微機(jī)繼電保護(hù)試驗(yàn)電壓獲取技巧及其分析

胡敏

摘要：由于受測(cè)試儀器和保護(hù)原理等因素的制約，在實(shí)際應(yīng)用中，微機(jī)繼電保護(hù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)無法得到要求的測(cè)試電壓。因此，本文提出了兩種實(shí)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)繼電器所需要的測(cè)試電壓的方法。通過對(duì)該方案的原理及理論計(jì)算，結(jié)合實(shí)際的繼電器保護(hù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該方案是行之有效的。

關(guān)鍵詞：測(cè)試儀器;保護(hù)原理;微機(jī)繼電保護(hù);測(cè)試電壓

1.裝置概述

微機(jī)繼電保護(hù)裝置以單片機(jī)為工作中心，由輸入、輸出、通訊、人機(jī)接口等組成。與常規(guī)技術(shù)相比，該技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)：提高了繼電保護(hù)的性能和可靠性;簡(jiǎn)化了二次電路的編程軟連接方式;充分利用 CPU資源，實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)的管理、測(cè)量、通訊、故障追憶等功能;強(qiáng)大的自檢能力，省去大量預(yù)防性繼電保護(hù)試驗(yàn);強(qiáng)大的擴(kuò)展能力。它可以更好的滿足變電所對(duì)繼電保護(hù)裝置的靈敏度、選擇性、可靠性和快速性的要求。

2.試驗(yàn)電壓的V形接線法

2.1V形接線法的主要用途

在實(shí)際應(yīng)用中，一般的繼保裝置一般只能提供4路AC電壓，但在一些設(shè)備的測(cè)試中，必須采用5、6路的交流電壓，例如自投裝置、雙母線保護(hù)等。若采取改變線路、強(qiáng)行斷開設(shè)備的電壓空開等方法，則會(huì)造成工作效率低、設(shè)備整定值不能嚴(yán)格校核，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不完整等問題。V型接線法是根據(jù)20kV及以下小型接地系統(tǒng)中的兩個(gè)單相電壓互感器的V-V連接而成，采用該方法可以通過兩個(gè)輸入端的電壓來獲取三相測(cè)試電壓。V型接線方法是將測(cè)試器的兩個(gè)輸出電壓與設(shè)備三相電壓輸入的A、C相連接，而設(shè)備電壓輸入的B相連接到測(cè)試器的輸出電壓的公用端子Un。例如，作為測(cè)試器Ua和Ub兩個(gè)輸出電壓和設(shè)備電壓輸入回路的V型接線，設(shè)備的電壓輸入回路N端不能接地，也就是說，在現(xiàn)場(chǎng)需要臨時(shí)拆卸N600線路。

2.2V形接線法的分析與驗(yàn)證

設(shè)備三相電壓轉(zhuǎn)換器一次側(cè)繞組的電參數(shù)是對(duì)稱的，從電路原理上得出的三相電壓應(yīng)該是。

UaM=（2Ua+Ub）/3（1）

UbM=（Ua+2Ub）/3（2）

UcM=（Ua+2Ub）/3（3）

等式當(dāng)中，Ua、Ub分別是測(cè)試儀a和b的兩路輸出電壓的矢量;UaM、UbM、UcM分別是裝置輸入電壓A、B、C三項(xiàng)電壓矢量。如果測(cè)試器的兩個(gè)輸出電壓相等，并且連接到設(shè)備A相的電壓和C相的電壓的相位差是φ。從理論上講，該器件獲得的三相電壓是：

UaM=（2-ejφ）Ua/3

UbM=（1+ejφ）Ua/3

UcM=（2ejφ-1）Ua/3

如果將φ=-60°，那么上述公式變?yōu)?/p>

在將測(cè)試儀表和測(cè)試設(shè)備自身的誤差加以考慮之后，可以發(fā)現(xiàn)，采用這種接線方式可以使所述測(cè)試器的兩個(gè)輸出電壓分別獲得所述設(shè)備的三相電壓輸入;為了得到所述三相對(duì)稱的正序電壓，所述測(cè)試器的兩個(gè)輸出端的電壓幅值必須是相同的，接至裝置C相的電壓相位應(yīng)超前于接至裝置A相的電壓60°，反之將會(huì)得到一個(gè)三相對(duì)稱的負(fù)序電壓。

3.獲取負(fù)序電壓的簡(jiǎn)易算法

3.1負(fù)序電壓簡(jiǎn)易算法的主要用途

發(fā)電機(jī)、變壓器的過流保護(hù)和母線差動(dòng)保護(hù)，一般都是以低壓、負(fù)電壓為主的復(fù)壓元件作為鎖止元件。低壓?jiǎn)卧拓?fù)單元的定值可以為線性或相位，不同類型的保護(hù)設(shè)備會(huì)有差異。因?yàn)榈蛪簡(jiǎn)卧哂懈叩亩ㄖ?，所以，通常將?biāo)稱線電壓或相位電壓整定為（0.5-0.7），而負(fù)序電壓?jiǎn)卧亩ㄖ捣浅５?，一般只有?.06～0.08）的標(biāo)稱線電壓或相位電壓，所以在負(fù)序電壓?jiǎn)卧M(jìn)行定值檢查時(shí)，無論是采用三相負(fù)序電壓的方式，還是采用單相或雙相電壓的方式來獲得負(fù)序電壓，都會(huì)造成低壓部件的“搶動(dòng)”，從而導(dǎo)致檢測(cè)工作的失敗。如果臨時(shí)降低低壓?jiǎn)卧亩ㄖ担粌H會(huì)降低工作效率，而且還會(huì)帶來危險(xiǎn)，因?yàn)橐坏z查完成，很有可能由于疏忽而無法恢復(fù)到原來的數(shù)值，從而導(dǎo)致三相短路時(shí)，保護(hù)拒絕動(dòng)作，從而造成嚴(yán)重的后果。同時(shí)，現(xiàn)有的一些新型保護(hù)器在出廠時(shí)就已經(jīng)定型，不能改變，因此不能臨時(shí)調(diào)整電壓定值。因此，在設(shè)備的三相電壓環(huán)上，應(yīng)該將電壓同時(shí)加到三相電壓環(huán)上，通過簡(jiǎn)單的負(fù)序電壓算法來確定各個(gè)相位的電壓，以確保負(fù)序電壓?jiǎn)卧亩ㄖ禉z查工作能夠順利進(jìn)行，并且可以避免低壓部件的工作。

3.2負(fù)序電壓簡(jiǎn)易算法的分析與驗(yàn)證

在使用負(fù)序電壓簡(jiǎn)化算法時(shí)，三相測(cè)試電壓的相位關(guān)系是按照一定的順序排列的，但是它們的尺寸是不均勻的，當(dāng)兩相的電壓相等并且數(shù)值很高時(shí)，設(shè)為Un，另一相電壓數(shù)值較小，設(shè)為UL。例如，若取Ua=ULej0°，則相應(yīng)地，取Ub=UNej240°，Uc=Unej120°。根據(jù)對(duì)稱分量法的計(jì)算理論，此時(shí)負(fù)序相電壓應(yīng)為：

U2=（Ua+α2Ub+αUc）/3=（Un-UL）ej180°/3

式中：α為旋轉(zhuǎn)因子，α=ej120°，α2=ej240°;Un>UL，而且Un、UL的取值要確保各線路或相位的數(shù)值都大于低壓?jiǎn)卧脑O(shè)定值，而不會(huì)引起低壓?jiǎn)卧墓ぷ??？梢?，加入裝置的負(fù)序相電壓大小為：

U2=（Un-UL）/3

Un和UL按照上述公式計(jì)算，并使用南瑞繼保PCS-915NA裝置和博電PW31E繼保測(cè)試儀進(jìn)行驗(yàn)證，已知負(fù)序相位電壓及器件取樣的結(jié)果，則可先確定Un，再按下式確定UL：

UL=Un-3U2

在對(duì)負(fù)序電壓進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，知道了負(fù)序電壓的定值，從而可以用變化的 UL得到不同的負(fù)序電壓，從而檢測(cè)出負(fù)序電壓?jiǎn)卧膶?shí)際工作或給定的誤差是否在容許的范圍之內(nèi)。例如，如果負(fù)序電壓?jiǎn)卧亩ㄖ凳?.05和0.95，則上述公式就相應(yīng)地變成：

UL=Un-3mU2.set/k

上式中：m=1.05或0.95;U2.set為負(fù)序電壓元件的定值;k為定值系數(shù)，若保護(hù)裝置的負(fù)序電壓元件定值為線電壓，則取k=3;若是相電壓，則取k=1。

結(jié)束語

從微機(jī)型繼電保護(hù)與自動(dòng)設(shè)備模擬量采集系統(tǒng)的工作原理出發(fā)，對(duì)這兩種技術(shù)進(jìn)行了分析、計(jì)算和檢驗(yàn)，并得出了與其它設(shè)備相同的結(jié)論。利用當(dāng)前常用的繼保裝置獲取所需要的實(shí)驗(yàn)電壓，可以有效地提高測(cè)試工作的效率，從而達(dá)到了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]潘光貴. 微機(jī)繼電保護(hù)試驗(yàn)電壓獲取技巧及其分析[J]. 紅水河， 2020， 39（4）：3.