摘要 本文介绍了西门子7UM62装置种的失磁保护原理，分析了导纳平面特性曲线的优点，即用导纳测量，产生物理上近似的稳定极限，而这个极限与机端电压相对额定电压的偏移无关，即使在机端电压或电流出现非对称分量时，保护装置也可以可靠地探测到同步电机的失磁状态。

关键词 导纳特性；稳定极限

0引言

欠励磁保护或者称为失磁保护，作用是：当励磁系统发生故障或者励磁调节装置不正常时，保护同步电机不至于运行在异步状态，以及防止转子过热。另外，在大型同步电机失磁时，确保不至于危害电网稳定。

1功能描述

1.1判断失磁

为了检测出失磁状态，保护装置7UM62需要测量同步电机机端的三相电流和三相电压，已形成定子回路判据。同时，保护装置也测量同步电机的励磁电压，这个励磁电压通过保护装置后面自带的测量变送器TD3接入，以形成转子回路判据。

对于失磁保护的定子回路判据，保护装置采用电流和电压的正序分量计算出阻抗的倒数（相当于导纳）。导纳测量的方法，总是产生物理上近似的稳定极限，这个稳定极限与机端电压相对额定电压的偏移无关。因此，即使在机端电压偏移的情况下，保护装置的动作特性也可以很好地接近电机的稳定特性。因为此原理评估正序分量系统，所以即使在机端电流或者电压出现非对称分量时，保护装置也可以可靠地探测到同步电机的失磁状态。

1.2特性曲线

保护装置7UM62的失磁保护功能提供3段的保护特性，它们之间可以自由组合。如图1所示，例如，可以通过具有相同延时（T CHAR.1=T CHAR.2）的两条特性曲线的组合来模拟同步电机的静态稳定极限。这两条特性曲线距离远点的距离（1/Xd CHAR.1和1/Xd CHAR.2）不同，同时它们具有不同的倾角α1和α2。

图1定子回路判据：导纳平面上的失磁保护启动特性

如果保护装置计算出的导纳结果超出了失磁特性（1/Xd CHAR.1）/α1 和（1/Xd CHAR.2）/α2（下图左边部分），保护装置将延时（如，10Ｓ）发出告警信号或跳闸命令。为这两段特性设置延时是必要的，这样可以确保电压调节装置有足够的时间来提高励磁电压。

另外，还有一条失磁特性曲线（1/Xd CHAR.３）/α３可以去接近发电机的动态稳定极限曲线。由于导纳的测量值越过本特性曲线时，发电机将肯定失去稳定，因此这种情况下，通常要求保护装置立即发出跳闸命令（跳闸延时段T CHAR.３）。

2功能应用

2.1测量励磁电压

在励磁调节装置发生故障或者励磁电压消失的情况下，保护装置7UM62的失磁保护也能在短延时（T SHRT Uex＜,如1.5S）后发出跳闸命令。这时，必须将励磁电压消失的信息通过开关量输入信号告知保护装置，或者将励磁电压通过电压分压器接入保护装置后面端子的测量变送器输入端口TD3以采集励磁电压。这里，假设通过测量变送器输入端口采集励磁电压的参数3012EXCIT VOLT.已经设置为ON。

只要采集到的励磁电压低于整定的最小值3013Uexcit.<，保护装置就将在短延时后发出跳闸命令。

不同于采集励磁电压的方法，或者即使检测励磁电压，保护装置还同时可以通过开关量输入端子采集外部励磁电压的监控信号。同样地，只要外部励磁电压消失的监视信号输入保护装置，保护装置就将在短延时后发出跳闸命令。

2.2模拟低通滤波回路

由于励磁直流电压中可能包含明显的交流谐波分量（如，由于晶闸管控制引起），因此保护装置的励磁电压采集回路中除了包含有数字滤波器外，在C-I/O-6板件中还设有模拟低通滤波回路。这个模拟低通滤波回路可以极大地抑制高次谐波，而这些高次谐波分量用数字滤波回路不能得到很好地抑制。

导纳计算要求设定最低测量电压。当出现严重的电压下降（短路）或者定子绕组电压消失时，保护装置内部采集成的交流电压监视功能将闭锁失磁保护。保护装置出厂时，此电压监视功能的启动值3014Umin设定为25V。这个电压参数指的是线电压值。

2.3定值说明

导纳平面上失磁保护的跳闸特性曲线由直线线段组成，这些直线线段的特征分别有导纳1/Xd（相对于坐标原点的距离）和它们的倾角组成。直线线段（1/Xd CHAR.1）/1(特性1)和（1/Xd CHAR.2）/2(特性2)组成了同步电机失磁特性的静态稳定极限（请见图2）。（1/Xd CHAR.1）对应于同步电机直轴电抗的倒数。

图2 导纳平面上的失磁特性

2.4动作延时 

如果发电价运行点超越了失磁保护特性1和特性2组成的静态稳定极限曲线，这时首先要考虑的是给电压调节装置一个机会以增加励磁电压。正是基于这种考虑，失磁保护特性1和特性2都是在“长延时”后发出告警信息（对于地址3004 T CHAR.1和3007 T CHAR.2，至少整定为10S）。

如果励磁电压消失或者太低，以及失磁保护的定子回路判据已经启动；同时，假设地址3012EXCIT.VOLT.ON中的励磁电压采集辅助判据设定为投入并且励磁电压低于地址3013 Uexcit.<整定的励磁电压门槛值，或者励磁电压消失的接点信号通过开光量输入告诉了保护装置。

3结论

保护装置以电流和电压的正序分量计算出阻抗的倒数（相当于导纳），总是 物理上近似的稳定极限，即使在机端电压偏移的情况下，保护装置的动作特性也可以很好的接近电机的稳定特性，也能跟可靠地探测到同步电机的失磁状态，从而最大限度的保护发电机的安全运行。

参考文献

[1]高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术.2版.中国电力出版社，2010.

[2]贺家李，李永丽，董新洲，李斌.电力系统继电保护原理.4版.中国电力出版社，2010.下载本文