摘 要：本文介紹了一種新型的組合式保護(hù)繼電器LGPG111型繼電器的主要功能及布陣邏輯。
關(guān)鍵詞：數(shù)字式繼電器；保護(hù)功能；布陣邏輯
Application of Digital Relay in Generator Protection
LAN Qing，WANG Shi-qiang
（1．Electric Engineering DeparUnent of Chongqing Electric Power College； 2．Administrative Seoience Dermmaent ot Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053）
Abstract：This paper introduces the main function and logic relationship of a new digital relay．
Key words：digital relay；function； logic relationship
O 引言
傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)保護(hù)方案是由各種分立的保護(hù)繼電器連同輔助繼電器及其他方案的部件組成，一種保護(hù)往往要由許多繼電器來(lái)共同完成，通常提供一些跳閘輸出， 以便根據(jù)保護(hù)的工作類型觸發(fā)各種設(shè)備動(dòng)作。
近幾年來(lái)，數(shù)字式保護(hù)繼電器的技術(shù)已在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域- 得到廣泛的采用。利用標(biāo)準(zhǔn)化的硬件，能很好鑒別多種功能、多種混合特性、 其他增強(qiáng)型性能和遠(yuǎn)程通信。當(dāng)數(shù)字技術(shù)用于發(fā)電機(jī)保護(hù)時(shí)，許多保護(hù)功能可以綜合入一個(gè)繼電器中。這種方法使保護(hù)方案的物理尺寸及加于電流和電壓互感器上的負(fù)載減少。如果把這綜合性能擴(kuò)展至包括布陣邏輯，則繼電器之間的布線和輔助部件的總量也將減少。從而可進(jìn)一步降低設(shè)計(jì)和安裝的成本，并簡(jiǎn)化維護(hù)和調(diào)試的測(cè)試過(guò)程。這具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，并使電力設(shè)備更有用途。
LGPG111繼電器就是這樣一個(gè)多功能數(shù)字式發(fā)電機(jī)綜合保護(hù)繼電器， 它把許多普通的發(fā)電機(jī)保護(hù)功能及相關(guān)布陣邏輯綜合于同一繼電器外殼中。其設(shè)計(jì)完全基手?jǐn)?shù)字投術(shù)。利用模一數(shù)轉(zhuǎn)換電路使模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)據(jù)。通過(guò)強(qiáng)大的l6位微處理器進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理和執(zhí)行各種保護(hù)算法。采用標(biāo)準(zhǔn)化模型，具有14個(gè)獨(dú)立的發(fā)電機(jī)保護(hù)功能， 每種保護(hù)功能都可以起動(dòng)和禁止，以適應(yīng)各自的要求。用戶可根據(jù)自己的需要選擇所希望的保護(hù)功能來(lái)滿足各種發(fā)電機(jī)， 從而避免了使用專門繼電器型式的要求，使得繼電器的技術(shù)要求、評(píng)估和工程規(guī)劃設(shè)計(jì)得到簡(jiǎn)化，綜合的布陣邏輯通過(guò)減少對(duì)輔助繼電器和相關(guān)外部接線的要求消除了許多面板的工程設(shè)計(jì)。
1 保護(hù)功能
LGPG111繼電器提供的保護(hù)功能如圖1所示。具有14個(gè)獨(dú)立的發(fā)電機(jī)保護(hù)功能以及其他一些附加輔助功能。其中發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)功能（87G）用于保護(hù)相問(wèn)或三相定子繞組故障。該故障通常具有大的故障電流，所以需要快速切除故障。該功能按每相偏流工作。
定子接地故障保護(hù)功能（51N）反應(yīng)電流變化而動(dòng)作，一般可以整定保護(hù)區(qū)到95％定予繞組。通常用于靈敏接地的發(fā)電機(jī)或裝有一個(gè)電阻接地的變壓器。
中性點(diǎn)偏移保護(hù)功能（59N）則反應(yīng)電壓變化而動(dòng)作，用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)上定子繞組的接地故障。該發(fā)電機(jī)是通過(guò)一個(gè)配電變壓器接地，提供2個(gè)定時(shí)器輸出元件。
當(dāng)2個(gè)或更多發(fā)電機(jī)直接并聯(lián)至一個(gè)母線時(shí)， 靈敏的方向接地故障保護(hù)功能（67N）用于鑒別內(nèi)部和外部接地故障。專用的單相CT輸入可以用于動(dòng)作電流，能從三個(gè)線路CT中接受零序電流，或者從一個(gè)專用磁勢(shì)平衡CT中接受電流，方向判斷用的極化信號(hào)既可是加于中性點(diǎn)PT輸入的電壓信號(hào)，也可是加于定子接地故障電流輸入的電流信號(hào)。
與電壓有關(guān)的過(guò)電流保護(hù)功能（51V）用于系統(tǒng)的后備保護(hù)，當(dāng)在一定時(shí)間后故障還未被其他保護(hù)切除時(shí)，則能使發(fā)電機(jī)斷路器跳閘。與電壓有關(guān)的保護(hù)功能既可以受電壓控制， 也可以受電壓限制。當(dāng)電壓受控時(shí)，而且電壓降至設(shè)定值以下， 該定時(shí)特性會(huì)從一個(gè)負(fù)載特性改變成一個(gè)故障特性。這主要用于直接連接至母線的發(fā)電機(jī)。當(dāng)電壓受限制時(shí)，而且電壓下降至設(shè)定值以下，則相應(yīng)電流成比例下降，使定時(shí)特性隨之變化。這適用于通過(guò)升壓變壓器連接至母線的發(fā)電機(jī)。只要使用Ydl或Ydll升壓變壓器，電壓矢量補(bǔ)償特性也可用來(lái)確定高壓相問(wèn)的電壓信號(hào)。
逆功率（32R）和正向低功率（32L）保護(hù)功能用于檢測(cè)原動(dòng)機(jī)的損耗；正向低功率保護(hù)可用于較少急速操作而最好順序停機(jī)的汽輪發(fā)電機(jī)， 以免產(chǎn)生過(guò)速。為了提供所需要的靈敏度，這二種功能都使用專門的電流輸入。
負(fù)相序保護(hù)功能（46）用于檢測(cè)持續(xù)的不平衡負(fù)載狀況。該繼龜器提供的磁場(chǎng)故障保護(hù)（40）是一個(gè)單相阻抗元件，反應(yīng)發(fā)電機(jī)失磁故障。另外還提供一個(gè)欠壓元件（27）和一個(gè)二階段過(guò)壓元件（59），其主要用作調(diào)速器和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的后備保護(hù)。提供二個(gè)欠頻率元件（81U）和一個(gè)過(guò)頻率元件（810），分別用于檢測(cè)各種系統(tǒng)故障或操作情況所形成發(fā)電機(jī)的過(guò)負(fù)載以及用于發(fā)生過(guò)速時(shí)的調(diào)速器后備保護(hù)。提供的電壓平衡功能（60）則檢測(cè)熔斷器故障。除了以上主要保護(hù)功能外，LGPG1 11繼電器還提供了一些附加的輔助功能，如模擬輸入量的測(cè)量； 事件和故障、擾動(dòng)記錄：時(shí)間同步： 打印、測(cè)試； 故障診斷和故障后分析；本地和遠(yuǎn)程儀表裝置以及遠(yuǎn)程訪問(wèn)的串行通信等等。
另外，有些發(fā)電機(jī)保護(hù)功能如100％定子接地故障和轉(zhuǎn)子接地故障在該繼電器中沒(méi)有提供，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)應(yīng)用中他們是不標(biāo)準(zhǔn)的。當(dāng)需要這些功能時(shí)，可以附加分立繼電器；LGPG111繼電器能夠把外部設(shè)備綜合入布陣邏輯中，使得跳閘設(shè)備連同本地和遠(yuǎn)程報(bào)警設(shè)備都能利用起來(lái)。
2 布陣邏輯
以上所有發(fā)電機(jī)組用的保護(hù)功能都是組合在一個(gè)布陣邏輯陣列中，該布陣邏輯監(jiān)視保護(hù)功能和邏輯輸入的狀態(tài)， 并通過(guò)邏輯功能控制繼電器輸出。布陣邏輯是以軟件為基礎(chǔ)，所以能用最少的成本和布線綜合入繼電器中，并通過(guò)修改繼電器的設(shè)定值使其易于重新配置。為了適合不同發(fā)電機(jī)的運(yùn)用，布陣邏輯是可變和可配置的，同時(shí)還允許某些閉鎖和互鎖邏輯的應(yīng)用。LGPG111布陣邏輯具有可編程邏輯陣列的設(shè)備中平常能找到的結(jié)構(gòu)，如圖2所示。圖中示出了其內(nèi)部AND-OR（與一或）結(jié)構(gòu)。當(dāng)AND函數(shù)為2個(gè)或多個(gè)輸入或恰好通過(guò)1個(gè)輸入連接提供閉鎖和互鎖時(shí)，0R函數(shù)允許1個(gè)或多個(gè)AND函數(shù)輸出， 以控制各個(gè)輸出繼電器。輸入和輸出矩陣允許建立所需的連接，該矩陣的每個(gè)交叉代表可編程的相互連接。只要計(jì)及相應(yīng)的相互連接及向繼電器輸入信息，通過(guò)該布陣邏輯的設(shè)定，就可以配置所需的跳閘邏輯。
圖3就是一種布陣邏輯的示意圖例子。圖中上部分是“非緊急跳閘” 的正向低功率連鎖功能的邏輯框圖，下部分則是相應(yīng)的布陣邏輯關(guān)系，兩者的邏輯功能是完全一樣的。但用布陣邏輯可使硬件元件及連線大大減少。
3 LGPG111繼電器性能
LGPG111以一個(gè)綜合成套裝置包括了各種發(fā)電設(shè)備使用中一般需要的保護(hù)功能。靈活的布陣邏輯提供了可配置的成套裝置的保護(hù)輸出接點(diǎn)， 以便執(zhí)行所需類型的動(dòng)作。具有光電邏輯輸入，使外部設(shè)備的狀態(tài)受到監(jiān)視， 并能試驗(yàn)保護(hù)功能的控制。同時(shí)也能夠使機(jī)械保護(hù)功能通過(guò)LGPG1 ll布陣邏輯驅(qū)動(dòng)報(bào)警或動(dòng)作，并通過(guò)隨保護(hù)成套裝置提供的串行通信工具進(jìn)行監(jiān)視。由于LGPG111繼電器把許多普通的發(fā)電機(jī)保護(hù)功能和布陣邏輯綜合入同一繼電器外殼中，從用戶觀點(diǎn)來(lái)看，簡(jiǎn)化了繼電器的技術(shù)要求、評(píng)估和工作規(guī)劃設(shè)計(jì)；從開發(fā)觀點(diǎn)來(lái)看，該工作涉及到標(biāo)準(zhǔn)化模型，由于內(nèi)部不變的軟件結(jié)構(gòu)，使得繼電器得到更嚴(yán)格的試驗(yàn)。
4 結(jié)論
總之，用一個(gè)LGPG111型數(shù)字式發(fā)電機(jī)綜合保護(hù)繼電器可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)功能和其他功能，從而可使保護(hù)裝置更加簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)更加緊湊，提供的信息更多，操作更加簡(jiǎn)便，裝置發(fā)生故障的機(jī)率就更小，該繼電器自2000年從法國(guó)阿爾斯通引進(jìn)到廣西來(lái)賓電廠以來(lái)，至今沒(méi)有發(fā)生過(guò)一次誤動(dòng)作，其性能是相當(dāng)可靠的。
（轉(zhuǎn)載）
