漫湾电厂2-6号机组发变组保护改造90

漫湾电厂2-6号机组发变组保护改造

摘要：本文针对漫湾电厂2-6号机组发变组保护运行现状、调管电网的最新技术规范以及继电保护技术发展情况，提出相应的配置改造方案。在改造实施过程中，针对新的发变组保护装置对回路的接线要求、继电保护反措在施工中的落实、改

造重难点的分析和解决，为行业内实施类似的工程改造积累了宝贵的可借鉴的经验。

关键词：2-6号机组；发变组保护；改造；设计

1 前言

漫湾电厂位于云南省临沧市云县与普洱市景东县交界的澜沧江中游，全厂共

有七台机组，总装机容量1670MW（1×300MW+5×250MW+1×120MW），是云南

省第一个百万千瓦级水电站，在系统中承担基荷和重要的调峰调频作用。500kV

系统为3/2接线，共两回出线，送电至昆明草铺变电站；220kV系统为双母线接线，共三回出线，漫下Ⅰ回线送电至大理下关变电站，漫丁Ⅰ回线送电至大理弥

渡丁家庄变电站，漫新Ⅰ回线送电至云县新云变电站。

2 漫湾电厂2-6号机组发变组保护现状

漫湾电厂一期工程为2-6号机组，单机容量为250MW，机组均为发变组单元

主接线方式，机组出口设置发电机断路器。发变组保护装置为南京南瑞继保电气

有限公司生产的RCS-985AW发变组保护装置，保护屏按两块屏配置，A、B屏分

别配置一套完全相同的RCS-985AW发电机变压器电气量保护装置，实现双冗余保护配置，同时，在B屏还配置一套RCS-974AG变压器非电量保护装置。高厂变及

励磁变保护单独组屏，分别配置两套由南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-9621A型厂用变压器保护装置。

漫湾电厂2-6号机组发变组保护装置（RCS-985AW）及变压器非电量保护装

置（RCS-974AG）2005年投运，运行已达十一年，装置老化，跳闸回路设计、接

线不规范，部分继电保护反措由于提出较晚，无法整改。为避免由于设备的老化

而导致保护装置拒动或误动，对电网的安全稳定和电厂发电运行带来极大威胁，

漫湾电厂制定相应改造方案，对2-6号机组发变组保护装置进行更新改造，优化

保护配置，完善相应的跳闸出口回路，落实有关反措，确保机组安全稳定运行。

3 漫湾电厂2-6号机组发变组保护改造必要性

2-6号机发变组、高厂变及励磁变保护装置于2005年投运，发电机、变压器

共用保护装置，高厂变、励磁变独立配置保护装置，投运时间已满11年，出现

了不同程度的老化，曾出现过装置电源插件老化导致装置死机、控制面板损坏等

情况，最终保护装置被迫退出运行。随着继电保护技术的发展，近年行业和南方

电网相继出台了新的继电保护装置技术规范和标准，要求发电机、变压器的保护

装置独立设置，现有2-6号机发变组保护装置部分功能不满足行业、南方电网要求，且运行时间已到更换年限，改造势在必行。

4 漫湾电厂2-6号机组发变组保护配置方式

4.1 配置方案及组屏方式

依据南方电网发布的Q/CSG 110033-2012《南方电网大型发电机及发变组保护技术规范》要求，结合电厂目前的配置情况，按照双重化配置的原则，保护屏组

屏方式由两块屏配置更改为三块屏，采用公开招标方式，确定了A、B屏分别配

置一套完全相同的南瑞继保生产的PCS-985GW发电机保护装置和PCS-985TW变

压器保护装置，C屏配置一套PCS-974FG变压器非电量保护装置。根据一次设备

连接方式，将高厂变保护设置在变压器保护装置中，励磁变保护设置在发电机保

护装置中，不再单独设立屏柜，减少了屏间联络线和系统配置的统一性。

4.2 PT、CT配置方式

发电机保护和变压器保护PT、CT分别配置，发电机差动保护采用中性点CT

和主变低压侧CT，变压器差动保护采用主变高压侧CT和机端出口CT，完全满足

交叉配置的原则，取消了原来的发变组差动，而且所有CT的极性全部按照南瑞

继保设计原理要求的极性进行配置。（图5-1：南瑞继保标准配置图，图5-2：漫

湾电厂2-6号机组发变组保护PT、CT配置图（以5号机组为例））

5 改造后解决的问题

5.1 PCS-985系列发变组保护装置的特点

5.1.1 采用32位微处理器＋双DSP的硬件结构，多个处理器并行工作，32位微处理器负

责人机接口、后台通信、打印等功能，两个DSP负责保护运算与出口逻辑。

5.1.2 比率差动的动作特性采用变斜率比率制动曲线。合理整定起始斜率和最大斜率的定值，在区内故障时保证最大的灵敏度，在区外故障时可以躲过暂态不平衡电流。

5.1.3 工频变化量比率差动保护性能工频变化量比率差动保护完全反映差动电流及制动电

流的变化量，不受正常运行时负荷电流的影响，可以灵敏地检测变压器、发电机内部轻微故障。

5.1.4 高灵敏横差保护性能采用了频率跟踪、数字滤波、全周傅氏算法，三次谐波滤过比

大于100。

5.1.5 失磁保护采用开放式保护方案，定子阻抗判据、无功判据、转子电压判据、母线电

压判据、定子减出力有功判据，可以灵活组合，满足不同机组运行的需要。水轮发电机组作

为凸极机，其Xd≠Xq，在低励失磁故障时，其静稳极限的机端测量阻抗轨迹为滴状曲线。

5.1.6 PT断线判据性能对于发电机相间后备，与电压有关的保护由控制字―PT断线投退原则‖选择，PT 断线时是否闭锁相应的保护。另外具有基于比率制动特性的PT回路中线断线判

别功能。

5.1.7 采用可靠的CT断线闭锁功能，保证装置在CT断线及交流采样回路故障时不误动。

5.1.8 强大的通讯功能具有灵活的通讯方式，配有2个独立的以太网接口和2个独立的

RS-485通信接口。支持电力行业通讯标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）、MODBUS规约

和新一代变电站通讯标准IEC61850。

5.2 PT、CT配置及CT极性的优化

由于电站投产较早，一次设备配置的PT、CT绕组不够，电压、电流采样回路没有完全独

立配置。为满足双重化配置的要求，2014年-2015年，电厂对电压互感器、电流互感器进行

了改造或更换，增加了更多的二次绕组，新的发电机、变压器保护A/B屏电压、电流信号全

部采用不同的绕组，完全满足独立配置的要求。

改造前，2-6号机组CT的极性各不一致，当时基建安装不规范，导致二次接线各不统一，有在端子箱调整极性的，有修改保护装置内部极性控制字的，导致接线、定值管理混乱。

2-6号机组在改造过程中，对所有差动保护和方向保护使用的电流互感器、电压互感器进行了极性排查，发现A套的接线方式是：机端和中性点CT在端子箱处采用反极性接线，主

变高压侧正极性接线，B套的接线方式是：机端、主变高压侧均采用正极性接线，中性点在

端子箱处采用反极性接线，但是机端电流的极性控制字在装置程序中又进行了取反，虽然这

种处理方式能够保证差动保护不会误动，但是定值及接线方式不统一，对于定值、图纸的管

理及回路故障查找分析都会造成很大的麻烦，甚至使阻抗后备保护定值计算复杂化。新的发

变组保护完全按照厂家标准极性配置，重新调整了CT的极性，即保证了保护不会误动，又

达到了规范统一的目的，便于今后的定值、图纸台账管理和维护。

5.3 保护跳闸出口回路优化

根据《南方电网电力系统继电保护反事故措施》（2014版）中第3.3及6.8条要求，发

电机、变压器组非电量保护应设置独立的电源回路（包括直流空气小开关及其直流电源监视

回路），出口跳闸回路应完全独立，在保护柜上的安装位置也应相对独立；每套完整的电气

量保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈，非电量保护的跳闸回路应同时作用于断路器的