[0001] 本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种适用于具备FCB功能发电机组的保护控制方法及装置。

[0002] 快速返回功能(FCB，fast cut back)，是当发电机组甩负荷时，使本机组不停运的一种控制措施。根据甩负荷后机组的不同运行要求，可分为带本机厂用电运行、机组维持空腹喝额定转速运行和停机不停炉三种。

[0003] 传统的发变组继电保护方法主要包括以下几种，这些方法旨在确保发电机和变压器在异常或故障情况下能够得到及时、有效的保护。

[0004] 发电机差动保护，用来保护发电机定子绕组及其引出线的相间短路故障。

[0005] 发电机负序过负荷保护，作为发电机后备保护，反应发电机负荷不对称或不对称短路故障。

[0006] 发电机定子接地保护，用来保护发电机定子及其引线的单相接地。

[0007] 发电机注入式定子接地保护，为外加电源式定子接地保护，通过测量发电机定子接地电阻，反映发电机100％的定子绕组单相接地。

[0008] 发电机失磁保护，保护发电机在失磁或部分失磁时，防止危及发电机安全及电力系统稳定运行。

[0009] 发电机误上电保护，当汽轮发电机在盘车的情况下，发电机出口开关意外合闸，突然加上电压时启动。

[0010] 发电机定子匝间保护，用于发电机内部定子绕组匝间短路。

[0011] 发电机失步保护，发电机失步振荡引起的异步运行。

[0012] 发电机逆功率保护，发电机在运行时因失去蒸汽而造成电动机运行方式，导致汽轮机尾部叶片受损。

[0013] 以上发变组继电保护方法共同构成了发变组继电保护的体系，确保了在各种异常或故障情况下，发电机和变压器能够得到及时、准确的保护，保障电力系统的安全稳定运行。

[0014] 但是，FCB是发电机组甩负荷后带本机厂用电运行，传统的发变组继电保护方法不适用于具备FCB功能的发电机组。

[0039] 下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0040] 应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

[0041] 还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

[0042] 在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

[0043] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0044] 实施例1

[0045] 如图1所示，本实施例提供的一种适用于具备FCB功能发电机组的保护控制方法，包括：

[0046] 发电机组进入FCB运行方式，由作用于发电机组的外部故障的继电保护所触发，或者由运行人员手动触发，触发方式由继电保护或运行人员启动FCB，跳开发电机组高压侧断路器，同时向DCS发FCB命令；

[0047] 当发电机组进入FCB运行方式之后，主变压器差动保护、发电机复合电压过流保护、发电机频率保护、发电机误上电保护和发电机励磁调节器控制方式根据发电机组高压侧断路器位置接点的变化自动进行切换，以适应发电机组的FCB工作方式；

[0048] 发电机组退出FCB运行方式，由运行人员手动停机触发，或者由处于FCB运行方式的发电机组重新并网所触发。

[0049] 在本实施例中，作用于发电机组的外部故障的继电保护，包括母线差动保护、送出线路保护、零功率切机保护和安稳切机保护。

[0050] 在本实施例中，主变压器差动保护根据主变高压侧断路器的位置接点进行配置方式的切换，当主变高压侧断路器闭合时，主变差动的配置方式为三侧差动，即主变高压侧、高厂变高压侧和发电机机端侧；当主变高压侧断路器断开时，主变差动的配置方式为两侧差动，即高厂变高压侧和发电机机端侧。

[0051] 在本实施例中，发电机复合电压过流保护根据主变高压侧断路器的位置接点进行动作时限的切换，当主变高压侧断路器闭合时，发电机复合电压过流保护的动作时间与主变压器后备保护的动作时间配合，当主变高压侧断路器断开时，发电机复合电压过流保护的动作时间与高厂变后备保护的动作时间配合。

[0052] 在本实施例中，发电机组FCB运行方式下，保证发电机频率保护投入，发电机频率保护，不受发电机组高压侧断路器位置接点闭锁，采用无流标志闭锁，发电机组带厂用电孤岛运行方式下，发电机频率保护不因为主变高压侧断路器断开而闭锁，并且，当发电机的电流小于3％的额定电流时，闭锁发电机频率保护。

[0053] 在本实施例中，发电机误上电保护，采用低频元件或低压元件与断路器跳开位置的联合闭锁判据，当主变压器高压侧断路器断开时，且同时当低频元件满足低于45Hz或低压元件满足低于0.8倍发电机额定电压时，开放发电机误上电保护。

[0054] 在本实施例中，发电机励磁调节器根据主变高压侧断路器的位置接点进行控制方式的切换，当主变高压侧断路器闭合时，励磁调节器的控制目标为主变高压侧母线电压，并设置无功电流补偿率；当主变高压侧断路器断开时，励磁调节器的控制目标为发电机机端电压，并退出无功电流补偿率。

[0055] 在本实施例中，发电机组在FCB运行方式下，投入汽机跳闸连跳发电机组的保护功能，并在非电量保护屏实现此功能，该保护动作于灭磁和切换厂用电源，并且当运行人员手动停机时，由该保护停运发电机，并启动厂用电切换；

[0056] 在本实施例中，当运行人员手动停机时，厂用电切换采用串联切换方式，先断开工作进线开关再闭合备用进线开关，工作电源和备用电源的频差Δf应小于0.2Hz，压差应小于5％Un，Un为厂用母线的额定电压，发切换指令时刻的相角差应小于20°。

[0057] 实施例2

[0058] 华北电网某电厂的1号发电机组，通过设备改造具备了FCB功能，即当发电机组解列后，可不停机，带厂用电孤岛运行一段时间。

[0059] 在本实施例中，发电机组设置零功率切机保护，零功率切机保护的动作出口方式为启动FCB。

[0060] 试验过程中，模拟外部线路送出功率受阻的故障情况，此时，零功率切机保护动作，并出口动作于启动FCB。启动FCB出口动作于跳开发电机组高压侧断路器，并向DCS发FCB命令。

[0061] DCS接收到FCB命令，执行相应的FCB动作逻辑，包括通过OPC(机组超速保护系统)动作逻辑快速关闭汽机调门，打开PCV阀(压力调节阀)。当发电机组的转速稳定在3000转之后，发电机组成功进入FCB运行方式。

[0062] 此时，为适应发电机组FCB运行方式，主变压器差动保护、发电机复合电压过流保护、发电机频率保护、发电机误上电保护和发电机励磁调节器控制方式根据发电机组高压侧断路器位置接点的变化自动进行切换，以保证发电机组FCB运行方式下的设备安全。

[0063] 当外部线路送出功率受阻的故障切除之后，发电机组可重新并网，从而发电机组退出FCB运行方式，恢复到正常并网运行方式。

[0064] 如果，外部线路送出功率受阻的故障无法在短时间内切除，则可以停运发电机组。此时，投入汽机跳闸连跳发电机组的保护功能，并在非电量保护屏实现此功能，该保护动作于灭磁和切换厂用电源，并且当运行人员手动停机时，由该保护停运发电机，并启动厂用电切换。厂用电切换采用串联切换方式，先断开工作进线开关再闭合备用进线开关。

[0065] 实施例3

[0066] 如图2所示，本实施例提供的一种适用于具备FCB功能发电机组的保护控制装置，包括：

[0067] 运行触发模块，用于发电机组进入FCB运行方式，由作用于发电机组的外部故障的继电保护所触发，或者由运行人员手动触发，触发方式由继电保护或运行人员启动FCB，跳开发电机组高压侧断路器，同时向DCS发FCB命令；

[0068] 运行切换模块，用于当发电机组进入FCB运行方式之后，主变压器差动保护、发电机复合电压过流保护、发电机频率保护、发电机误上电保护和发电机励磁调节器控制方式根据发电机组高压侧断路器位置接点的变化自动进行切换，以适应发电机组的FCB工作方式；

[0069] 退出触发模块，用于发电机组退出FCB运行方式，由运行人员手动停机触发，或者由处于FCB运行方式的发电机组重新并网所触发。

[0070] 在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

[0071] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

[0072] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read‑Only Memory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0073] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0074] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。