變壓器差動保護自動測試方法的研究

【摘要】變壓器是電力系統不可缺少的重要電氣設備，作為變壓器主保護的差動保護，變壓器現場檢驗是繼電保護檢驗工作的重要組成部分，也是難點之一。差動保護原理雖簡單，但其試驗的設置和接線復雜，試驗人員需要計算正確的比例系數和正確的接線才能做出試驗，對于保護檢測人員更新換代比較快，需要懂得其參數設置的原理，無疑是一大難點。本文通過闡述及分析變壓器差動保護現場檢驗的自動測試技術這一實現過程，為相關技術人員提供一種便利的檢驗手段和思路。

【關鍵詞】變壓器差動保護；自動測試；繼電保護

1.概述

近年來，微機型繼電保護測試儀已廣泛應用于繼電保護裝置測試，提高了繼電保護裝置測試水平[1]。而變壓器是電力系統不可缺少的重要電氣設備，它發生故障對供電可靠性和系統安全運行帶來嚴重的影響。當電網一次設備發生故障時，保護裝置動作必須正確，迅速切除故障。防止事故擴大，造成大面積停電，以保證電力系統運行中的安全與穩定對于變壓器的保護裝置的校驗，基本上采用人工的校驗方式，傳統的測試工作量大且效率低下，還常常出現人為過失問題，開發具有智能化繼電保護系統自動化測試功能的系統已成為一種趨勢[2][3]。

本文在分析變壓器差動保護原理的基礎上，提出了一種新型閉環智能自動測試系統，并在相應變壓器型號上得到了驗證，結果表明該系統較傳統測試方法具有便捷、準確等特點，大大降低了工作強度。

2.差動保護原理

差動保護廣泛用于變壓器主保護，不但能夠正確區分區內外故障，而且不需要與其它元件保護配合，可以無延時地切除區內各種故障，具有獨特的優點，其運行情況直接關系到變壓器安危。

差動保護是利用基爾霍夫電流定律工作，當變壓器正常工作或區外故障時，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，保護不動作。當變壓器區內故障時，流入變壓器電流和流出電流（折算后電流）之間的差動電流很大，當大于保護裝置的整定值時，差動保護動作。為了在變壓器區外故障時差動保護有可靠的制動作用，同時在外部故障時有較高的靈敏度，變壓器保護引入比率制動功能[4]。

在現場檢驗中，差動保護校驗難點在于比率制動特性測試（啟動值、速斷值、比率制動系數）、差動保護諧波制動測試（諧波制動系數）、差動保護定點測試（差動保護動作時間）。

3.變壓器差動保護自動測試系統

3.1 自動測試系統的硬件和軟件結構

自動測試系統硬件結構如圖1所示，它主要由測試控制主機、微機保護測試儀、時鐘同步GPS、裝置協議轉換模塊和繼電保護裝置組成。

圖1 系統硬件結構圖

自動測試系統的軟件結構如圖2所示，自動測試系統的軟件模塊包括自動測試中心、測試功能模塊、保護裝置規約解析模塊、通訊模塊等模塊組成[5]。

圖2 系統軟件結構圖

3.2 自動測試系統界面

基于保護裝置以太網通訊接口，測試軟件與保護裝置建立通訊鏈接，通過通訊方式讀取保護裝置運行定值單，更新測試軟件的整定值單與被測對象一致，自動測試軟件采用整定值與測試參數自動關聯技術，差動保護的比率制動曲線測試、二次諧波制動系數測試、五次諧波制動系數測試等項目的測試參數自動形成，即測試點定義（包括比率制動特性曲線、搜索線參數）、測試點評估（默認誤差為±5%）則完全基于通訊后的整定值自動建立。測試界面如圖3所示：

圖3 測試界面

3.3 自動測試實驗

以某220KV變電站主變保護設備WBH-815A為例，常見比率制動特性曲線是一個拐點的折線或兩個拐點的折線，再加上門檻值、速斷部分，在Id/Ir差動平面圖中為帶一個拐點的雙折線或是帶兩個拐點的三折線。能夠自動生成實驗報告，實驗報告如圖4所示。

圖4 測試報告

4.結論

變壓器差動保護自動測試方法通過對不同保護廠家主變保護調試中平衡系數算法差異性的分析，為其自動測試需求的實現提供了基礎和保證，解決了目前變電站不同主變保護測試參數設置復雜，需要深入理解差動原理，否則就無法正確做出試驗這一難題。它大大提高了測試效率、減輕了測試人員的工作負擔。

參考文獻

[1]張超，廖碧蓮.繼電保護測試技術現狀及其發展[J].江西電力，2006，30（5）：4-12.

[2]應站煌，胡建斌，趙瑞東，等.繼電保護裝置自動測試系統研究和設計[J].電力系統保護與控制，2010，38（17）：142-146.

[3]鄭新才，丁衛華，韓瀟，等.基于測試模板的繼電保護裝置自動測試技術研究與實現[J].電力系統保護與控制， 2010，38（12）：69-76.

[4]李火元.電力系統繼電保護及自動裝置[M].中國電力出版社.

作者簡介：

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

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