本实用新型涉及核电站领域，更特别地，涉及一种用于核电站控制棒驱动机构电源系统的电气保护系统。
背景技术：
控制棒驱动机构电源系统不可用将导致反应堆停堆。该系统由两列互为冗余的电动发电机组构成，正常运行时两台机组并列运行，单台机组承担50％的负荷，为核反应堆控制棒的正常提升及插入操作提供动力电源，并且在供电中断情况下通过飞轮的惯性作用持续输出电力保证反应堆安全停堆。
原控制棒驱动机构电源系统的电气保护功能由单功能继电器实现，其中低电压继电器401xu(601xu)通过监测机端电压实现低电压保护功能，失磁保护继电器401xi(601xi)通过监测励磁电流实现失磁保护功能，差动保护继电器402xi(602xi)通过监测发电机两侧的实现差动保护功能，由过流保护继电器403xi(603xi)通过监测机端电流实现过流保护功能，由逆功率继电器401xw(601xw)通过监测逆功率水平实现逆功率保护功能。
这种分散式的保护设计尽管在全国核电厂范围内使用多年，但其涉及的设备及器件众多且性能不完善，回路及功能复杂，定期更换成本昂贵。根据多年的运维经验，失磁保护继电器存在保护原理及定值不合理、无法区分轻微失磁和严重失磁的工况，差动保护继电器存在精度差、不抗电流互感器饱和等缺陷，在检修试验过程中出现过不合格和保护误动作情况，棒控电源的可靠性受到极大挑战。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于提供一种用于核电站控制棒驱动机构电源系统的电气保护系统。
为实现上述目的，本实用新型提供一种用于核电站控制棒驱动机构电源系统的电气保护系统，包括两个保护控制回路，每一所述保护控制回路包括电动机、发电机、电动机上游断路器、发电机下游断路器、发电机中性点侧电流互感器、发电机机端电流互感器、以及微机保护装置，所述电动机上游断路器、所述电动机、所述发电机中性点侧电流互感器、所述发电机、所述发电机机端电流互感器以及所述发电机下游断路器依次串联连接，所述微机保护装置连接于所述发电机中性点侧电流互感器和所述发电机机端电流互感器之间。
在本实用新型提供的电气保护系统中，每一所述保护控制回路还包括第一开关辅助触点，所述第一开关辅助触点连接于所述微机保护装置和所述电动机上游断路器之间。
在本实用新型提供的电气保护系统中，每一所述保护控制回路还包括第二开关辅助触点，所述第二开关辅助触点连接于所述微机保护装置和所述发电机下游断路器之间。
在本实用新型提供的电气保护系统中，每一所述保护控制回路还包括机端电压互感器，所述机端电压互感器一端连接于所述微机保护装置，另一端连接于所述发电机机端电流互感器和所述发电机下游断路器之间。
本实用新型的用于核电站控制棒驱动机构电源系统的电气保护系统，具有以下有益效果：本实用新型将原有单个继电器的功能集成在高可靠性、高精度的微机保护装置中，通过采用机端导纳原理作为失磁保护判断依据，消除了原有失磁保护原理及定值不合理的缺陷，同时在轻微失磁下发出报警，严重失磁情况下发出跳闸命令，提示运维人员发电机动组运行状态的变化。通过启用差动保护附加稳定区域功能，有效防止区外故障电流互感器饱和时差动保护误动作。最后，本申请简化了保护回路设计，增加了人机交互界面及故障录波功能，进一步增强了电气保护系统的功能，提高了可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1所示为本实用新型提供的用于核电站控制棒驱动机构电源系统的电气保护系统的原理图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
图1所示为本实用新型提供的用于核电站控制棒驱动机构电源系统的电气保护系统的原理图。如图1所示，本实用新型提供的用于核电站控制棒驱动机构电源系统的电气保护系统包括包括两列完全相同的保护控制回路，以下以其中一个保护控制回路为例进行阐述。如图1所示，每一所述保护控制回路包括电动机10、发电机20、电动机上游断路器30、发电机下游断路器40、发电机中性点侧电流互感器50、发电机机端电流互感器60、以及微机保护装置100，所述电动机上游断路器30、所述电动机10、所述发电机中性点侧电流互感器50、所述发电机20、所述发电机机端电流互感器60以及所述发电机下游断路器40依次串联连接，所述微机保护装置100连接于所述发电机中性点侧电流互感器50和所述发电机机端电流互感器60之间；每一所述保护控制回路还包括第一开关辅助触点80和第二开关辅助触点90，所述第一开关辅助触点80连接于所述微机保护装置100和所述电动机上游断路器30之间，所述第二开关辅助触点90连接于所述微机保护装置100和所述发电机下游断路器40之间；每一所述保护控制回路还包括机端电压互感器70，所述机端电压互感器70一端连接于所述微机保护装置100，另一端连接于所述发电机机端电流互感器60和所述发电机下游断路器40之间。
在本实用新型中，通过采集发电机电流、发电机电压、发电机励磁电压、电流信号以及断路器的辅助节点开关量信号，经微机保护装置的逻辑运算及故障判别后由开出量信号发出保护动作命令。
具体地，当微机保护装置检测到发电机电压低于设定值时，发出低电压报警；发电机励磁回路发生故障时励磁电流降至0，发电机由发出感性无功功率变为吸收无功功率，此时发电机的运行点在p-q图上由第一象限变化至第二象限，发电机运行点超出第二象限由失磁保护参数确定的静稳边界后，失磁保护动作，经过开出量信号跳开电动机上游断路器30和发电机下游断路器40；当发电机发生区内相间短路故障，微机保护装置100检测到差动电流和制动电流在由差动保护参数确定的跳闸区域后，经开出量信号跳开电动机上游断路器30和发电机下游断路器40；同样，过流保护和逆功率保护分别通过判断故障电流的大小和发电机吸收有功功率的大小来确定是否达到跳闸停机的条件。
由此，原有的低电压保护、失磁保护、差动保护、过流保护以及逆功率保护功能均由微机保护装置实现，从电气保护系统的设计基本准则角度来看，选用简单的保护回路和高可靠性的保护装置能提高系统的保护水平。
进一步地，微机保护装置具有良好的人机交互界面，便于操作；同时引入了断路器辅助节点信号进入装置，当检测到开关有变位时，触发微机保护装置的录波功能，录取接入装置的所有电气量波形，这一点对故障分析工作十分有利。
本实用新型将原有单个继电器的功能集成在高可靠性、高精度的微机保护装置中。其中，失磁保护原理由原来的判断磁电流大小改为判别机端导纳值，而通过发电机电压、电流计算得到的导纳值实际上反映的是由发电机有功功率和无功功率在p-q上确定的运行点，即导纳图为p-q图的等效形式，两者的换算关系为b＝-q/u2，g＝p/u2。采用机端导纳原理的失磁保护可完全反映发电机的实际有功、无功运行状态，消除了原来失磁保护原理及定值不合理的缺陷，同时在轻微失磁下可发出报警，严重失磁情况下发出跳闸命令。微机保护装置的差动保护有附加稳定区域功能，区外故障时产生的大穿越电流导致电流互感器饱和时，在差动保护动作特性图上，差动电流和制动电流会进入这个特定的区域，只要检测到进入了该区域就可以将差动保护闭锁一段时间，有效防止区外故障电流互感器饱和时差动保护误动作。最后，本申请简化了保护回路设计，增加了人机交互界面及故障录波功能，进一步增强了电气保护系统的功能，提高了可靠性。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。
应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
1.一种用于核电站控制棒驱动机构电源系统的电气保护系统，其特征在于，包括两个保护控制回路，每一所述保护控制回路包括电动机(10)、发电机(20)、电动机上游断路器(30)、发电机下游断路器(40)、发电机中性点侧电流互感器(50)、发电机机端电流互感器(60)、以及微机保护装置(100)，所述电动机上游断路器(30)、所述电动机(10)、所述发电机中性点侧电流互感器(50)、所述发电机(20)、所述发电机机端电流互感器(60)以及所述发电机下游断路器(40)依次串联连接，所述微机保护装置(100)连接于所述发电机中性点侧电流互感器(50)和所述发电机机端电流互感器(60)之间。
2.如权利要求1所述的电气保护系统，其特征在于，每一所述保护控制回路还包括第一开关辅助触点(80)，所述第一开关辅助触点(80)连接于所述微机保护装置(100)和所述电动机上游断路器(30)之间。
3.如权利要求1所述的电气保护系统，其特征在于，每一所述保护控制回路还包括第二开关辅助触点(90)，所述第二开关辅助触点(90)连接于所述微机保护装置(100)和所述发电机下游断路器(40)之间。
4.如权利要求1所述的电气保护系统，其特征在于，每一所述保护控制回路还包括机端电压互感器(70)，所述机端电压互感器(70)一端连接于所述微机保护装置(100)，另一端连接于所述发电机机端电流互感器(60)和所述发电机下游断路器(40)之间。
技术总结