发电机定子接地信号、失磁信号5个信号；主变保护装置只实现：装置总报警、过负荷2个信号。这样设计无法在远程上位机查看是哪种保护跳闸及事件事件排序。

通过装置的备用继电器接点输出部分重要的保护动作信号，机组保护装置实现输出差动跳闸、负序跳闸、转子接地跳闸、轴电流跳闸、过负荷跳闸、复压过流跳闸、定子接地跳闸、失磁跳闸、过压跳闸、逆功率跳闸、频率跳闸信号；发变组保护装置实现输出发变组差动跳闸、高压侧零序过压、高压侧零序过流、复合电压动作、过负荷、主变低压侧零序过压、主变低压侧零序过流及非电量保护信号，满足改造需求。同时采用485通讯方式和上位机相连，实现保护所有报警和跳闸信号上传上位机。

4 结 语

由于改造前工作准备充分，3#发-变组改造从施工到调试、投运（包括屏蔽电缆更换）仅仅只花费了不到4天时间，改造后的装置运行稳定，提高了电厂保护装置的运行可靠性，为今后同类型进口保护装置国产化改造提供了经验。

[1]崔家佩.电力系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京：中国电力出版社，1993.

[2]许建安.继电保护整定计算[M].北京：水利电力出版社，2003.

[3]殷建刚，彭丰.发电机失磁保护典型配置方案[J].继电器，2002，30（3）：33-36.