變壓器差動(dòng)保護(hù)自動(dòng)測(cè)試方法的研究

【摘要】變壓器是電力系統(tǒng)不可缺少的重要電氣設(shè)備，作為變壓器主保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)，變壓器現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)是繼電保護(hù)檢驗(yàn)工作的重要組成部分，也是難點(diǎn)之一。差動(dòng)保護(hù)原理雖簡(jiǎn)單，但其試驗(yàn)的設(shè)置和接線復(fù)雜，試驗(yàn)人員需要計(jì)算正確的比例系數(shù)和正確的接線才能做出試驗(yàn)，對(duì)于保護(hù)檢測(cè)人員更新?lián)Q代比較快，需要懂得其參數(shù)設(shè)置的原理，無(wú)疑是一大難點(diǎn)。本文通過(guò)闡述及分析變壓器差動(dòng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的自動(dòng)測(cè)試技術(shù)這一實(shí)現(xiàn)過(guò)程，為相關(guān)技術(shù)人員提供一種便利的檢驗(yàn)手段和思路。

【關(guān)鍵詞】變壓器差動(dòng)保護(hù)；自動(dòng)測(cè)試；繼電保護(hù)

1.概述

近年來(lái)，微機(jī)型繼電保護(hù)測(cè)試儀已廣泛應(yīng)用于繼電保護(hù)裝置測(cè)試，提高了繼電保護(hù)裝置測(cè)試水平[1]。而變壓器是電力系統(tǒng)不可缺少的重要電氣設(shè)備，它發(fā)生故障對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。當(dāng)電網(wǎng)一次設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作必須正確，迅速切除故障。防止事故擴(kuò)大，造成大面積停電，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行中的安全與穩(wěn)定對(duì)于變壓器的保護(hù)裝置的校驗(yàn)，基本上采用人工的校驗(yàn)方式，傳統(tǒng)的測(cè)試工作量大且效率低下，還常常出現(xiàn)人為過(guò)失問(wèn)題，開(kāi)發(fā)具有智能化繼電保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試功能的系統(tǒng)已成為一種趨勢(shì)[2][3]。

本文在分析變壓器差動(dòng)保護(hù)原理的基礎(chǔ)上，提出了一種新型閉環(huán)智能自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，并在相應(yīng)變壓器型號(hào)上得到了驗(yàn)證，結(jié)果表明該系統(tǒng)較傳統(tǒng)測(cè)試方法具有便捷、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，大大降低了工作強(qiáng)度。

2.差動(dòng)保護(hù)原理

差動(dòng)保護(hù)廣泛用于變壓器主保護(hù)，不但能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，而且不需要與其它元件保護(hù)配合，可以無(wú)延時(shí)地切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其運(yùn)行情況直接關(guān)系到變壓器安危。

差動(dòng)保護(hù)是利用基爾霍夫電流定律工作，當(dāng)變壓器正常工作或區(qū)外故障時(shí)，將其看作理想變壓器，則流入變壓器電流和流出電流（折算后電流）相等，差流為零，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)變壓器區(qū)內(nèi)故障時(shí)，流入變壓器電流和流出電流（折算后電流）之間的差動(dòng)電流很大，當(dāng)大于保護(hù)裝置的整定值時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。為了在變壓器區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)有可靠的制動(dòng)作用，同時(shí)在外部故障時(shí)有較高的靈敏度，變壓器保護(hù)引入比率制動(dòng)功能[4]。

在現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中，差動(dòng)保護(hù)校驗(yàn)難點(diǎn)在于比率制動(dòng)特性測(cè)試（啟動(dòng)值、速斷值、比率制動(dòng)系數(shù)）、差動(dòng)保護(hù)諧波制動(dòng)測(cè)試（諧波制動(dòng)系數(shù)）、差動(dòng)保護(hù)定點(diǎn)測(cè)試（差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間）。

3.變壓器差動(dòng)保護(hù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

3.1 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，它主要由測(cè)試控制主機(jī)、微機(jī)保護(hù)測(cè)試儀、時(shí)鐘同步GPS、裝置協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊和繼電保護(hù)裝置組成。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的軟件模塊包括自動(dòng)測(cè)試中心、測(cè)試功能模塊、保護(hù)裝置規(guī)約解析模塊、通訊模塊等模塊組成[5]。

圖2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖

3.2 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)界面

基于保護(hù)裝置以太網(wǎng)通訊接口，測(cè)試軟件與保護(hù)裝置建立通訊鏈接，通過(guò)通訊方式讀取保護(hù)裝置運(yùn)行定值單，更新測(cè)試軟件的整定值單與被測(cè)對(duì)象一致，自動(dòng)測(cè)試軟件采用整定值與測(cè)試參數(shù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)技術(shù)，差動(dòng)保護(hù)的比率制動(dòng)曲線測(cè)試、二次諧波制動(dòng)系數(shù)測(cè)試、五次諧波制動(dòng)系數(shù)測(cè)試等項(xiàng)目的測(cè)試參數(shù)自動(dòng)形成，即測(cè)試點(diǎn)定義（包括比率制動(dòng)特性曲線、搜索線參數(shù)）、測(cè)試點(diǎn)評(píng)估（默認(rèn)誤差為±5%）則完全基于通訊后的整定值自動(dòng)建立。測(cè)試界面如圖3所示：

圖3 測(cè)試界面

3.3 自動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)

以某220KV變電站主變保護(hù)設(shè)備WBH-815A為例，常見(jiàn)比率制動(dòng)特性曲線是一個(gè)拐點(diǎn)的折線或兩個(gè)拐點(diǎn)的折線，再加上門(mén)檻值、速斷部分，在Id/Ir差動(dòng)平面圖中為帶一個(gè)拐點(diǎn)的雙折線或是帶兩個(gè)拐點(diǎn)的三折線。能夠自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告如圖4所示。

圖4 測(cè)試報(bào)告

4.結(jié)論

變壓器差動(dòng)保護(hù)自動(dòng)測(cè)試方法通過(guò)對(duì)不同保護(hù)廠家主變保護(hù)調(diào)試中平衡系數(shù)算法差異性的分析，為其自動(dòng)測(cè)試需求的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)和保證，解決了目前變電站不同主變保護(hù)測(cè)試參數(shù)設(shè)置復(fù)雜，需要深入理解差動(dòng)原理，否則就無(wú)法正確做出試驗(yàn)這一難題。它大大提高了測(cè)試效率、減輕了測(cè)試人員的工作負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)

[1]張超，廖碧蓮.繼電保護(hù)測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展[J].江西電力，2006，30（5）：4-12.

[2]應(yīng)站煌，胡建斌，趙瑞東，等.繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究和設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（17）：142-146.

[3]鄭新才，丁衛(wèi)華，韓瀟，等.基于測(cè)試模板的繼電保護(hù)裝置自動(dòng)測(cè)試技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制， 2010，38（12）：69-76.

[4]李火元.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置[M].中國(guó)電力出版社.

作者簡(jiǎn)介：

陳明旭（1983—），男，浙江黃巖人，臺(tái)州供電公司工程師，主要從事變電檢修工作。

張軍達(dá)（1983—），男，浙江黃巖人，黃巖供電公司工程師，主要從事繼電保護(hù)工作。