Algemene Mikroprosessor-gebaseerde Beskermingsoplossing vir Groot Genereerders

1. Oorsig

Met kragstelsels wat na hoër parameters, groter kapasiteite en meer komplekse roosterskulpstrukture evolueer, is die veilige en stabiele bedryf van opwekkings-eenhede krities vir algehele roosterbetroubaarheid. Tradisionele relaibeskermtoestelle ervaar uitdagings soos blinde gebiede en onvoldoende sensitiefheid wanneer dit met komplekse interne generatorfoute te make het. Hierdie oplossing maak gebruik van gevorderde mikroprosessor-gebaseerde beskermtegnologie, wat multi-bron inligting en intelligente algoritmes integreer om 'n vinnige, betroubare en omvattende beskermstelsel vir groot generatorte (bv. termiese, kern- en waterkrageenhede) te verskaf. Dit beoog om beskermblindeplekke volledig uit te skakel en die sekuriteit van kragopwekkingsbates te verseker.

2. Kernuitdagings

Groot generatorte staan voor verskeie interne foutbedreigings tydens hul bedryf, insluitend:

• ​Stator Winding Foute: Fase-na-fase kortsluitings, spoel-na-spoel kortsluitings, en grondfoute. Spoel-na-spoel kortsluitings toon veral lae aanvanklike foutstromme, wat dit moeilik maak om dit met tradisionele transversale differensiaalbeskerming te ontdek as gevolg van inherent blinde gebiede.
• ​Rotor Sirkuit Foute: Eenpunt-grondfoute, twéepunt-grondfoute, en oop of kortsluitings in die opwindingssirkuit. Terwyl 'n eenpunt-grondfout moontlik voortgesette bedryf toelaat, kan sy voortgang na 'n twéepunt-grondfout magnetiese asymmetrie en ernstige eenheidtrilling veroorsaak.
• ​Aba normale Bedryfsomstandighede: Omgekeerde krag, verlies van opwinding, oor-opwinding, oorspanning, en frekwensieafwykings. Alhoewel hierdie toestande nie onmiddellike foute is nie, kan hulle die generator ernstig beskadig of die roosterstabiliteit bedreig.

3. Gedetailleerde Oplossing

Ons mikroprosessor-gebaseerde beskermoplossing maak gebruik van 'n hiërargiese verdeelde argitektuur. Die kernbeskermreëls integreer 'n robuuste hardeplatform met volwasse beskermalgoritmes, soos hieronder gedetailleer:

3.1 Vir Stator Spoel-na-spoel Kortsluitings: Multi-kriteria Samengestelde Beskerming

Om die ongevoeligheid van tradisionele transversale differensiaalbeskerming teen spoel-na-spoel kortsluitings binne dieselfde fase te aanspreek, maak hierdie oplossing gebruik van 'n multi-kriteria fusiebesluitneming-algoritme, wat die betroubaarheid en sensitiefheid van deteksie beduidend verbeter.

• ​Tegniese Beginsels:
• Negatiewe Reeks Kragrigtingskriterium: Moniteer negatiewe reeks stroom en spanning by die generatorterminals om die rigting van negatiewe reeks krag te bereken. Interne asimmetriese foute (bv. spoel-na-spoel kortsluitings) genereer 'n negatiewe reeks bron, met kragrigting wat van die generator na die sisteem vloei, wat akkurate interne foutdeteksie moontlik maak.
• Drie-de Harmoniese Spanningsverandering Kriterium: Volg die amplitudieverhouding en faseverskil tussen die neutrale en terminale drie-de harmoniese spannings. Spoel-na-spoel kortsluitings versteur die inherente verdelingspatroon van drie-de harmoniese spannings, waarteen hierdie kriterium hoog gevoelig is.
• Neutrale Punt Verskuifspanningskriterium: Diens as 'n hulpbronne om betroubaarheid te verbeter.
• ​Prestasievoordele:
• Hoë Gevoeligheid: Kan minime spoel-na-spoel kortsluitings so laag as 0,5% opspoor.
• Vinnige Operasie: Volledige operasietyd onder 20 ms, wat foutskaad beduidend beperk.
• Hoë Betroubaarheid: Meervoudige kriteria werk saam of parallel om misoperasie te voorkom en falen van operasie te vermy.
• ​Kasestudie: Na implementering in 'n 500MW steenkoolgenerator, het die oplossing 98% gevoeligheid in die opsporing van spoel-na-spoel kortsluitings behaal, en suksesvol groot brand-ongelukke as gevolg van min isolasie-defekte voorkom.

3.2 Vir 100% Stator Grondfout Beskerming: Dubbele Tegnologie Fusie Posisionering

Tradisionele fundamentele nul-reeks spanningsbeskerming wys blinde gebiede naby die neutrale punt. Hierdie oplossing kombinbeer twee volwasse tegnologieë om 100% beskerming dekking van die terminals tot die neutrale punt te bereik.

• ​Tegniese Beginsels:
• Konvensionele Gebied (85–95%): Maak gebruik van die drie-de harmoniese spanningsverhouding-metode om die meeste van die stator winding van die neutrale punt na die terminals te beskerm.
• Blinde Gebied Kompensasie (Naby Neutrale Punt, 5–15%): Gebruik inspuiting-gebaseerde stator grondfoutbeskerming. 'n Laefrekwensie (20Hz of 12,5Hz) spanningsignaal word in die rotorsirkuit ingespuit, en veranderings in die inspuitingstroom word gemonitor om isolasieweerstand en foutposisie akkuraat te bereken, wat blinde gebiede naby die neutrale punt volledig uitskakel.
• ​Prestasievoordele:
• 100% Dekking: Geen blinde gebiede, wat volledige stator winding beskerming verseker.
• Presiese Lokalisering: Akkuraat identifiseer grondfoutposisies vir gerigte instandhouding.
• ​Kasestudie: By 'n kernkragaanleg het die oplossing suksesvol 'n grondfout net 3% vanaf die neutrale punt gelokaliseer, met minder as 1% fout, wat geplande instandhouding moontlik gemaak het en ongeplande afbreekings vermy.

3.3 Vir Rotor Sirkuit Gesondheid: Dinamiese Monitorring en Vroeë Waarskuwing

Rotor sirkuitfoute, veral oop draaiende diodes, is algemene verborge gevaars. Hierdie oplossing skuif van "post-fout beskerming" na "pre-fout waarskuwing" deur middel van real-time monitorring.

• ​Tegniese Beginsels:
• Hoëfrekwensie stroomtransformateurs (CTs) of spesifieke monitorringmodules geïnstalleer by slip ringe versamel real-time opwindingstroomvorms.
• Ingeboude algoritmes voer Vinnige Fourier Transform (FFT) harmoniese analise op die stroom uit.
• Oop draaiende diodes veroorsaak ernstige versteuring van die opwindingstroomvorm, wat kenmerkende harmoniese (bv. die vyfde harmoniese) beduidend verhoog.
• ​Prestasievoordele:
• Vroeë Waarskuwing: Gee waarskuwings gebaseer op harmoniese inhoud wat drempels oorskry (bv. vyfde harmoniese oorskry 8%), wat instandhoudingsinspeksies van die draaiende regtigbrug voordat foute voorkom, bevorder.
• Voorkoming van Eskalering: Tydige waarskuwings verhoed ernstige ongelukke soos isolasiebeskadiging as gevolg van opwindingstroomverlies en rotorowerhitting.
• Toestand-gebaseerde Instandhouding: Verskaf kritiese data vir voorspellende instandhouding.

4. Opsomming en Waarde

Hierdie mikroprosessor-gebaseerde beskermoplossing integreer gevorderde sensortechnologie, seinverwerkingsalgoritmes, en multi-kriteria intelligente besluitneming om tradisionele pynpunte in generatorbeskerming aan te spreek:

• Elimineer beskermblindeplekke, en bereik 100% dekking vir stator spoel-na-spoel kortsluitings en grondfoute.
• Verander post-fout beskerming in pre-fout waarskuwing, en verhoed effektief foute deur dinamiese rotor-monitorring.
• Deur werklike kasusse gevalideer, bied die oplossing hoë gevoeligheid, spoed, en betroubaarheid, wat die veiligheidsvereistes van groot en mega generatorte (500MW en bo) voldoen.