抽水蓄能机组sfc系统保护关键技术

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1、第33卷第8期电力自动化设备Ｖｏｌ．33Ｎｏ．8２０13年8月ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔAug.２０13抽水蓄能机组SFC系统保护关键技术陈俊121111，司红建，周荣斌，徐金，严伟，沈全荣（1.南京南瑞继保电气有限公司，江苏南京211102；2．江苏沙河抽水蓄能发电有限公司，江苏溧阳213333）摘要：介绍了抽水蓄能机组静止变频器（SFC）系统保护的配置方案。针对SFC系统保护的关键技术中的难点，提出了相应的解决方法。SFC变流桥本体差动保护：将机桥侧变频电流转换成工频校

2、正电流，再与网桥侧电流构成差动电流和制动电流，采用全周傅氏算法计算，并提出了提高保护可靠性的比率制动特性。输出变压器变频差动保护：采用了启停机保护算法，实现了低频启动过程中的准确测量；采用变斜率比率制动特性，防止区外故障导致的误动；脉冲换相阶段，经旁路开关位置接点将该保护退出。电流变化率保护：为了提高其可靠性，连续、多次判断是否满足动作条件，并增加采样值过流辅助判据，其与电流变化率判据均满足动作条件时，保护才出口。设计了数字低通滤波器，保证脉冲换相阶段机桥侧频率的准确测量。上述措施已经在抽水蓄能机组上得到应用，

3、应用效果良好。关键词：抽水蓄能机组；SFC；变压器；继电保护；电流变化率保护中图分类号：TM77文献标识码：ＡDOI：10.3969／j.issn.1006-6047.2013.08.0290引言SFC系统提供完备的保护功能，更好地保障设备的安全运行。大型抽水蓄能机组均采用静止变频器（SFC）变频启动系统，SFC系统是大型抽水蓄能机组水泵工1SFC系统保护配置方案况启动的重要设备，可以快速、平稳地将抽水蓄能机SFC的拓扑结构按功率桥交流电压等级分为组由静止拖动到同步转速，从而减小机组启动和并高－高结构和高－低－

4、高结构；按功率桥脉动数分为网时对电网的冲击。它的工作原理是，根据电机转6－6脉动方式、12－6脉动方式和12－12脉动方式。子位置或机端电压信息，将频率逐渐升高的交流电目前抽水蓄能机组SFC多采用高-低-高结构。压加到电机定子上，产生超前于转子磁场的定子旋大型抽水蓄能机组SFC系统一般采用12-12脉转磁场，通过定／转子磁场的相互作用，将电机转子动方式，其典型配置如图1所示。加速到设定转速［１鄄1２］。图1所示配置包括调节器、I／O装置、保护装置目前，已投产的国内大型抽水蓄能机组SFC系等二次设备；还包括输入／

5、输出断路器、输入／输出变统全部采用进口设备，导致投资成本高，维护和更新压器、直流电抗器、整流桥、逆变桥、切换刀闸等一次困难。随着国内技术水平的进步，少数企业已掌握SFC设备。完整的SFC系统保护的保护范围应涵盖以上系统的核心技术，并且成功应用在小型抽水蓄能机组一次设备。上，具备了取代进口设备的条件。以往，进口SFC系输入变压器保护具体包括：输入变压器差动保统的保护功能均集成在SFC调节器中，保护功能简单，护、输入变压器高压侧过流保护、输入变压器高压侧配置不完整，通常不具备变流桥差动保护（ALSTOM电流变化率保

6、护、输入变压器低压侧过流保护、输入公司产品除外）和输出变压器差动保护功能①鄄②，且变压器低压侧电流变化率保护和输入变压器低压一些抽水蓄能电站接入SFC调节器的电流互感器侧低电压保护。（TA）为测量级，很容易在故障时快速饱和，不能为变流桥本体差动保护为整流桥、逆变桥和电抗SFC系统提供可靠的保护，存在一定的安全隐患。虽器提供了快速主保护，其包括SFC差动保护1至SFC然SFC系统只在启动阶段投入运行，但考虑到很多差动保护4，保护范围可分别选择网桥侧TA（TA1和抽水蓄能电站只有1套SFC系统，而且其造价昂贵，TA

7、2）和机桥侧电流互感器（TA3和TA4）的两两组合。因此，SFC系统的继电保护也应引起足够重视。输出变压器保护具体包括：输出变压器差动保综上所述，有必要研究SFC系统的保护配置方护、输出变压器高压侧过流保护、输出变压器低压侧案和关键技术，研制单独的SFC系统保护装置，为过流保护、输出变压器低压侧电流变化率保护、输出收稿日期：２012-07-18；修回日期：２013-０5-18①ALSTOM.Powergeneration鄄pumpedstoragepowerstationsstarting发明专利：静止变频器系

8、统输出变压器变频差动保护方法（2012鄄frequencyconverterprotectionsdescription.2003.10332624.24）②ABB.Staticfrequencyconverterprotectionscheme.2008.电力自动化设备第33卷冷却系统静止变频一次系统ＴＡ１ＴＡ3S1ICBSOCB供电TA52ＴＡ6SM母线TV1TV2ＴＡ2ＴＡ4TV