摘 要：本文介紹了一種新型的組合式保護繼電器LGPG111型繼電器的主要功能及布陣邏輯。

關鍵詞：數(shù)字式繼電器；保護功能；布陣邏輯

（1．Electric Engineering DeparUnent of Chongqing Electric Power College； 2．Administrative Seoience Dermmaent ot Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053）

Abstract：This paper introduces the main function and logic relationship of a new digital relay．

Key words：digital relay；function； logic relationship

O 引言

傳統(tǒng)的發(fā)電機保護方案是由各種分立的保護繼電器連同輔助繼電器及其他方案的部件組成，一種保護往往要由許多繼電器來共同完成，通常提供一些跳閘輸出， 以便根據(jù)保護的工作類型觸發(fā)各種設備動作。

近幾年來，數(shù)字式保護繼電器的技術已在電力系統(tǒng)繼電保護領域- 得到廣泛的采用。利用標準化的硬件，能很好鑒別多種功能、多種混合特性、 其他增強型性能和遠程通信。當數(shù)字技術用于發(fā)電機保護時，許多保護功能可以綜合入一個繼電器中。這種方法使保護方案的物理尺寸及加于電流和電壓互感器上的負載減少。如果把這綜合性能擴展至包括布陣邏輯，則繼電器之間的布線和輔助部件的總量也將減少。從而可進一步降低設計和安裝的成本，并簡化維護和調(diào)試的測試過程。這具有很高的經(jīng)濟效益，并使電力設備更有用途。

LGPG111繼電器就是這樣一個多功能數(shù)字式發(fā)電機綜合保護繼電器，它把許多普通的發(fā)電機保護功能及相關布陣邏輯綜合于同一繼電器外殼中。其設計完全基手數(shù)字投術。利用模一數(shù)轉(zhuǎn)換電路使模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)據(jù)。通過強大的l6位微處理器進行數(shù)字信號處理和執(zhí)行各種保護算法。采用標準化模型，具有14個獨立的發(fā)電機保護功能， 每種保護功能都可以起動和禁止，以適應各自的要求。用戶可根據(jù)自己的需要選擇所希望的保護功能來滿足各種發(fā)電機，從而避免了使用專門繼電器型式的要求，使得繼電器的技術要求、評估和工程規(guī)劃設計得到簡化，綜合的布陣邏輯通過減少對輔助繼電器和相關外部接線的要求消除了許多面板的工程設計。

1 保護功能

LGPG111繼電器提供的保護功能如圖1所示。具有14個獨立的發(fā)電機保護功能以及其他一些附加輔助功能。其中發(fā)電機差動保護功能（87G）用于保護相問或三相定子繞組故障。該故障通常具有大的故障電流，所以需要快速切除故障。該功能按每相偏流工作。

定子接地故障保護功能（51N）反應電流變化而動作，一般可以整定保護區(qū)到95％定予繞組。通常用于靈敏接地的發(fā)電機或裝有一個電阻接地的變壓器。

中性點偏移保護功能（59N）則反應電壓變化而動作，用于檢測發(fā)電機上定子繞組的接地故障。該發(fā)電機是通過一個配電變壓器接地，提供2個定時器輸出元件。

當2個或更多發(fā)電機直接并聯(lián)至一個母線時， 靈敏的方向接地故障保護功能（67N）用于鑒別內(nèi)部和外部接地故障。專用的單相CT輸入可以用于動作電流，能從三個線路CT中接受零序電流，或者從一個專用磁勢平衡CT中接受電流，方向判斷用的極化信號既可是加于中性點PT輸入的電壓信號，也可是加于定子接地故障電流輸入的電流信號。

與電壓有關的過電流保護功能（51V）用于系統(tǒng)的后備保護，當在一定時間后故障還未被其他保護切除時，則能使發(fā)電機斷路器跳閘。與電壓有關的保護功能既可以受電壓控制， 也可以受電壓限制。當電壓受控時，而且電壓降至設定值以下， 該定時特性會從一個負載特性改變成一個故障特性。這主要用于直接連接至母線的發(fā)電機。當電壓受限制時，而且電壓下降至設定值以下，則相應電流成比例下降，使定時特性隨之變化。這適用于通過升壓變壓器連接至母線的發(fā)電機。只要使用Ydl或Ydll升壓變壓器，電壓矢量補償特性也可用來確定高壓相問的電壓信號。

逆功率（32R）和正向低功率（32L）保護功能用于檢測原動機的損耗；正向低功率保護可用于較少急速操作而最好順序停機的汽輪發(fā)電機， 以免產(chǎn)生過速。為了提供所需要的靈敏度，這二種功能都使用專門的電流輸入。

負相序保護功能（46）用于檢測持續(xù)的不平衡負載狀況。該繼龜器提供的磁場故障保護（40）是一個單相阻抗元件，反應發(fā)電機失磁故障。另外還提供一個欠壓元件（27）和一個二階段過壓元件（59），其主要用作調(diào)速器和自動電壓調(diào)節(jié)器的后備保護。提供二個欠頻率元件（81U）和一個過頻率元件（810），分別用于檢測各種系統(tǒng)故障或操作情況所形成發(fā)電機的過負載以及用于發(fā)生過速時的調(diào)速器后備保護。提供的電壓平衡功能（60）則檢測熔斷器故障。除了以上主要保護功能外，LGPG1 11繼電器還提供了一些附加的輔助功能，如模擬輸入量的測量； 事件和故障、擾動記錄：時間同步： 打印、測試； 故障診斷和故障后分析；本地和遠程儀表裝置以及遠程訪問的串行通信等等。

另外，有些發(fā)電機保護功能如100％定子接地故障和轉(zhuǎn)子接地故障在該繼電器中沒有提供，因為在大多數(shù)應用中他們是不標準的。當需要這些功能時，可以附加分立繼電器；LGPG111繼電器能夠把外部設備綜合入布陣邏輯中，使得跳閘設備連同本地和遠程報警設備都能利用起來。

2 布陣邏輯

以上所有發(fā)電機組用的保護功能都是組合在一個布陣邏輯陣列中，該布陣邏輯監(jiān)視保護功能和邏輯輸入的狀態(tài)， 并通過邏輯功能控制繼電器輸出。布陣邏輯是以軟件為基礎，所以能用最少的成本和布線綜合入繼電器中，并通過修改繼電器的設定值使其易于重新配置。為了適合不同發(fā)電機的運用，布陣邏輯是可變和可配置的，同時還允許某些閉鎖和互鎖邏輯的應用。LGPG111布陣邏輯具有可編程邏輯陣列的設備中平常能找到的結構，如圖2所示。圖中示出了其內(nèi)部AND-OR（與一或）結構。當AND函數(shù)為2個或多個輸入或恰好通過1個輸入連接提供閉鎖和互鎖時，0R函數(shù)允許1個或多個AND函數(shù)輸出， 以控制各個輸出繼電器。輸入和輸出矩陣允許建立所需的連接，該矩陣的每個交叉代表可編程的相互連接。只要計及相應的相互連接及向繼電器輸入信息，通過該布陣邏輯的設定，就可以配置所需的跳閘邏輯。

圖3就是一種布陣邏輯的示意圖例子。圖中上部分是“非緊急跳閘” 的正向低功率連鎖功能的邏輯框圖，下部分則是相應的布陣邏輯關系，兩者的邏輯功能是完全一樣的。但用布陣邏輯可使硬件元件及連線大大減少。

3 LGPG111繼電器性能

LGPG111以一個綜合成套裝置包括了各種發(fā)電設備使用中一般需要的保護功能。靈活的布陣邏輯提供了可配置的成套裝置的保護輸出接點， 以便執(zhí)行所需類型的動作。具有光電邏輯輸入，使外部設備的狀態(tài)受到監(jiān)視， 并能試驗保護功能的控制。同時也能夠使機械保護功能通過LGPG1 ll布陣邏輯驅(qū)動報警或動作，并通過隨保護成套裝置提供的串行通信工具進行監(jiān)視。由于LGPG111繼電器把許多普通的發(fā)電機保護功能和布陣邏輯綜合入同一繼電器外殼中，從用戶觀點來看，簡化了繼電器的技術要求、評估和工作規(guī)劃設計；從開發(fā)觀點來看，該工作涉及到標準化模型，由于內(nèi)部不變的軟件結構，使得繼電器得到更嚴格的試驗。

4 結論

總之，用一個LGPG111型數(shù)字式發(fā)電機綜合保護繼電器可同時實現(xiàn)多種保護功能和其他功能，從而可使保護裝置更加簡單，結構更加緊湊，提供的信息更多，操作更加簡便，裝置發(fā)生故障的機率就更小，該繼電器自2000年從法國阿爾斯通引進到廣西來賓電廠以來，至今沒有發(fā)生過一次誤動作，其性能是相當可靠的。