主變差動極性測試軟件開發(fā)

代偉

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局，云南 大理 671000)

主變差動極性測試軟件開發(fā)

代偉

(云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局，云南 大理 671000)

變壓器及差動保護(hù)裝置投入運(yùn)行之前需要進(jìn)行帶負(fù)荷測試極性工作。基于Matlab GUI平臺開發(fā)出來的差動極性測試軟件，可以大大減少變壓器及差動保護(hù)裝置投入運(yùn)行時間。

變壓器差動TA極性；Excel；Matlab；GUI

0 前言

規(guī)程規(guī)定：對新安裝的裝置，如果對電流、電壓的相互間相位、極性有嚴(yán)格要求，在投運(yùn)之前必須用一次電流及工作電壓接入該裝置對其相別、相位關(guān)系以及所保護(hù)的方向是否正確以及接到電流差動保護(hù) (母線、發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等的差動保護(hù))回路中的各組電流回路的相對極性關(guān)系及變比是否正確加以檢驗(yàn)和判定[1]。

在實(shí)際工作中，主變壓器投運(yùn)之前的帶負(fù)荷差動TA二次極性測試工作顯得越來越重要。傳統(tǒng)測試方法是手動計(jì)算差動電流、繪制六角圖以及判斷TA二次極性，這樣做依賴于個人經(jīng)驗(yàn)，容易受主觀因素的影響，工作效率不高。基于Matlab GUI開發(fā)出來的差動TA二次極性測試軟件，可以大大減少變壓器及差動保護(hù)裝置投運(yùn)時間。

1 變壓器差動極性測試原理

1.1 變壓器差動保護(hù)的原理

差動保護(hù)是利用基爾霍夫電流定理工作的，是按比較各側(cè)電流大小和相位而構(gòu)成的[2]。變壓器正常工作或區(qū)外故障時，將其看作理想變壓器，流入變壓器的電流和流出電流 (折算后的電流)相等，流過差動回路的電流為零，差動繼電器不動作。變壓器內(nèi)部故障時，兩側(cè) (或三側(cè))向故障點(diǎn)提供短路電流，差動回路流過的二次電流和正比于故障點(diǎn)電流，差動繼電器動作。

1.2 TA二次回路的極性

電流互感器一、二次側(cè)各有兩個引出端子。引出端子有極性標(biāo)記 (通常采用減極性標(biāo)記)，必須正確測試TA極性并正確接線。任何一側(cè)的引出端子接錯線，都會使二次電流相位變化180度，影響測量儀表和繼電保護(hù)裝置的正確動作。

圖1 TA回路的極性關(guān)系圖

如圖1所示，L1，L2是TA的一次引出端子，S1，S2是TA的二次引出端子，TA出廠時通常L1和S1標(biāo)記為同極性。通常TA一次接線時，L1接母線側(cè)，L2接線路側(cè)；TA二次接線時，S1接保護(hù)裝置TA的極性端，S2接非極性端。一般來說，以流出母線為一次電流的參考正方向，流進(jìn)保護(hù)裝置TA二次極性端的方向?yàn)槎坞娏鞯膮⒖颊较颉＿@樣接線的目的，是為了保證TA一次和二次回路電流參照方向的一致性[3]。

1.3 傳統(tǒng)的極性測試原理

變電站主變壓器及其差動保護(hù)裝置在投入運(yùn)行之前，施工單位及供電局會組織繼電保護(hù)人員對差動及其后備保護(hù)回路TA二次極性進(jìn)行檢查，只有當(dāng)繼電保護(hù)工作人員判斷出TA極性無誤后主變壓器及其保護(hù)裝置才能正式投入運(yùn)行。傳統(tǒng)的手動計(jì)算差流方法是把用鉗形相位表測到的數(shù)據(jù)采用采用公式 (1)進(jìn)行相量計(jì)算。手動尺規(guī)作差動相量圖是為了直觀地觀察差動TA二次極性，而判斷方法則如式 (2)所示，假設(shè)當(dāng)時的實(shí)際潮流方向是從高壓側(cè)流向低壓側(cè)，對于式(2)的情況，則判斷極性結(jié)果為：高壓側(cè)極性正確，中壓側(cè)極性接反，低壓側(cè)極性接反。如果是其它情況，可依次類推。

式 (1)中Icd表差流，IaH、IaM、IaL分別表示A相高、中、低壓側(cè)電流，nH、nM、nL分別表示高、中、低壓側(cè)TA變比，k1、k2分別表示變壓器變比。式 (2)中PH、PM、PL分別表示高、中、低壓側(cè)有功功率。

2 開發(fā)方案

2.1 matlab與GUI

Matlab是主要面對科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。Matlab GUI是Matlab的人機(jī)交互圖形化用戶界面。

Matlab具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、判斷、特別是繪圖功能。所以本軟件選擇matlab作為開發(fā)工具，借助matlab GUI平臺開發(fā)出一款簡單實(shí)用的應(yīng)用軟件，完成主變壓器及其差動保護(hù)裝置投入運(yùn)行之前要進(jìn)行的差動極性測試工作的微機(jī)化、自動化處理。

2.2 基本功能

測試差動回路TA二次極性時，需用鉗形電流表讀取相關(guān)電流幅值和相位 (通常不僅要測試差動回路TA極性，還需測試后備保護(hù)、測控、電度表屏TA極性)，把電流數(shù)據(jù)填入excel表格。把TA變比、變壓器變比和潮流數(shù)據(jù)填入相應(yīng)excel表格，方便matlab數(shù)據(jù)調(diào)用。在輸入輸出方面，由于matlab可以采用readxls()和 writexls ()這兩個函數(shù)對excel的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和寫入，這樣matlab GUI可輕松地從excel得到原始電流數(shù)據(jù)，利用matlab強(qiáng)大的功能完成在主變壓器差動TA二次極性測試中需要做的以下工作：

1)利用readxls()函數(shù)讀取excel數(shù)據(jù)的返回值，快速完成相量計(jì)算，得出差動電流的幅值和相位，再把計(jì)算得到的數(shù)據(jù)用函數(shù)writexls()寫入到excel文件中或者顯示到新的窗口里。

2)用compass()函數(shù) (俗稱羅盤圖)，畫差流相量圖，在matlab GUI主界面用一個axes坐標(biāo)軸來顯示差流相量圖，用text()函數(shù)標(biāo)注。

3)用readxls()讀取excel電流數(shù)據(jù)返回值形成有功功率結(jié)合 “if-else-end”語句判斷TA二次極性，再把判斷結(jié)果數(shù)據(jù)寫入到excel文件中或者顯示到新的GUI窗口。計(jì)算得到的有功功率和潮流方向要一致，極性才正確，極性不一致的一側(cè)就判為接反。

2.3 附加功能

在完成matlab GUI在主變壓器差動TA二次極性測試中的基本功能后，還需增加一些附加功能。比如差流相量圖縮放、保存、清除以及讀數(shù)據(jù)按鈕。

附加按鈕的功能實(shí)現(xiàn)跟基本功能按鈕一樣要用到Callback(回調(diào)函數(shù))。注意由guide創(chuàng)建的每個控件在M文件里的回調(diào)函數(shù)里對應(yīng)一個唯一的Tag值，GUI在調(diào)用每個Callback時，都是以Tag值為標(biāo)簽的。特別是讀數(shù)據(jù)這個按鈕，在其Callback(回調(diào)函數(shù))里用 figure()新建一個GUI窗口，在新的窗口下，用 uipanel(面板)、uibuttongroup(按鈕組)、uicontrol(用戶接口控制，可以把它的屬性 “Style”設(shè)置為按鈕、下拉菜單、列表框、文本等)對象，并通過設(shè)置他們的屬性來顯示原始數(shù)據(jù)和極性判斷結(jié)果數(shù)據(jù)。在新的figure窗口下用函數(shù)產(chǎn)生的按鈕、下拉菜單、列表框、文本等的功能函數(shù)的Tag值因?yàn)闆]有保存在主函數(shù)的handles結(jié)構(gòu)體內(nèi)，是不能直接調(diào)用的，調(diào)用方法之一是采用把需調(diào)用到的句柄聲明為全局變量[4]。

3 結(jié)束語

本文基于matlab GUI平臺開發(fā)設(shè)計(jì)了一款針對主變壓器差動TA二次極性測試工作的軟件。使用編程的手段對傳統(tǒng)的工作方法進(jìn)行了改進(jìn)，規(guī)范了現(xiàn)場主變壓器差動TA二次極性測試工作流程。只要將負(fù)荷和測得數(shù)據(jù)填入excel表格，就可以實(shí)現(xiàn)自動計(jì)算差流、自動繪制差流相量圖功能，還補(bǔ)充了差流相量圖的保存、清除和縮放，以及讀數(shù)據(jù)等功能，完全達(dá)到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的全自動處理。經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)證，本軟件計(jì)算得到結(jié)果快速準(zhǔn)確有效，，已在局內(nèi)部推廣使用。

[1] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.DL/T995-2006繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗(yàn)規(guī)程 [M].北京：中國電力出版社，2006.

[2] 國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答[M].北京：中國電力出版社，1997.

[3] 張建立，韓鵬飛.變壓器差動保護(hù)帶負(fù)荷校驗(yàn)方法 [J].華中電力，2009，02.

[4] 羅華飛.MATLAB GUI設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)手記 (第二版) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012，02.

Development of Transformer Polarity Test Software Based on MATLAB GUI

DAI Wei
(Dali Electric Power Supply Bureau，Dali，Yunnan 671000，China)

Transformer and differential protection devices need test polarity with the load，This paper is to study a piece of differential polar test software based on Matlab GUI.It can reduce significantly the operational time of transformer differential protection devices.

TA polarity of the transformer differential；Excel；Matlab；GUI

TM76

B

1006-7345(2015)06-0007-02

2015-07-28

代偉 (1986)，男，繼電保護(hù)高級工，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局，從事繼電保護(hù)工作 (e-mail)dwyhzyq＠126.com。