繼電保護裝置定檢小程序的開發與應用

廣東電網有限責任公司江門供電局 李杏宇

1 變電站常見的主變保護配置

主變是變電站的重要元件，主變保護裝置是重要的保護裝置，為確保電力系統安全可靠運行，其應具備區內故障時可靠跳閘切除故障、區外故障時不誤動的作用。主變保護通常分為非電量保護、高后備保護、低后備保護及差動保護。根據要求，為確保主變保護可靠動作，220kV變電站的主變應配置主一和主二保護，同時主一保護和主二保護裝置應來自不同廠家[1]。

在主變保護中差動保護為主保護。因為實際系統多是采用Yd11聯結方式的三相變壓器或三個單相變壓器組成的變壓器組，所以需對電流相位進行修正才可使系統無故障時差動保護差流為0。變壓器各側CT二次電流相位由軟件調整，不同廠家的差動保護邏輯略有不同。以南瑞繼保PCS-978主變保護裝置為代表的廠家多采用Δ-＞Y變化調整差流平衡，以Y側電流相位為基準，用d側電流進行移相[2]。其 原 理 如 下。Y0側：IAH=(IA-I0)、IBH=(IB-I0)、ICH=(IC-I0)；Δ側：IaL=(Ia-Ic)/式中：Ia、Ib、Ic為Δ側二次電流，IaL、IbL、IcL為Δ側校正后各相電流，IA、IB、IC為Y0側二次電流，IAH、IBH、ICH為Y0側校正后各相電流。

以長園深瑞PRS-778主變保護裝置為代表的廠家多采用Y→Δ變化調整差流平衡，以d側電流相位為基準，用Y側電流進行移相[3]。其原理如下。Y0側式中：Ia、Ib、Ic為Δ側二次電流，IaL、IbL、IcL為Δ側校正后各相電流，IA、IB、IC為Y0側二次電流，IAH、IBH、ICH為Y0側校正后各相電流。

2 變電站主變差動保護裝置的檢驗

根據南方電網繼電保護檢驗規程，要求對保護裝置的邏輯功能及二次回路進行檢驗，該項工作始終貫穿繼保人員的日常。由于該項工作繁多且重要，如何實現高效可靠地完成檢驗成為關鍵。對主變差動保護進行檢驗時，主要需校驗系統無故障時電流平衡及系統發生區外故障時比率差動保護準確動作等項目。對變電站主變保護裝置差動保護進行邏輯檢驗的具體流程如下。

首先確保工作票及二次措施單安全措施已完成，確保電流電壓連片已打開并密封非工作側，聯跳出口壓板已退出并密封，相關聯跳端子已密封；根據定值單的變壓器容量、CT變比、二次額定電壓等數值，分別計算出高壓側和低壓側額定二次電流值：式 中：Ihe為高壓側額定電流，Ile為低壓側額定電流，Sn為變壓器額定容量，U1n為高壓側額定電壓，N1為高壓側CT變比，U2n為中壓側額定電壓，N2為中壓側CT變比。

利用繼保儀分別向保護裝置高壓側和低壓側加入電流，使兩側電流平衡。盡管不同廠家軟件調整變壓器各側CT二次電流相位的方法略有不同，但其最終都需達到系統無區內故障時差動保護差流為0這一目的。所以，在高低壓各側均加入三相正序額定二次電流Ihe、Ile，且高壓側超前低壓側同相電流150°時，保護裝置顯示高低壓側差流應為0。

值得注意的是，不同廠家調整變壓器各側CT二次電流相位的方法略有不同，導致如要求“試驗加量只能從高低兩側加電流，用三相電流實現?！辈煌瑥S家實現方法不同。對于PCS978而言，由于其采用Δ-＞Y的方法，則應該采用“高壓側電流是A進B出，低壓側是a進n出”的加量方式來校驗平衡。此時保護裝置高壓側原始采樣二次電流為IA＝1Ihe∠0、IB=1Ihe∠180、IC=0；低壓側原始采樣二次電流為Ia=經過相角轉換后高壓側二次電流為IAH=1Ihe∠0、IBH=1Ihe∠180、ICH=0；經過相角轉換后低壓側二次電流為IaL=1Ile∠180、IbL=1Ile∠0、IcL=0；高低壓側差流為0。

對于PRS-778而言，由于其采用Y→Δ的方法，應采用“高壓側電流是A進N出，低壓側是a進c出”的加量方式來校驗平衡。此時保護裝置高壓側原始采樣二次電流為IA=√3Ihe∠0、IB=0、IC=0；經過相角轉換后高壓側二次電流為IAH=1Ihe∠0、IBH=0、ICH=1Ihe∠180；低壓側原始采樣二次電流為Ia=1Ile∠180、Ib=0、Ic=1Ile∠0；經過相角轉換后低壓側二次電流為IaL=1Ile∠180、IbL=0、IcL=1Ile∠0；高低壓側差流為0。

圖1 PCS978用三相電流實現高低壓側電流平衡

如采用高壓側和低壓側都加入三相正序電流的方法，固定低壓側電流為1Ile，逐漸增大高壓側電流，當差動保護動作時記錄下第一次保護動作時的高低壓側電流值。改變低壓側電流為2Ile并固定，再次逐漸增大高壓側電流，當差動保護動作時記錄下第二次保護動作時的高低壓側電流值。根據額定電流對兩個值折算后可計算出制動電流及差動電流，進而計算出比率制動系數k值是否符合要求。需注意，取點時需相關的點落在相關曲線上，如采用僅用一組三相電流就實現高低壓側電流平衡法需注意折算：k=(Id1-Id2)/(Ir1-Ir2)，式中：Id為差動電流、Ir為制動電流、k為比率制動系數。

3 繼電保護裝置定檢小程序的開發

繼保人員對保護裝置進行邏輯功能檢驗時，經常遇到如主變差動保護邏輯檢驗一樣需閉環動態計算的情況，也會遇到因不同廠家保護原理不同導致邏輯校驗方法不同的情況。本小程序設置了不同模塊，定檢者可根據實際情況選擇高低壓側均加三相正序電流法或僅用一組三相電流就實現高低壓側電流平衡法。極大減少過程計算時間，提高工作效率。同時也設置了錄波定值核查、母差定檢等模塊，幫助繼電保護工作人員更高效地完成各項工作。

以PCS978模塊為例，其主要設計如下：首先輸入定值單中已知高低壓側的主變容量、電壓等級、CT變比等值，輸入需要求的額定電流值Ie的倍數，對應框中會顯示計算得到對應的二次電流值的實際量，方便作業人員快速計算出Ie倍數對應的實際電流。此外還設置“試驗一”、“試驗二”、“試驗三”、“預測”，直觀明了，可根據提示加量試驗。其中“試驗一”用于校驗額定值的計算正確性，試驗一時高低壓側差流應該為0，“試驗二”用于記錄保護動作曲線上第一個點的數值，“試驗三”用于記錄保護動作曲線第二個點的數值，“預測”用于已知比率系數k和“試驗二”的第一個點時、預測“試驗三”應輸入什么值保護會動作，避免“試驗三”盲目加量。最后根據“試驗二”和“試驗三”，小程序會自動計算出兩次差動電流、制動電流及比率差動系數的檢驗結果，對比定值單已知比率差動系數，可確定試驗結果和定值單的值是否一致。

相比傳統繼保儀計算界面而言，本小程序可實現復雜的閉環計算，即可實時輸入試驗反饋的結果計算出實際值，與理論值比較，實現一鍵掌上計算輔助檢驗。該微信小程序不拘泥應用于任何形式的繼保儀，只要小程序在手，主變差動比率制動系數等復雜檢驗無憂。實現數字化辦公、方便快捷，提高工作效率，為電網安全運行保駕護航。同時，這只是一個方便定檢者計算的小程序，不存在泄密風險。但又由于針對檢驗需求進行個性化設計，增加可視化接線圖，使產品不只是一個籠統的計算器，新手亦可根據小程序提示輕易完成定檢工作。

目前，該產品已經在500kV主變定檢、220kV主變定檢中得到應用。實際應用表明，小程序在保證準確率的同時，將主變差動保護比率制動系數校驗效率提高了10倍，具有較大的應用前景及拓展功能。本產品應用前景廣，不僅適合復雜且重要的檢驗，也適用于其它需要進行計算的工作，具有很好的拓展性，具有巨大的價值?；谖⑿牌脚_開發，只需一個二維碼就可快速傳播，推廣成本低、推廣速度快，可直接推廣至所有繼保自動化班組。