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摘要：介绍了周宁抽水蓄能电站发电电动机保护的双重配置方式，针对抽水蓄能机组工况变换频繁等特点，说明了抽水蓄能发电电动机保护对相序自动切换、低频、背靠背启动等不同工况下机组继电保护的特殊要求，并对差动保护范围进行分析。
关键词：抽水蓄能机组;继电保护;换相;SFC启动;背靠背启动
引言
抽水蓄能电站具备调峰、调频、调相以及事故备用等功能，对电网的安全稳定运行有重要的作用。抽水蓄能机组处于换相、SFC启动和制动等工作状态时，部分保护将失去功能甚至误动，因此抽水蓄能机组对继电保护装置有更高的要求。发电工况与抽水工况的定子电压、电流相序相反，要求保护装置能够在不同工况下通过电气一次设备（如发电机出口断路器、换相开关等辅助接点）来闭锁、切换相应的保护功能。周宁抽水蓄能电站安装四台300 MW可逆式抽水蓄能发电机组，本文介绍了发电电动机保护配置进行分析，探讨不同工况对保护功能的要求及解决办法。
1 周宁抽水蓄能电站发电电动机继电保护配置
周宁抽水蓄能电站发电电动机继电保护采用南瑞继保公司产品作为A套保护（PCS-985GW-JS）和国电南自公司产品作为B套（DGT801U）保护构成双重化配置方式，保护装置具有可靠性高、动作迅速等优点，可根据抽水蓄能机组工况复杂的特点，实现开关量及跳闸逻辑的编辑功能;可根据机组频率自动调整采样频率，根据发电机工况自动切换电气量的计算，具有全工况保护机组功能，保护配置情况如表1所示：
2 抽水蓄能发电电动机对继电保护装置的要求
2.1 自适应不同工况相序功能
抽水蓄能发电机组通过发电机出口断路器224和换相开关225与电网连接，发电工况下发电机相序为ABC，电压、电流相序与电网相序相同。抽水工况下发电机相序为CBA（AC换相），电压、电流相序与电网相序相反，如图1所示。此时保护装置需通过换相开关225位置判断发电机组是工作在发电工况还是抽水工况，使保护装置采集的电气量自动切换相序，防止保护误动。
传统保护通过二次回路交流量输入实现换相，互感器发电方向和抽水方向交流量分别引入保护装置采样，该方法的二次回路接线复杂。周宁抽水蓄能电站采用软件选择采样通道实现换相，通过工况和定值切换，实现发电方向保护和抽水方向保护投入和闭锁，以达到发电方向和抽水方向保护换相、功能投退、闭锁逻辑，跳闸矩阵逻辑通过软件设置和对工况信号组态编程实现。相对传统保护换相，保护装置二次回路接线简单，增加了装置内部处理和存储单元的负荷。
2.2 低频工况灵敏动作
抽水蓄能发电机组运行在抽水工况时，机组需要通过静止变频启动装置（SFC）启动或者背靠背启动，将机组从零转速拖动到同步转速;在电气制动工况下，机组在低频区运行一段时间，电流频率由低到高，当频率很低时，如果发生相间短路，差动保护不能正确动作。周宁抽水蓄能电站设置低频过电流保护能保证在频率低于10Hz的情况下，仍能灵敏动作，保护延时动作于发电电动机出口断路器跳闸，灭磁开关跳闸，并停机。在启动工况时保护能灵敏动作，整定值很低，在正常情况下要闭锁该保护。
2.3 背靠背工况不误动
SFC故障时采用背靠背方式启动，由一台机组拖动另一台机组。机组背靠背启动时，拖动机及被拖动机的中性点隔离开关都在合闸位置，注入式定子接地保护的电源经定子绕组及引出线、接地变压器、大地容抗形成回路，产生的环流引起保护误动。背靠背启动过程中需引入拖动开关位置接点，机组作为拖动机时闭锁此保护;在电气连接建立之前，将拖动机的接地开关分离，使两台机组只有一个接地点，保护装置保护范围扩大到两台机组，在拖动机发电机出口断路器分闸后，接地开关再恢复合闸状态，防止保护误动。
背靠背启动是一个低频过程，任意一台机组发生电气事故，都会影响另一台机组安全运行。此时拖动机发电机出口断路器合闸，发电机出口断路器分断低频电流的能力很差，低频工况发生电气事故时直接跳断路器，将会造成不可逆损坏，直接影响到断路器的使用寿命。因此增加水轮机测速装置判据，当机组转速低于50%额定转速时，闭锁跳发电机出口断路器功能，先跳磁场开关执行两台机组停机流程，再跳发电机出口断路器。
3.差动保护范围分析
抽水蓄能发电机差动保护范围一般包括电气制动开关、被拖动闸刀见下图（CTI和CT5之间为保护范围）。在抽水调相工况启动、发电方向和抽水方向电气制动时，由于中间支路分流的影响，发电机差动保护将产生差流，引起保护装置误动，因此差动保护需要根据工况信号制定保护闭锁逻辑，以提高保护的可靠性。由于抽水蓄能機组运行频繁，经常闭锁差动保护，降低了机组安全性。
差动保护作为抽水蓄能发电机主保护，其可靠性直接影响机组安全，应结合电气一次接线合理选择差动保护范围，尽量减少不同工况对差动保护的影响。周宁抽蓄电站采用了国内较为常见的做法，选择3CT、5CT和10CT组成A套小差动保护，4CT、6CT和11CT组成B套小差动保护，选择3CT、5CT和15CT组成A套大差动保护，4CT、6CT和14CT组成B套大差动保护。其中A、B套主变大差动保护在低压侧分别选用13CT和12CT，与发电机大差动保护交叉可以消除死区。在该种策略下，发电机小差动保护在任何工况均投入，发电机大差动保护在电气制动、机组变频启动时将要被闭锁。
4 结语
抽水蓄能站机组运行工况转换频繁，一次系统接线复杂，对继电保护装置的要求更高。配置保护装置时，不但要考虑各种工况对保护功能的影响，还应兼顾各机组保护功能之间的协调，保证抽水蓄能机组继电保护的可靠性，防止拒动、误动情况的发生。
参考文献：
[1] 朱冠宏，孟凡聪.抽水蓄能发电机继电保护配置的分析[J].华东电力，2014，42（3）：619-621.
[2] 王光，陈俊，姬生飞，等.300 MW级抽水蓄能机组继电保护原理优化研究[J].水电与抽水蓄能，2016，2（4）：10-16.
[3] 抽水蓄能发电电动机变压器组继电保护配置导则GB/T 32898-2016;
关键词：抽水蓄能机组;继电保护;换相;SFC启动;背靠背启动
引言
抽水蓄能电站具备调峰、调频、调相以及事故备用等功能，对电网的安全稳定运行有重要的作用。抽水蓄能机组处于换相、SFC启动和制动等工作状态时，部分保护将失去功能甚至误动，因此抽水蓄能机组对继电保护装置有更高的要求。发电工况与抽水工况的定子电压、电流相序相反，要求保护装置能够在不同工况下通过电气一次设备（如发电机出口断路器、换相开关等辅助接点）来闭锁、切换相应的保护功能。周宁抽水蓄能电站安装四台300 MW可逆式抽水蓄能发电机组，本文介绍了发电电动机保护配置进行分析，探讨不同工况对保护功能的要求及解决办法。
1 周宁抽水蓄能电站发电电动机继电保护配置
周宁抽水蓄能电站发电电动机继电保护采用南瑞继保公司产品作为A套保护（PCS-985GW-JS）和国电南自公司产品作为B套（DGT801U）保护构成双重化配置方式，保护装置具有可靠性高、动作迅速等优点，可根据抽水蓄能机组工况复杂的特点，实现开关量及跳闸逻辑的编辑功能;可根据机组频率自动调整采样频率，根据发电机工况自动切换电气量的计算，具有全工况保护机组功能，保护配置情况如表1所示：
2 抽水蓄能发电电动机对继电保护装置的要求
2.1 自适应不同工况相序功能
抽水蓄能发电机组通过发电机出口断路器224和换相开关225与电网连接，发电工况下发电机相序为ABC，电压、电流相序与电网相序相同。抽水工况下发电机相序为CBA（AC换相），电压、电流相序与电网相序相反，如图1所示。此时保护装置需通过换相开关225位置判断发电机组是工作在发电工况还是抽水工况，使保护装置采集的电气量自动切换相序，防止保护误动。
传统保护通过二次回路交流量输入实现换相，互感器发电方向和抽水方向交流量分别引入保护装置采样，该方法的二次回路接线复杂。周宁抽水蓄能电站采用软件选择采样通道实现换相，通过工况和定值切换，实现发电方向保护和抽水方向保护投入和闭锁，以达到发电方向和抽水方向保护换相、功能投退、闭锁逻辑，跳闸矩阵逻辑通过软件设置和对工况信号组态编程实现。相对传统保护换相，保护装置二次回路接线简单，增加了装置内部处理和存储单元的负荷。
2.2 低频工况灵敏动作
抽水蓄能发电机组运行在抽水工况时，机组需要通过静止变频启动装置（SFC）启动或者背靠背启动，将机组从零转速拖动到同步转速;在电气制动工况下，机组在低频区运行一段时间，电流频率由低到高，当频率很低时，如果发生相间短路，差动保护不能正确动作。周宁抽水蓄能电站设置低频过电流保护能保证在频率低于10Hz的情况下，仍能灵敏动作，保护延时动作于发电电动机出口断路器跳闸，灭磁开关跳闸，并停机。在启动工况时保护能灵敏动作，整定值很低，在正常情况下要闭锁该保护。
2.3 背靠背工况不误动
SFC故障时采用背靠背方式启动，由一台机组拖动另一台机组。机组背靠背启动时，拖动机及被拖动机的中性点隔离开关都在合闸位置，注入式定子接地保护的电源经定子绕组及引出线、接地变压器、大地容抗形成回路，产生的环流引起保护误动。背靠背启动过程中需引入拖动开关位置接点，机组作为拖动机时闭锁此保护;在电气连接建立之前，将拖动机的接地开关分离，使两台机组只有一个接地点，保护装置保护范围扩大到两台机组，在拖动机发电机出口断路器分闸后，接地开关再恢复合闸状态，防止保护误动。
背靠背启动是一个低频过程，任意一台机组发生电气事故，都会影响另一台机组安全运行。此时拖动机发电机出口断路器合闸，发电机出口断路器分断低频电流的能力很差，低频工况发生电气事故时直接跳断路器，将会造成不可逆损坏，直接影响到断路器的使用寿命。因此增加水轮机测速装置判据，当机组转速低于50%额定转速时，闭锁跳发电机出口断路器功能，先跳磁场开关执行两台机组停机流程，再跳发电机出口断路器。
3.差动保护范围分析
抽水蓄能发电机差动保护范围一般包括电气制动开关、被拖动闸刀见下图（CTI和CT5之间为保护范围）。在抽水调相工况启动、发电方向和抽水方向电气制动时，由于中间支路分流的影响，发电机差动保护将产生差流，引起保护装置误动，因此差动保护需要根据工况信号制定保护闭锁逻辑，以提高保护的可靠性。由于抽水蓄能機组运行频繁，经常闭锁差动保护，降低了机组安全性。
差动保护作为抽水蓄能发电机主保护，其可靠性直接影响机组安全，应结合电气一次接线合理选择差动保护范围，尽量减少不同工况对差动保护的影响。周宁抽蓄电站采用了国内较为常见的做法，选择3CT、5CT和10CT组成A套小差动保护，4CT、6CT和11CT组成B套小差动保护，选择3CT、5CT和15CT组成A套大差动保护，4CT、6CT和14CT组成B套大差动保护。其中A、B套主变大差动保护在低压侧分别选用13CT和12CT，与发电机大差动保护交叉可以消除死区。在该种策略下，发电机小差动保护在任何工况均投入，发电机大差动保护在电气制动、机组变频启动时将要被闭锁。
4 结语
抽水蓄能站机组运行工况转换频繁，一次系统接线复杂，对继电保护装置的要求更高。配置保护装置时，不但要考虑各种工况对保护功能的影响，还应兼顾各机组保护功能之间的协调，保证抽水蓄能机组继电保护的可靠性，防止拒动、误动情况的发生。
参考文献：
[1] 朱冠宏，孟凡聪.抽水蓄能发电机继电保护配置的分析[J].华东电力，2014，42（3）：619-621.
[2] 王光，陈俊，姬生飞，等.300 MW级抽水蓄能机组继电保护原理优化研究[J].水电与抽水蓄能，2016，2（4）：10-16.
[3] 抽水蓄能发电电动机变压器组继电保护配置导则GB/T 32898-2016;