扩大单元接线发电机定子接地保护方案

指出现有定子接地保护应用于扩大单元接线方式发电机上的不足，提出基于零序方向元件的选择性定子接地保护方案。采用发电机机端零序电流、接地变压器二次侧电流以及发电机零序电压构造零序方向元件，零序方向元件的动作边界可灵活整定，能够准确判断发电机区内、区外单相接地故障。该方案已应用到微机型发电机保护装置中，现场模拟试验结果证明了该方案的有效性和可靠性。     

基于变压器中性点零序电流的方向元件

零序方向元件测得的零序电压实际为变压器的零序分压。随着电力系统的发展,变压器容量越来越大,其零序阻抗越来越小,导致保护上零序电压很小,不满足灵敏度要求,零序方向元件误动或者拒动。针对这一缺陷,通过分析变压器中性点零序电流和保护零序电流的相位关系,提出一种基于变压器中性点零序电流的方向元件。该元件以变压器中性点零序电流为参考,与保护零序电流进行比相,进而判断故障方向。经仿真验证,该方向元件动作准确、可靠。     

接地故障零序方向元件拒动保护改进方案

对于大电源长线路的输电系统，当线路末端发生接地故障时，虽然零序电流达到定值，零（负）序方向元件由于零（负）序电压可能达不到方向元件的门槛值，造成保护拒动。针对这类问题，提出了2种解决方案：一种是当零（负）序方向元件由于零（负）序电压可能达不到方向元件的门槛时，以正序电压代替零（负）序电压作为零序电流方向判别；另一种是采用无方向零序电流反时限过流保护作为接地故障后备保护，并提出了新的电流互感器断线方案，解决了国内保护装置电流互感器断线与反时限零序后备存在的矛盾。     

基于相角差的发电机定子接地保护方向元件

分析了发电机发生内外部单相接地故障后,机端和中性点侧3次谐波电压、基波零序电压和零序电流之间相角的变化关系。在此基础上,提出基于相角判别的新型发电机定子接地保护方向元件。该方向元件由2部分组成:对距中性点50%以内的定子绕组故障,利用机端和中性点两侧故障分量3次谐波电压的相角值相等且为负值的特点构成;对50%以上范围的定子绕组故障,由于零序故障电压和电流均相对较大,采用零序电压和零序电流相位的关系来识别故障方向。该方向元件构成原理简单,可以与目前现场应用的各种单相接地保护方案配合使用,具有较强的工程应用前景。     

羊湖电厂110kV线路零序功率方向元件带负荷试验

按绝对值比较原理构成的零序功率方向元件，在零序电流方向保护中应用极为广泛。在常规的模拟调试中难以直接模拟出运行状态下接地故障时的零序电流和零序电压，因此要正确判断零序功率方向元件接线的正确与否，应在带负荷状态下，用负荷电流通过人为改变保护用的电流互感器和电压互感器二次回路的接线方式，来达到试验目的。     

纵联零序方向保护零序弱馈拒动的改进方案及其仿真

线路发生接地故障时,两侧零序阻抗相差过大将导致两侧零序电流差别过大,虽然两侧的零序方向元件均能正确动作,但是由于一侧零序电流达不到动作定值,从而造成纵联零序方向保护拒动。文中针对这种零序弱馈现象的产生进行了仿真分析,并且提出了针对零序弱馈的纵联零序方向保护的改进方案,进行了验证。实时数字仿真试验结果表明该方案解决了零序弱馈时的纵联零序保护拒动问题,有效改善了纵联接地保护的性能。     

故障分量发电机定子单相接地保护应用研究

简要分析了发电机发生定子单相接地故障后，机端和中性点侧零序电压变化的特性,并对基波和3次谐波电压原理的发电机定子接地保护方案的灵敏度进行比较。研究表明，发电机绕组中部接地时电压增量相对较小，不利于保护灵敏度的提高。在此基础上，提出改进的利用基波和3次谐波零序电压综合信息量的差动保护判据。该判据忽略基波零序电压增量的影响，减少了调试和整定环节，能有效提高保护灵敏度。理论分析以及实验研究均表明其优越性。     

基于正序电压替代的零序功率方向补充比相方案

输电线路发生接地故障时，可能因零序电压不满足灵敏度要求，导致零序方向元件不能正确动作。针对上述问题，文中系统阐述了各种不对称接地故障下，系统各点故障前后正序电压的相位偏差、过渡电阻对各序分量相位的影响、正序与零序电压间最大相位偏差、送端与受端功角对该相位差的影响等，并据此提出了零压不够时采用正序电压代替零序电压进行比相的补充方案。理论研究及实时数字仿真系统（RTDS）仿真表明，新方案区外故障时不误动，区内故障基本正确动作，从而较大程度地改善了零序方向保护的整体性能。     

直接并网的中小型发电机定子接地保护

指出了现有中小型发电机定子接地保护原理的不足。详细阐述了在发电机中性点不接地和经消弧线圈接地2种情况下，分别在系统侧单相接地和定子接地时机端零序电流和零序电压的方向关系。提出了基于零序电流与零序电压方向关系以及基于零序差流与零序电压方向关系的新型的定子接地保护原理。通过试验和现场运行情况表明了该保护原理的可行性。     

纵向零序电压保护新方案及其应用

由于结构设计的原因，综合性能较好的一些保护方案如横差保护和不完全纵差保护等将不能应用于大型超临界汽轮发电机。文中重点讨论了纵向零序电压保护方案的改进及其在应用中的问题。研究表明，发电机发生匝间短路故障时3次谐波电势减小，而机组外部故障时发电机3次谐波电势增大。因此，为了提高纵向零序电压保护方案的性能，可以根据故障时3次谐波电压增量的特性作为选取制动量的依据，从而提高保护性能。亦即:当3次谐波电压表现为负增量时，制动量取为0或接近0;而当3次谐波电压表现为正增量时，以该增量值作为制动量。此外，对匝间保护纵向零序电压元件增加一个小延时是可行的，它可以提高保护躲暂态3次谐波影响的能力。仿真计算表明，比例制动式纵向零序电压保护能可靠区分内外部故障，符合大型超临界汽轮发电机的保护要求。