Protection scheme and parameter setting of nuclear power multiphase annular brushless exciter and rotating rectifier system

CAI Yuang; HAO Liangliang; ZHAO Shuya; WANG Zemin; DUAN Xianwen; WANG Guang

doi:10.16081/j.epae.202505006

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Protection scheme and parameter setting of nuclear power multiphase annular brushless exciter and rotating rectifier system

ANALYSIS AND RESEARCH | 更新时间：2026-02-11

- Protection scheme and parameter setting of nuclear power multiphase annular brushless exciter and rotating rectifier system
- Electric Power Automation Equipment Vol. 46, Issue 3, Pages: 213-224(2026)
- 作者机构：
  
  1.北京交通大学电气工程学院，北京100044
  2.中广核核电运营有限公司，广东深圳 518172
  3.南京南瑞继保电气有限公司，江苏南京 211102
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Fundamental Research Funds for the Central Universities(2023YJS162;2020JBM070);Heilongjiang Provincial Natural Science Foundation(ZD2024E009);the Technology Project of China General Nuclear Power Corporation(3100077013)
- DOI：10.16081/j.epae.202505006
  CLC： TM613;TM771
- Received：09 November 2024，
  
  Revised：2025-03-11，
  
  Online First：09 May 2025，
  
  Published：10 March 2026
- 稿件说明：
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蔡宇昂,郝亮亮,赵舒娅等.核电多相环形无刷励磁机与旋转整流系统的保护方案及定值整定[J].电力自动化设备,2026,46(03):213-224.

CAI Yuang,HAO Liangliang,ZHAO Shuya,et al.Protection scheme and parameter setting of nuclear power multiphase annular brushless exciter and rotating rectifier system[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(03):213-224.
蔡宇昂,郝亮亮,赵舒娅等.核电多相环形无刷励磁机与旋转整流系统的保护方案及定值整定[J].电力自动化设备,2026,46(03):213-224. DOI： 10.16081/j.epae.202505006.

CAI Yuang,HAO Liangliang,ZHAO Shuya,et al.Protection scheme and parameter setting of nuclear power multiphase annular brushless exciter and rotating rectifier system[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(03):213-224. DOI： 10.16081/j.epae.202505006.

摘要

无刷励磁系统是大容量核电机组广泛采用的励磁形式，但由于缺乏有效的保护和定值整定方法，实际运行中无刷励磁机及其旋转整流器故障频发。为此，对无刷励磁系统不同故障模式下的特征规律进行了深入研究，提出了一种适用于多相环形无刷励磁机与旋转整流系统的故障保护及定值整定方案。基于多回路法建立了快速仿真模型，计算各工况下的励磁电流，在此基础上对故障频域特征规律进行了理论分析；基于理论分析和故障特征规律，从保护“四性”角度着手制定了系统性的保护方案，并提出了保护定值的整定方法；通过样机实验验证了所提保护方案和定值整定方法的有效性，能够实现对多相环形无刷励磁机及旋转整流系统故障可靠、灵敏、快速、有选择的保护。

Abstract

Brushless excitation systems are widely used in large-scale nuclear power generators. However，due to the lack of effective protection schemes and reliable parameter setting methods，frequent faults of brushless exciters and their rotating rectifiers occur during operation. To address this issue，an in-depth study of the characteristic of brushless excitation systems under different fault conditions are conducted. A fault protection and parameter setting scheme is proposed，which is suitable for multiphase annular brushless exciters and rotating rectifier systems. A fast simulation model is established using a multi-loop method to calculate the excitation current under various operating conditions. Based on these simulations，the frequency-domain characteristics of system faults are theoretically analyzed. Then，a systematic protection scheme is developed according to the four key properties of relay protection，and a method for setting protection parameters is proposed. The prototype experiment verifies the effectiveness of the proposed protection scheme and parameter setting method，which ensures reliable，sensitive，fast and selective protection for multiphase annular brushless exciters and rotating rectifier systems.

关键词

Keywords

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