變壓器差動保護帶負荷自動化試驗裝置的研制

閆立偉，徐 剛，章炳泉，方晨曦，汪偉東，項文闊

（國網浙江杭州市余杭區供電有限公司，杭州 311100）

變壓器差動保護帶負荷自動化試驗裝置的研制

閆立偉，徐 剛，章炳泉，方晨曦，汪偉東，項文闊

（國網浙江杭州市余杭區供電有限公司，杭州 311100）

變壓器差動保護帶負荷試驗是確保變壓器差動保護各側電流互感器二次回路接線正確，防止變壓器差動保護誤動、拒動的重要試驗步驟。針對當前帶負荷試驗方式下人工計算強度大、試驗時間長、試驗結果存在誤差等問題，研制了1種自動化試驗裝置，用微機計算替代人工計算，以期達到減少作業時間、提高工作效率的目的。經檢測和驗證達到了相關要求。

變壓器；差動保護；帶負荷試驗；自動化試驗裝置；作業時間

0 引言

變壓器差動保護是變壓器的主保護，用于快速切除變壓器繞組內部及其引出線上發生的各種短路及接地故障。如果變壓器各側電流互感器二次回路接線正確，那么變壓器正常運行及外部故障時，差動電流為不平衡電流，其值接近于零，通常可忽略不計。因此新增或者更換變壓器的電流互感器，或進行電流互感器二次改接線以及變壓器差動保護裝置更換等工作時，必須在工作完成后按照調度規程規定做變壓器差動保護帶負荷試驗，以確保變壓器差動保護各側電流互感器二次回路接線正確，防止變壓器差動保護因電流回路二次接線錯誤而誤動或拒動。

1 現有試驗方法存在的問題

現有的變壓器差動保護帶負荷試驗方法為采用伏安相位儀量取變壓器差動保護各側電流，然后根據變壓器差動保護差流計算公式進行人工計算，得出差動電流值，最后根據差動電流值的有無來確定變壓器差動保護電流回路二次接線是否正確。

變壓器差動保護帶負荷試驗使用伏安相位儀采集二次電流值，目前的相位儀大多數只有3個電流接口，因此每次作業至少要量取2次電流來獲取變壓器各側電流數據。雖然變壓器差動保護帶負荷試驗一般采用投入固定負載的方式，比如在變壓器低壓側母線上單投1臺電容器，此時負荷電流基本不會變化。但由于常規伏安相位儀精度較低，在不同時間讀取相近數據存在較大量值偏差，會影響測試結果。

另一方面，現有試驗裝置無法同時顯示各側三相電流，不具備在1個相量圖中分析的功能，繼保人員要有比較深厚的理論功底和豐富的實踐經驗才能得出變壓器各側相量圖分析試驗結果。

為此，開發了1套微機式變壓器保護帶負荷自動化試驗裝置，裝置同時對變壓器高低側電流進行采樣，將各側電流的6角圖直接顯示在液晶屏上，顯示直觀明了。輸入變壓器及電流互感器的變比和接線組別等信息，利用可快速計算的微型處理器，通過內部編寫好的程序計算出差動電流，直接判斷出結果，從而降低了工作人員的作業強度，縮短了工作時間，有效提高了工作效率。

2 裝置原理

裝置硬件原理如圖1所示，主要包含數據處理部分、電源部分、采樣部分、人機對話接口部分等4個組成部分。

圖1 裝置硬件原理

2.1 數據處理部分

微處理器是微機型裝置的核心，好的微處理器不僅關系到裝置的數據處理速度，更關系到裝置的操作性。通過對幾組微處理器的對比，決定選擇價格低廉、開發成本相對較低且功耗也較低的ARM型微處理器。

2.2 電源部分

為攜帶方便，裝置采用充電電池作為電源。鋰電池體積小、質量輕、損耗低、能量密度大，沒有記憶效應，因此采用可充電鋰電池作為電源。

2.3 采樣部分

如果采用同時采集電壓、電流并以電壓為相位基準的電量采集方式，電流相位隨著時間波動小，因此裝置采用同時采集電壓電流的電量采集方式。

通過分析發現，鉗型電流變送器型探頭不僅精度高，并且與差動保護電流回路實現了電的隔離，不會對人身安全及設備造成危害，因此決定采用鉗型電流變送器型電流探頭。

2.4 人機對話接口部分

為了方便人機對話，便于設置參數和對裝置進行操作，裝置采用了觸摸屏，作業人員即使不經過培訓也可以直接操作。

試驗裝置工作流程如圖2、圖3所示。

圖2 數據采集計算流程

圖3 裝置總流程

3 裝置驗證

3.1 裝置精度測試

為驗證試驗裝置的精度，用1臺輸出電流精度為0.1 s級的丹迪克繼電保護測試儀對裝置進行了測試，表1、表2和表3為測試結果，可以看出，電流幅值誤差小于0.5%，電壓幅值誤差小于0.5%，相位誤差小于1°。

3.2 可靠性及試驗用時模擬測試

為了驗證裝置的可靠性及帶負荷試驗用時，進行了10次模擬試驗。試驗時，通過繼電保護測試儀輸出6路電流，模擬1臺容量為50 MVA、變比為110 kV/10.5 kV的變壓器在0.5倍額定功率下正常工作時的工況。10次試驗中，模擬4次電流回路接線正確，6次電流回路接線錯誤，試驗結果如表4所示，結果表明裝置能夠正確判斷電流互感器是否錯接。10次模擬試驗的平均試驗時間為9．46 min，較以往作業時間減少46．54 min。

表1 電流幅值精度測試 A

表2 電流相位精度測試

表3 電壓精度測試 V

4 結語

變壓器差動保護帶負荷自動化試驗裝置的研制成功和應用提高了作業效率，減少了在涉及變壓器差動回路作業時的停電時間，提高了供電可靠性。

由于裝置目前采用的是一次性測量6路電流的方式，易導致現場接線復雜和混亂。為此，計劃對裝置進行優化，將6路采集電流按照變壓器高壓側和低壓側優化集成，在裝置端將3路電流接口分別設計成為圓、方、橢圓型以利于區分和接線，變壓器保護端仍然采用鉗型電流變送器，電流線將采用不同的顏色加以區分，既可提高接線速度，又可以降低操作人員的作業難度。

隨著智能變電站的興起，今后變電站中的變壓器保護均將采用智能化保護，與傳統微機型保護相比，現場接線方式存在較大差異，因此要進行深入研究，研制適合智能化保護的新型自動化帶負荷試驗裝置，以適應電網技術發展的需要。

表4 可靠性及試驗用時模擬測試

[1]國家電力調度控制中心．國家電網公司繼電保護培訓教育[M]．北京：中國電力出版社，2009．

[2]馮正偉，劉小華，盧洪峰．智能變電站新增間隔IED裝置的接口試驗[J]．浙江電力，2014，33（3）∶21－24．

[3]邱子平，潘銘航，吳雪峰，等．金華電網變電站監控系統的缺陷統計及建議[J]．浙江電力，2014，33（5）∶37－39．

（本文編輯：趙曉明）

Research and Development of the Automatic Device for the on-load Test of the Main Transformer Differential Protection

YAN Liwei，XU Gang，ZHANG Bingquan，FANG Chenxi，WANG Weidong，XIANG Wenkuo
（State Grid Hangzhou Yuhang Power Supply Company，Hangzhou 311100，China）

The on-load test of the main transformer differential protection is the important test procedure to ensure that there are no errors in each side rheological wiring of the main transformer differential protection，preventing maloperation and misstrip of transformer differential protection.The current operation mode exists some shortcomings such as large artificial computational intensity，long duration，high quality requirements of the workers，and the errors of results.To solve the problem，a device is developed，which reduces operating time by using computers instead of manual calculation,therefore,efficiency is improved.After our test and validation，it can meet these requirements.

transformer；differential protection；on-load test；automatic device；operating time

TM774

B

1007-1881（2015）04-0026-03

2014-09-02

閆立偉（1984），男，工程師，從事變電設備運維管理工作。