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针对现有发电机反时限保护动作特性不能与其能力曲线完全匹配的问题，提出一种基于能力曲线最优拟合的大型发电机反时限保护。通过对发电机的发热物理过程建模，推导出发电机热量累积的表达式，并将其作为保护的动作关系式；利用最小二乘法对关系式中系数进行拟合，实现动作特性曲线与发电机能力曲线的最优匹配。保护实现算法物理意义明确，能够准确反映发电机在异常工况下热量累积的动态过程，在保证机组安全的前提下充分发挥了机组的能力和效益，增强了大型机组对电网安全稳定运行的支撑作用。算例分析验证了该方法的有效性和合理性。