基于保信系統(tǒng)的帶負(fù)荷測試方法

張樹培，余多

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司保山供電局，云南 保山 678000)

0 前言

帶負(fù)荷測試相對常規(guī)，但系統(tǒng)內(nèi)還是發(fā)生過由于帶負(fù)荷測試不到位，未能及時發(fā)現(xiàn)CT極性、變比存在問題最終導(dǎo)致事故事件的發(fā)生。利用保信系統(tǒng)采集到的二次設(shè)備信息自動完成帶負(fù)荷測試并輸出結(jié)果，將有利于提高負(fù)荷測試工作效率。

1 帶負(fù)荷測試的意義和方法

1.1 帶負(fù)荷測試的意義

常見的CT極性和變比檢查方法有CT本體試驗、一次電流回路通流試驗、交流電流系統(tǒng)檢驗[2]和帶負(fù)荷測試。

CT本體試驗在電流互感器安裝完成后開展，主要包括保護(hù)級繞組的極性變比試驗和測量級繞組的角比差試驗，能從互感器本體的角度保障極性變比正確；一次電流回路通流試驗在二次回路接入設(shè)備完畢后開展，主要通過對CT一次繞組通流后檢查二次各繞組的電流情況，能從間隔的角度保障極性變比正確；交流系統(tǒng)檢驗在前兩步完成后開展，主要通過在一次設(shè)備上正確設(shè)置短路點和提供合理的電流電壓來模擬帶負(fù)荷測試，從全站的角度保障極性變比正確；帶負(fù)荷測試則是在二次設(shè)備驗收投產(chǎn)時開展，依據(jù)各二次繞組電壓電流的相位關(guān)系和一次潮流情況，判斷極性變比的正確性。

1.2 常規(guī)帶負(fù)荷測試方法

帶負(fù)荷測試通常運用相位伏安表分別在電流互感器各保護(hù)繞組、測量繞組、計量繞組所接裝置的屏柜端子上進(jìn)行測量，以同一相母線電壓為參考，記錄各電流的大小和滯后電壓的角度，并繪制向量圖，通過與調(diào)度明確負(fù)荷性質(zhì)、一次電流值、有功功率和無功功率來判斷CT各繞組二次回路的極性、變比是否正確[12]。

2 帶負(fù)荷測試可行性和測試范圍

2.1 帶負(fù)荷測試的可行性分析

在帶負(fù)荷測試過程中為了保證測量精度、減小測量誤差，要求電流達(dá)到電流互感器額定電流的 10%，并在負(fù)荷穩(wěn)定時進(jìn)行[4]，參考文獻(xiàn)11中規(guī)定微機(jī)保護(hù)裝置交流電流的采樣在（0.05～20.00） ΙN， 或（0.1～40.00） ΙN 范 圍內(nèi)有誤差要求，所以利用保護(hù)裝置完成帶負(fù)荷測試可行；由于測控裝置和計量裝置對采樣精度的要求一般高于保護(hù)裝置，所以在上述二次設(shè)備完成出廠檢驗和現(xiàn)場驗收后，通過讀取裝置內(nèi)部采樣來完成帶負(fù)荷測試是可行的，并且比采用儀表測試更加簡單和實用。變電站現(xiàn)場的帶負(fù)荷測試大多是結(jié)合儀表測量結(jié)果和二次設(shè)備采樣結(jié)果來共同分析和驗證CT極性與變比的正確性。

2.2 帶負(fù)荷測試數(shù)據(jù)與接入保信系統(tǒng)情況

以圖1所示的220 kV線路CT二次繞組典型配置為例進(jìn)行分析：

圖1 220 kV線路CT二次繞組典型配置

圖1共8個二次CT繞組，CT的第一至第四繞組接入保護(hù)裝置，開展帶負(fù)荷測試時需要各臺保護(hù)裝置的模擬電流和模擬電壓的幅值與相位，由于保護(hù)裝置采集的模擬量[8]有要求，這些數(shù)據(jù)通過保信鏈路上傳保信系統(tǒng)，能從保信系統(tǒng)中獲得。對于專門接入安穩(wěn)裝置或故障錄波裝置的繞組，只能通過傳統(tǒng)的方法進(jìn)行帶負(fù)荷測試檢查。

CT的第七繞組接入測控裝置，開展帶負(fù)荷測試需要裝置的電流、有功功率和無功功率，這些遙測量通過遠(yuǎn)動鏈路傳入EMS，隨著調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和二次安防系統(tǒng)的建設(shè)完善，使繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)和調(diào)度自動化一體化建設(shè)具備了實施條件，目前已有供電局建立保信與EMS一體化系統(tǒng)部署在安全Ⅰ區(qū)[1]，基于這種系統(tǒng)模型，測控裝置在開展帶負(fù)荷測試所需要的信息也能通過保信系統(tǒng)來取得。

CT的第八繞組接入計量設(shè)備，開展帶負(fù)荷測試需要電能表的有功（+）、有功（-）、無功（+）和無功（-），目前這些數(shù)據(jù)已存在于廠站的采集終端中，通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上送至四合一計量自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)部署在安全Ⅱ區(qū)，并未設(shè)計將其與保信系統(tǒng)相連，所以目前計量回路只能用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行帶負(fù)荷測試。

綜上所述，在保信系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)一體化建設(shè)的背景下，可以運用保信系統(tǒng)自動完成CT保護(hù)繞組和測控繞組帶負(fù)荷測試檢查，對于獨立用于安穩(wěn)或故障錄波裝置的保護(hù)級繞組和計量繞組仍需人員現(xiàn)場測試。

3 帶負(fù)荷測試的方法和流程

3.1 帶負(fù)荷測試的方法

基于保信系統(tǒng)進(jìn)行帶負(fù)荷測試的主要方法是在保信系統(tǒng)能夠?qū)λ斜Ｗo(hù)裝置和測控裝置進(jìn)行監(jiān)測的前提下，通過提取待測間隔所在母線上所有單元的測控電流數(shù)據(jù)，用計算大差電流的方式初步判斷測控繞組極性變比正確；通過提取保護(hù)裝置內(nèi)部差流，經(jīng)計算初步判斷保護(hù)繞組的極性變比正確。最后系統(tǒng)提取一定周期的保護(hù)裝置模擬量進(jìn)行功率計算，并將計算結(jié)果與從測控裝置提取的功率量進(jìn)行比對，運用類似常規(guī)帶負(fù)荷測試的分析方法來判斷測量、保護(hù)繞組二次回路極性變比正確。

圖2 測試流程

3.2 基于保信系統(tǒng)進(jìn)行帶負(fù)荷測試的流程

基于保信系統(tǒng)進(jìn)行帶負(fù)荷測試的流程如圖2所示，在判斷保信系統(tǒng)獲得的采樣信息完整后，按照測試方法，先通過計算初步判斷測量繞組與保護(hù)繞組的二次回路是否存在問題，在測控繞組和保護(hù)繞組無明顯錯誤后再對保護(hù)裝置電流電壓采樣值進(jìn)行功率計算，將所得結(jié)果與測控裝置功率量進(jìn)行對比，進(jìn)一步判斷CT二次保護(hù)繞組和測控繞組接線正確。

3.3 測量回路極性判別步驟說明

測量回路極性判別邏輯是運用正常情況下任意母線上流入和流出的一次電流之為零來設(shè)計的。因為主流的測控裝置自帶一次電流的遙測量（一次電流值=二次電流采樣值×基準(zhǔn)變比），同時裝置內(nèi)部電流采樣值是以母線電壓A相作為參考向量的，所以母線正常運行時，利用式(1)所示的類似母線保護(hù)大差電流的計算方法，將母線上的所有進(jìn)出間隔一次電流分相進(jìn)行矢量求和計算。

理論上差流為零，若待測間隔CT測量繞組的二次回路存在極性接反，則用母線所有間隔測控裝置計算的大差電流將不為零，該電流約等于2倍的待測間隔一次電流；若待測間隔CT測量繞組二次回路存在變比錯誤（常見的是因CT抽頭引錯或裝置參數(shù)設(shè)置導(dǎo)致變比擴(kuò)大1倍或縮小一倍），則用母線所有間隔測控裝置計算的大差電流也不為零，該電流約等于0.5至1倍的待測間隔一次電流?？紤]變比極性錯誤造成的差流電流的影響和綜合誤差并留一定的可靠裕度，將測量回路極性初步判別邏輯設(shè)置為：

當(dāng)母線所有間隔的一次大差電流大于或等于0.4倍待測間隔的一次電流時，可初步判斷CT測量繞組的二次回路存在問題。

3.4 保護(hù)裝置差流判別步驟

當(dāng)設(shè)備正常運行時，線路保護(hù)的差動電流和母線差動保護(hù)的大差電流、小差電流很小，幾乎為零，所以運用保護(hù)裝置差流初步判別保護(hù)繞組極性時，主要是通過調(diào)取線路保護(hù)差動電流和母線保護(hù)裝置內(nèi)的大差電流、Ⅰ母小差電流和Ⅱ母小差電流，依據(jù)差流是否超過零漂值來判斷CT保護(hù)繞組的接線是否存在問題，根據(jù)保護(hù)裝置說明書內(nèi)差動保護(hù)的技術(shù)參數(shù)，將判斷邏輯設(shè)置為：

在帶負(fù)荷測試過程中，當(dāng)線路保護(hù)裝置和母線保護(hù)裝置內(nèi)所有差流的計算值中任一相大于0.04A時，即可初步判定CT保護(hù)回路的極性或變比存在問題，該判斷方法簡單直接。但需要指出的是，由于現(xiàn)場母線保護(hù)裝置的基準(zhǔn)變比通常選所有支路的最大變比，這就導(dǎo)致在回路極性或變比出現(xiàn)問題而負(fù)荷又較小的情況下差流變化不明顯，因此該步驟僅作為初步判據(jù)。

3.5 判斷保護(hù)回路與測量回路步驟

常規(guī)帶負(fù)荷測試方法最核心的步驟是將二次回路功率計算結(jié)果與實際潮流大小、方向作對比分析，因此在初步判斷CT的測控繞組和保護(hù)繞組無明顯問題后，需利用保護(hù)裝置采集模擬量進(jìn)行功率計算，并將計算結(jié)果與測控裝置功率采樣對比后來進(jìn)一步判斷CT測量及保護(hù)繞組二次回路是否存在問題。

調(diào)取保護(hù)裝置采集的N個周波的電流和電壓量，先計算出二次有功和無功功率，然后運用式(4)計算測控裝置內(nèi)這N個周波的有功和無功功率平均值。：

由于測控裝置對功率的計量等級為0.5級，其精度高于保護(hù)裝置，保護(hù)裝置交流電流在0.1 ΙN至40 ΙN 范圍內(nèi)，相對誤差不大于2.5%、交流電壓在0.01 UN至1.5 UN 范圍內(nèi)，相對誤差不大于2.5%[11]，這里近似將測控裝置二次功率視為標(biāo)準(zhǔn)值，保護(hù)裝置經(jīng)矢量計算得到的二次功率相對誤差近似取交流電流、電壓相對誤差之和5%，設(shè)計功率判別邏輯為：

式(5)中，Pb和PC分別為保護(hù)裝置計算的有功功率和測控裝置采集的有功功率，Qb和QC分別為保護(hù)裝置計算的無功功率和測控裝置采集的無功功率。

通過將各臺將保護(hù)裝置計算得出的二次功率與測控裝置內(nèi)部的二次功率進(jìn)行對比，若誤差大于5%，則判定CT的保護(hù)回路和測控回路存在問題，無論測試結(jié)果正確與否，系統(tǒng)都要輸出保護(hù)裝置功率的計算結(jié)果與六角圖，現(xiàn)場人員可以此為參考進(jìn)一步完善其他繞組的帶負(fù)荷測試工作。

4 結(jié)束語

采用本文提出的基于保信系統(tǒng)的帶負(fù)荷測試方法，可以得出CT保護(hù)繞組二次回路與測控繞組二次回路的帶負(fù)荷測試結(jié)果，保證設(shè)備投運后保護(hù)正確動作和潮流的正確顯示，有效管控住主要電網(wǎng)風(fēng)險，同時自動測試結(jié)果還有助于現(xiàn)場人員開展進(jìn)一步檢查，如測試結(jié)果正確后，可以運用六角圖與故障錄波裝置內(nèi)矢量圖進(jìn)行對比判斷接入故障錄波裝置的CT繞組是否正確，也可以運用功率的計算結(jié)果對比電能表內(nèi)有功和無功功率的采集來判斷接入電能表的CT計量繞組是否正確，當(dāng)顯示自動測試結(jié)果錯誤時，還可根據(jù)該結(jié)果快速定位保護(hù)或測控回路故障位置，提高處理效率。