變壓器比率差動(dòng)保護(hù)調(diào)試計(jì)算器開發(fā)及應(yīng)用

胡金理，劉曼，楊明，劉騰飛，劉鋼

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南株洲412000；2.西安交通大學(xué)，陜西西安710049)

變壓器比率差動(dòng)保護(hù)調(diào)試計(jì)算器開發(fā)及應(yīng)用

胡金理1，劉曼1，楊明1，劉騰飛2，劉鋼1

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南株洲412000；2.西安交通大學(xué)，陜西西安710049)

比率差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，原理復(fù)雜，計(jì)算步驟多。在現(xiàn)場調(diào)試過程中因參數(shù)和原理不同，每次調(diào)試需要計(jì)算大量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致耗時(shí)長，出錯(cuò)率高，給工程技術(shù)人員帶來較大困難。本文利用Android平臺開發(fā)了一款適用于比率差動(dòng)保護(hù)調(diào)試的計(jì)算器，調(diào)試類型及方法可選，無須后續(xù)升級。經(jīng)工程實(shí)踐驗(yàn)證，其計(jì)算速度快，結(jié)果正確，有效提高了現(xiàn)場調(diào)試效率。

變壓器；比率差動(dòng)；Android；計(jì)算器

變壓器差動(dòng)保護(hù)是變壓器保護(hù)的主保護(hù)，其動(dòng)作的正確性是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提。比率差動(dòng)是差動(dòng)保護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，無論是在新建變電站投運(yùn)還是狀態(tài)檢修的調(diào)試過程中，一直因原理復(fù)雜、計(jì)算步驟多而給現(xiàn)場工作帶來以下問題:

1)變壓器比率差動(dòng)保護(hù)調(diào)試參數(shù)計(jì)算過程繁瑣，現(xiàn)場調(diào)試人員往往要花長時(shí)間 (30～60 min)來完成此項(xiàng)工作，有時(shí)還難免出錯(cuò)；

2)變壓器比率差動(dòng)保護(hù)原理復(fù)雜，涉及到Y(jié)/D(D/Y)變換、相位補(bǔ)償，即使是調(diào)試經(jīng)驗(yàn)豐富的人員，現(xiàn)場對調(diào)試儀器與保護(hù)裝置之間的試驗(yàn)接線也要經(jīng)過深思熟慮后才能確定；

3)變壓器保護(hù)檢驗(yàn)周期較長，即使對變壓器比率差動(dòng)保護(hù)原理和試驗(yàn)接線有過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和掌握，長時(shí)間不接觸裝置也會(huì)造成遺忘，導(dǎo)致計(jì)算速度慢和頻繁出錯(cuò)。

有關(guān)文獻(xiàn)中介紹了基于Visual Basic或Delphi的比率差動(dòng)調(diào)試軟件，雖然能部分解決上述問題，但是在實(shí)際工作中還存在以下問題:

1)只能在電腦上運(yùn)行，無法在智能手機(jī)上安裝，不利于檢修現(xiàn)場調(diào)試；

2)只用了一種方法實(shí)現(xiàn)比率差動(dòng)計(jì)算，缺乏對比驗(yàn)證依據(jù)；

3)都是以裝置劃分算法，而不是以原理劃分算法，隨著保護(hù)廠家開發(fā)新的保護(hù)型號需要升級軟件功能。

文中提出一種新方式，在現(xiàn)場調(diào)試過程中快速、準(zhǔn)確獲得驗(yàn)證變壓器差動(dòng)保護(hù)功能所需參數(shù)，替代傳統(tǒng)手算參數(shù)方式，提高工作效率。

1 調(diào)試輔助軟件的開發(fā)

1.1 Android系統(tǒng)的介紹

隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能手機(jī)在市場上得到了極大的普及。由于Android系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢，其成為了使用最多的智能手機(jī)操作系統(tǒng)〔1－2〕。

Android平臺的開發(fā)環(huán)境Eclipse比較成熟，非常適合Java的開發(fā)，特別是其支持插件技術(shù)，有利于軟件的開發(fā)。

1.2 軟件的構(gòu)成和特點(diǎn)

利用Java語言編寫計(jì)算、邏輯程序，利用XML語言編寫人機(jī)交互界面〔3〕，在具備人機(jī)對話界面友好、數(shù)據(jù)智能判斷及主動(dòng)提示功能等功能的基礎(chǔ)上，還具有以下特點(diǎn):

1)該軟件基于Android系統(tǒng)，能在所有基于該系統(tǒng)的智能手機(jī)上運(yùn)行，方便現(xiàn)場調(diào)試工作；

2)在比率差動(dòng)調(diào)試中，由于大部分調(diào)試設(shè)備并不具備六相電流測試，所以開發(fā)的計(jì)算器主要針對三相電流調(diào)試設(shè)備，除目前常用的 “斜率法”外，將現(xiàn)在用地較多的 “求值法”也同樣用軟件實(shí)現(xiàn)，兩種方法可以相互驗(yàn)證；

3)采用原理劃分算法替代裝置劃分。因生產(chǎn)裝置的廠家眾多，算法各有所區(qū)別，但原理相同，如此可避免因新的保護(hù)裝置投入市場而引起的軟件升級問題。共設(shè)四級菜單:一級菜單按制動(dòng)電流劃分，二級菜單按變換方式劃分，三級菜單按調(diào)試方法劃分，四級菜單按比率差動(dòng)調(diào)試主變?nèi)齻?cè)劃分。

結(jié)合不同型號變壓器保護(hù)裝置的特點(diǎn)和工程應(yīng)用情況，軟件共分以下四個(gè)菜單，軟件主界面如圖1所示。

圖1 軟件操作主界面

1.3 輸入數(shù)據(jù)智能判斷

在計(jì)算器的比率制動(dòng)項(xiàng)設(shè)置了提示，在輸入“主變參數(shù)定值”和 “比率差動(dòng)定值”后，當(dāng)光標(biāo)點(diǎn)擊斜率法數(shù)據(jù)輸入界面時(shí)，軟件將給定一個(gè)輸入數(shù)據(jù)的范圍，保證所取點(diǎn)在對應(yīng)的斜率段上。

1.4 調(diào)試參數(shù)計(jì)算

軟件的核心模塊是 “比率差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)計(jì)算”模塊，在主界面中輸入 “主變參數(shù)定值”和 “比率差動(dòng)定值”后，軟件將自動(dòng)計(jì)算出 “二次額定電流和平衡系數(shù)”，在 “比率差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)計(jì)算”中有四個(gè)子菜單。

2)轉(zhuǎn)換類型。在該下拉菜單中可以選擇補(bǔ)償?shù)念愋?Y→△，△→Y。

3)調(diào)試方法。在該下拉菜單中可以選擇比率差動(dòng)保護(hù)調(diào)試的計(jì)算方法:求值法和斜率法

4)差流類型。該菜單可以選擇的比率差動(dòng)類型為高對中、高對低、中對低。

2 軟件計(jì)算實(shí)例

以110 kV美泉變電站1號變壓器差動(dòng)保護(hù)校驗(yàn)為例，裝置型號為南瑞科技 NSR691RF—D60，在 “主變參數(shù)定值設(shè)置”和 “比率差動(dòng)定值設(shè)置”中設(shè)置好參數(shù)。

2.1 比率差動(dòng) “斜率法”計(jì)算步驟

1)點(diǎn)擊 “比率差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)計(jì)算”，根據(jù)南瑞科技的NSR691RF—D60型變壓器保護(hù)說明書選擇制動(dòng)電流類型:轉(zhuǎn)換類型為Ir＝max ( Ir)， i＝2，3，4，轉(zhuǎn)換為Y→△，計(jì)算方法為斜率法，差流類型為高對低。

2)在高壓側(cè)A相 (Ah)中的高對低1和高對低2分別輸入 “1.5 A” 和 “4 A”， 點(diǎn)擊 “計(jì)算”，軟件自動(dòng)計(jì)算出差流平衡時(shí)的低壓側(cè)A相電流(Al):1.816 A和4.842 A，以及差流平衡時(shí)高壓側(cè)補(bǔ)償電流:1.816 A和4.842 A，圖中的角度為保護(hù)校驗(yàn)儀器上該電流值輸入時(shí)對應(yīng)的電流相位，如圖2所示。將 “高對低1”和 “高對低2” 這兩點(diǎn)的高、低壓側(cè)電流幅值和相位分別輸入保護(hù)校驗(yàn)儀器，此時(shí)裝置上差動(dòng)電流顯示為0。

圖2 差流為0的輸入值

3)對于 “高對低1”和 “高對低2”，分別逐步升高高壓側(cè)A相 (Ah)中的電流，直到差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，把差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)對應(yīng)的高壓側(cè)A相(Ah)電流值 (2.7 A和7.6 A)再次輸入到 “高壓側(cè)A相 (Ah)”中，點(diǎn)擊 “計(jì)算”，此時(shí)軟件將自動(dòng)計(jì)算出差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí) “高對低1”和 “高對低2”分別對應(yīng)的 “差動(dòng)電流”和 “制動(dòng)電流”，以及曲線斜率值，如圖3所示。

圖3 差動(dòng)動(dòng)作時(shí)的計(jì)算結(jié)果

4)比較差動(dòng)電流的動(dòng)作值，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際動(dòng)作值一致。

2.2 比率差動(dòng) “求值法”計(jì)算步驟

為驗(yàn)證其正確性，以 “斜率法”中差動(dòng)動(dòng)作時(shí)的制動(dòng)電流為動(dòng)作曲線上該點(diǎn)的橫坐標(biāo)。

1)計(jì)算制動(dòng)電流值。將斜率法計(jì)算出的1.559 A的制動(dòng)電流換算成為基準(zhǔn)電流 (高壓側(cè)二次額定電流)的倍數(shù) (1.559/1.64＝0.95Ie)。

2)依次輸入G1，G2，K1，K2和該制動(dòng)電流的數(shù)值，軟件將計(jì)算出曲線上以該數(shù)值為橫坐標(biāo)(制動(dòng)電流)時(shí)的高低壓側(cè)各相電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作臨界值，如圖4所示。

圖4 比率差動(dòng)動(dòng)作臨界值1

3)將另一制動(dòng)電流換算成基準(zhǔn)電流的倍數(shù)(4.388/1.64＝2.68Ie)，輸入后動(dòng)作臨界點(diǎn)如圖5所示。

圖5 比率差動(dòng)動(dòng)作臨界值2

將求值法的計(jì)算結(jié)果圖4、圖5與圖3中的數(shù)據(jù)比較，計(jì)算結(jié)果一致，輸入該數(shù)值時(shí)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，完成了求值法對斜率法的驗(yàn)證。

3 結(jié)語

開發(fā)適用于Android平臺的變壓器比率差動(dòng)保護(hù)調(diào)試計(jì)算器，以其智能性、準(zhǔn)確性、便捷性替代傳統(tǒng)人工計(jì)算，有效地縮短了現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間。下一步將著眼拓展該計(jì)算器適用保護(hù)范圍，進(jìn)一步優(yōu)化、完善其他配套功能。

〔1〕吳立勇，丁作文.基于Android系統(tǒng)的手機(jī)計(jì)算器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 〔J〕.電子技術(shù) (上海)，2014(4):58-60.

〔2〕詹成國，朱偉，徐敏.基于Android的測控裝置人機(jī)界面的設(shè)計(jì)與開發(fā) 〔J〕.電力自動(dòng)化設(shè)備，2012，32(1):119-122.

〔3〕Nicholas C.Zakas JavaScript高級程序設(shè)計(jì) (第3版).北京:人民郵電出版社.2012.

〔4〕北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司.CSC-326系列數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置說明書 〔Z〕.2015.

〔5〕國電南京自動(dòng)化股份有限公司，南京新寧電力技術(shù)有限公司.PST—1200系列110 kV電壓等級電壓等級數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置說明書 〔Z〕.2012.

〔6〕南京南瑞繼保電氣有限公司.RCS-978型變壓器成套保護(hù)裝置110 kV版說明書 〔Z〕.2014.

〔7〕深圳南瑞科技有限公司，深圳南京自動(dòng)化研究所.ISA-300變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)使用說明書 〔Z〕.2008.

Development and Application of Debugging Calculator of Transformer Ratio Differential Protection

HU Jinli1， LIU Man1， YANG Ming1， LIU Tengfei1， LIU Gang1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Zhuzhou Power Supply Company， Zhuzhou 412000， China；2.Xi'an Jiaotong University， Xi'an 710049， China)

Ratio differential protection is the main protection of the transformer，and its principle is complex and calculation steps are more.Because of the different parameters and principles，it need calculating a large number of data in the field debugging process every time.As a result，there are a lot of wasted time and some inevitable mistakes and it brings greater difficulties to the engineering technical personnel.In this paper，the Android platform is used to develop a computer which can be used in the ratio differential protection.The debug type and method of the computer are optional and there is no need to subsequent upgrades.It is proved that the calculation speed is fast and the result is correct in practice.

transformer； ratio differential； Android； calculator

TM77

B

1008-0198(2017)05-0036-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.009

2017-02-27

胡金理(1983)，男，漢族，湖南婁底人，工程師，目前研究方向?yàn)槔^電保護(hù)。