继电保护向量检查技术在220kV变电站投运前的应用

Ｖｏｌ＿３１　ＮＯ．３　河北电力技术　ＨＥＢＥｌ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　Ｊｕｎ．２０１２　第３１卷第３期　２０１２年６月　继电保护向量检查技术在２２０　ｋＶ　变电站投运前的应用　Ａｐｐｌ　ｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｈａｓｅ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｌａｙ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　２２０　ｋＶ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　Ｐｒｉｏｒ　ｔｏ　Ｗｏｒｋｉｎｇ　张兵海　，曹树江　，李铁成　，常永亮　，方永毅。，郝晓光　（１．河北省电力研究院，石家庄０５００２１；２．河北省电力公司信息通信分公司，石家庄０５００１１）　０５００２１；　３．石家庄供电公司，石家庄摘要：介绍变电站投运前继电保护向量检查技术在２２０　ｋＶ　变电站现场试验的前期准备工作，通过分析试验过程及试验　数据，证明该技术检查的保护向量正确，试验数据满足向量　检查的要求，并对试验过程中存在的问题提出建议。　网运行方式调整带来的不安全运行风险、有效降低　继电保护等二次设备向量不确定性带来的不安全运　行风险，杜绝工程投运后可能长期没有负荷而带来　的主设备和电网运行的不安全风险　１一引。　黄竺词：　ｋＶ变电站；继　保　运前；向　。；试验　，　‘　投运前继电保护向量检查技术２ｏ１１年在河北　省南部电网（简称“河北南网”）１８个变电站（其中包　括２个电厂升压站、５个１１０　ｋＶ变电站、３个智能变　电站）进行了现场的试验研究，试验数据表明该项技　．　．，　．，　．　，　．．．　．　ｔｏ　ｗ。ｒｋｉｎｇ　ａｔ　２２ｏ　ｋｖ　ｓｕｂｓｔａｔｉ。ｎ，ｅｓｐｅｃｉａｌ１ｙ，ｔａＩｋｓ　ａｂ。ｕｔ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ｔｈ　２２０　ｋＶ　ａ　ｄ　１１０　ｋＶ　ｔ　ｓ　ｉｓｓｉｏｎ　ｌｉ　。ｒｅ．　１ａｙ　ｐｒ０ｔｅｃｔｉｏｎ＇ｔ０　ｔｈｅ　ｂｕｓ　ｂａｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａ１　ｒｅ１ａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．ｔ０　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓ￣ｏｒｍｅｒ　ｒｅ１ａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｔｈｅ　术达到继电保护向量检查的要求。已进行试验的　２２０　ｋＶ变电站有负荷变电站、也有枢纽潮流变电　ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒｏｕｂｌｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：２２０　ｋＶ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；ｒｅｌａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｉｏｒ　ｔｏ　ｗ０　ｇ；Ｐｎａｓｅ　；ｔｅｓｔ　中图分类号：ＴＭ　３　文献标志码：Ｂ　站，既有传统敞开式ＡＩＳ变电站、也有封闭式ＧＩＳ　变电站及敞开封闭式ＭＴＳ变电站，试验均取得了　成功。下面探讨某２２０　ｋＶ变电站开展试验的试验　过程及结果。　文章编号：１００１—９８９８（２０１２）０３—０００１—０３　１　概述　向量检查是继电保护技术工作中非常重要的项　２　现场试验　２．１　前期准备　某２２０　ｋＶ变电站设备参数为：电压等级有２２０　ｋＶ、１１０　ｋＶ、３５　ｋＶ　３个，２２０　ｋＶ输电线路２条、１１０　目之一，向量错误将导致正常运行状态或故障状态　的继电保护误动或拒动，继电保护正式投运前必须　严格保证向量的正确性。在新设备投运前即已验证　了二次设备向量的正确性，避免设备投运过程中可　能发生的继电保护误动或拒动，同时解决了投运后　短期内无法组织负荷而无法及时进行向量检查的问　ｋＶ输电线路４条、３５　ｋＶ输电线路若干；变压器１　台，其参数为额定容量１８０／１８０／６０　ＭＶＡ、额定电压　２３０／１２１／３８．５　ｋＶ、短路电压Ｕｈ—　９／６＝１４　、Ｕｈ—　ｚ　一２３　、Ｕ　一ｚ　一８　；２２０　ｋＶ、１１０　ｋＶ系统均　为双母线接线，３５　ｋＶ系统按变电站终期３台主变　压器考虑为３个段带分段联络开关；２２０　ｋＶ系统各　间隔（或称“支路”，下同）ＴＡ为１　６００／１、１ｌＯ　ｋＶ系　统ＴＡ变比为１　６００／１（主进）和８ｏｏ／１（线路、母　题。投运前继电保护向量检查试验技术将变电站带　电后进行的继电保护向量检查工作在带电之前进　行，可以降低投运过程中因一次系统倒闸操作带来　的安全风险，可以减少投运过程中的操作工作量，缩　短电网处于过渡方式下的时间。使用该项技术，可　提高工程投运的工作效率、有效降低投运过程中电　联）、３５　ｋＶ系统ＴＡ变比为１　６ｏｏ／１（主进）和８００／１　（部分线路）及４００／１（部分线路）。　变压器各电压侧看进的短路阻抗值：　收稿日期：２０１２—０３—０８　作者简介：张兵海（１９６８一），男，高级工程师，主要从事各类继电保护及自动装置的试验研究工作。　Ｖｏｌ＿３１　ＮＯ．３　河北电力技术　ＨＥＢＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　Ｐ０ＷＥＲ　Ｊｕｎ．２０１２　第３１卷第３期　２０１２年６月　ＸＴＲ一—　ｒ－ｔ—ｅｓｔ　ＸＵｄ　０　保护。试验设备接人侧宜选择中压侧为接入侧，分　别于高压侧、低压侧短路进行试验；试验时不需接入　试验电抗器，使用变压器自身短路阻抗既可；试验时　式中：ｘ　为试验量加入侧的被试变压器阻抗；Ｕ～　为试验量加入侧被试变压器额定电压；Ｓ　为试验量　加入侧的被试变压器额定容量；Ｕ　为试验量加入　使用接地开关来进行短路侧的三相短路；试验设备　接入位置和短路位置均需位于变压器差动保护的外　侧，技术原理见图２　］。　侧到试验时三相短路侧的短路电压。　因此：Ｘｈ．　一４１　Ｑ、Ｘｈ＿ｌ一６７．６　Ｑ、Ｘ　一ｌ一６．５　Ｑ、　Ｘｍ．ｈ一１１．４　Ｑ。　试验设备参数：试验设备主要由三相调压变压　器、三相升压变压器组成，变压器容量均为１００　ｋＶＡ，三相调压变压器接人三相交流３８０　Ｖ电源，　调压器输出接三相升压变压器输入侧，升压变压器　输出额定电压为１．２５　ｋＶ、额定电流为４８　Ａ，试验　辅助电抗器为１５　Ｑ。　试验前需确定试验方案，即需确定试验设备、辅　助电抗器的接人位置，接入原则以接入点可检测的　保护装置越多为宜、并应尽量降低大型较重试验设　备的移动次数；根据辅助电抗器参数、变压器短路阻　抗的计算数据、间隔的设备电流互感器变比数据，确　定试验过程中试验设备的实际输出参数。　２．２　试验过程　以示例变电站２２０　ｋＶ系统为例，试验设备的　接人位置选择在变压器２２０　ｋＶ侧套管引线处、２２０　ｋＶ线路侧接人试验电抗器，变压器运行在双母线　中的一条母线上，线路运行于另一母线，这样可以对　变压器高压侧后备保护、母线保护、线路保护（本侧）　进行试验，技术原理见图１［３］。　２２０　ｋＹ变电站　图１　投运前线路和母线继电保护向量检查技术原理示意　忽略被试回路中的电阻分量，因为模拟负载的试　验电抗器为１５　Ｑ，因此试验时施加的电流只要大于３２　Ａ即可，３２　Ａ按１　６ｏｏ／１的ＴＡ变折算到二次为０．０２　Ａ。为了增加试验效果，试验输出取４５　Ａ，则试验输出　电压为：　：＝：Ｉｏ　Ｘ　ａ－－６７５　Ｖ（相电压、对应线电压　为１．１７　ｋＶ），理论计算继电保护装置反应到的二次电　压电流为相电压０．３０７　Ｖ、相电流０．０２８　Ａ、角度９０。。　进行变压器试验时，变压器一侧短路，于另一侧　加入试验量，变换短路侧则可做三圈变压器的差动　・　９　１１０　ｋＶ变电站　三相　电　图２　投运前变压器继电保护向量检查技术原理　取输出电流４０　Ａ进行中高压侧试验，则中压侧　电压为：Ｕ。　一　。唧　Ｘ－。　ａ一４５６　Ｖ（相电压、对应线　电压为７８９．８　Ｖ），理论计算继电保护装置反映到的　二次电压电流为中压１１０　ｋＶ侧相电压０．４１４　Ｖ、相　电流０．０２５　Ａ、角度９０。，反映的高压２２０　ｋＶ侧相电　压０．０　Ｖ、相电流０．０１２　Ａ，由此理论计算的变压器　差动保护制动电流　。一０．０４２Ｉ　一０．０１２　Ａ（以差动　保护按变压器高压侧为基本侧考虑）。　取输出电流３Ｏ　Ａ进行中低侧试验，则中压侧电　压为：Ｕ。　一　。　Ｘ。。　一１９５　Ｖ（相电压、对应线电　压为３３７．７　Ｖ），理论计算继电保护装置反映到的二　次电压电流为中压１１Ｏ　ｋＶ侧相电压０．１７７　Ｖ、相电　流０．０１９　Ａ、角度９Ｏ。，反应的低压３５　ｋＶ侧相电压　０．０　Ｖ、相电流０．０６２　Ａ，由此理论计算的变压器差　动保护制动电流Ｉ　＝＝＝０．０３１　一０．０１　Ａ。　试验时取电流值的大小取决于试验负载的大　小、试验设备的能力，以可稳定显示向量为准。　３试验数据分析　试验采用从零起开始升高电流、电压的方式，既　可以发现问题，也不致于损坏被试设备和试验设备。　根据预先理论计算的数据进行试验，实际结果的　数据从继电保护装置显示界面上取得，以装置反应采　样的数据为准，保护装置应尽量不使用卡钳表进行卡　数，但对于装置显示数据不全的情况、备用ＴＡ绕组、　计量测量装置等处仍需使用卡钳表测数。变电站现　场试验本侧站内线路试验数据见表１（部分数据，ＴＡ　变比１　６００／１　Ａ，ＴＶ变比２２０／０．１　ｋＶ）。　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．３　河北电力技术　第３１卷第３期　Ｊｕｎ．２０１２　ＨＥＢＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　２０１２年６月　（　）一∑　（￡）　（８）　需要在生产实施环节得到体现，因此高可靠性的电　ｉ＝ｌ　能表需要具有符合设计思路，与元器件、材料特性相　式中：　（￡）为系统组件的失效率。　吻合的工艺的支撑。在实际生产过程中，应该系统　电能表中贴片电阻、贴片电容、集成电路、线路　性验证工艺流程的合理性、工艺参数的正确性，加强　板、机械结构件等元器件已能满足电能表１Ｏ年的平　对元器件、材料的保护措施。　均寿命要求，比如，电子式电能表芯片已能做到在　１５０　高温下加速老化试验３　０００　ｈ后性能不老化，　４　结束语　已远远超过了电能表的寿命要求。但是，ＬＣＤ显示　建立电能表可靠性评价体系是保障智能电能表　器、电池、电解电容等元件的使用寿命仍然制约着智　可靠性的基本前提，对其可靠性的研究需要从大量　能电能表的平均寿命，需要进一步提高其可靠性。　现场数据统计分析得出，加速寿命试验通过改变温　３　提高智能电能表可靠性的对策　湿度等试验条件，不改变电能表失效机理，加速失效　进程，降低了验证时间，提高了评价效率，成为电能　电能表可靠性与其设计、材料、工艺等因素都有　表可靠性验证的必不可少的重要手段，在实验室获　着密不可分的关系，因此提高电能表可靠性需要从　得良好的应用效果。随着智能电能表的进一步推　多个方面进行综合考虑。　广，对电能表可靠性的研究必将更为迫切，可靠性试　ａ．进行可靠性设计。优良的设计是保障电能　验也将具有更加广阔的应用前景。　表可靠性的基础。在研发初期进行产品方案设计　参考文献：　时，必须根据电能表工作原理和使用条件，对电能表　［１］王少萍．工程可靠性［Ｍ３．北京：北京航空航天大学出版社，　各零件的失效机制和连带影响进行分析，制定合理　２０００．　的误差指标和可靠性指标。同时为了提高可靠性，　Ｅ２３马运义，徐秉权，孙恪章，等．可靠性技术的应用［Ｍ３．北京：国　防工业出版社，１９９６．　应提倡简化设计理念，尽量采用软件和数字电路，多　［３］宗建华，闫华光，史树冬，等．智能电能表［Ｍ］．北京：中国电力　采用集成电路和规模大的芯片，并且增加保护、冗　出版社，２０１０．　余、容错电路。　Ｅ４３张松，李亦非．关于电子式电能表加速寿命试验技术的研究　ｂ．利用高可靠性材料。高品质的材料是提高　ＥＪ３．电测与仪表，２０１０，４７（ＳＯ）：８９—９１．　电能表可靠性的硬件基础，直接影响到电能表的质　Ｅ５］王思彤，罗　玮，袁瑞铭，等．电子式电能表寿命概念的探讨　［Ｊ］．电测与仪表，２００９，４６（１０）：４８—５２．　量。在采购过程中应对元器件及配件的供应商进行　［６］李向锋，宗建华，Ｊｏｅ　Ｉｍｆｅｌｄ．ＩＥＣ　６２０５９标准在智能电能表可靠　评价，考察供应商的研发和品质保障能力，选用由可　性预计与考核验证方法上的应用［Ｊ］．电测与仪表，２０１０，４７　靠机构发布质量认证证书的材料。　（１）：７５—８０．　Ｃ．采用先进的工艺。精心的设计，优质的材料　本文责任编辑：杨秀敏　Ｊ止．址　（上接第３页）　及线路对端，又可以防止线路感应电压引入试验设　就会投运，交流电压、电流二次回路发现的这些问题　备，试验完毕后可再行恢复。　避免了设备投运后再停电进行处理的被动。在试验　参考文献：　过程中，需要对一次设备的多次合分操作，从而也有　Ｅｌｉ张兵海，曹树江，李铁成，等．投运前继电保护向量检查技术研　助于发现操作、控制回路中隐藏的问题。２２０　ｋＶ系　究［Ｊ］．河北电力技术，２０１２，３（２）：１—４．　Ｅ２３萧彦，常风然．电气一二次设备变更后投运策略分析［Ｊ］．河　统的试验思路同样适用于１１０　ｋＶ系统。　北电力技术，２００９，２８（６）：４—７．　试验完成后设备投运前，尽管工期安排已紧密衔　Ｅ３３谢民．空载及轻载线路继电保护向量试验新方法［Ｊ］．安徽电　接，但仍然有一短的时间间隔，试验过程中发现的问　气工程职业技术学院学报，２０１０，１５（３）：４１—４３．　题缺陷均可在设备投运前完成并经再次试验确认。　Ｅ４］邓洁清，项巍．５００　ｋＶ主变一次通流试验模型及方案的研究　对于在试验过程发现的个别装置不显示电压间　［Ｊ］．继电器，２００８，３６（７）：９２—９５．　Ｅ５３卢迪勇．基于主变３８０　Ｖ通流的电流互感器极性校验ＥＪ３．电工　角度向量的问题，可以通过打印向量波形进行判断。　电气，２０１０，２９（９）：４５—５１．　在不进行输电线路纵差保护试验仅进行变电站站内　Ｅ６３魏勇，罗小涛，甘路平．变压器、电抗器的一次通流试验ＥＪ３．　设备向量试验时，试验过程中的输电线路引线应与　甘肃电力技术，２００９（４）：４４—４６．　站内设备脱开，既可以防止试验电压加到架空线路　本文责任编辑：丁　力　・　】７　・