投运前继电保护向量检查技术在智能变电站的应用

李铁成 ，张兵海，张 立，曹树江，郝晓光，赵宇皓

(1.河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021；2.河北省电力调度控制中心，石家庄 050021)

电子式互感器的应用是智能变电站区别于常规变电站的主要特征，智能变电站中光纤取代了原有的二次电缆，所有采样值信息依靠光纤传递。常规变电站采用的点极性、核相试验方法已经不再适用于智能变电站，在新设备投运前，对于一次通流通压方式的变电站，采用向量检测方法将有效的解决智能变电站向量检查的难题[1-4]。

1 向量检查技术在智能变电站与常规变电站应用的区别

1.1 采样值传输方式与极性确定

常规变电站采样值采用二次电缆传输模拟量5 A或1 A信号至保护装置的方式，一旦互感器安装与抽头选取固定，极性也随之能够固定，电流互感器的极性只与互感器本身及二次回路接线正确性有关[5]。

智能变电站采用电子式互感器，电子式互感器通过远端模块将数字量发送到合并单元，经合并单元合并后再分发给各相应保护装置，整个传输过程中采样值传输的都是数字量。在合并单元中可以随意设置采样值的极性，这既是电子式互感器的优点，也是在调试过程中难以控制的难点。目前，对电子式互感器极性的确认还没有有效的办法，一次系统通流通压的方式将是解决电子式互感器极性及光纤回路正确性的有效可行的途径。

1.2 二次回路接线正确性

常规变电站采样值经互感器传递至端子箱，再经端子箱转接至相关二次设备，通过在端子箱对二次回路通流通压的方式可以验证电流电压回路至保护装置的正确性[6]。智能变电站采用光纤传输信号，远端模块、合并单元、保护装置的采样值利用光纤连接，光纤回路需要通过对远端模块通流通压来验证其配置与接线的正确性。因此，智能变电站二次回路正确性验证与常规变电站有着本质的区别。

2 向量检查技术在智能变电站的应用

2.1 电源点与接线位置

目前，新建智能变电站考虑经济效益，高压侧与中压侧多采用GIS接线方式，该次试验智能变电站为室内GIS型，高压侧与中压侧一次设备均采用GIS布置。考虑GIS型变电站只有主变压器与出线侧具备连接试验线的可能，在考虑尽量少移动重型设备的原则下，选取在主变压器高中压侧套管作为电源点，线路出线引线处作为试验负载连接点。

2.2 试验范围

利用试验系统进行了以下检验：220 kV线路保护(含纵差保护)、220 kV母线保护、主变压器保护、110 kV线路保护、110 kV母差保护、10 kV线路保护、10 kV母差保护。由于低压侧出线均处于封闭状态，试验中没有进行主变压器低压侧后备保护的试验。另外，由于该试验系统只提供一路电源输出，在空载试验的过程中只进行了核相试验，未进行双电源定相试验。

2.3 试验原理与试验数据

试验原理见图1。

图1 投运前继电保护向量检查试验技术原理

根据预先理论计算的数据进行试验，在相关二次装置上读取数据，由于智能变电站保护装置采用光纤传输数字量，所有信息需要通过相关装置读取，传统的卡钳表不能应用于智能变电站，这也是在智能变电站开展继电保护向量检测的重要特点。以变电站220 kV系统为例，试验设备的接入位置宜选择在变压器220 kV侧套管引线处、220 kV线路侧接入试验电抗器，变压器运行在双母线之一母线、线路运行于另一母线，可以试验到的继电保护有：变压器高压侧后备保护、母线保护、线路保护(本侧)。相关试验数据见表1-表4。

表1 220 kV线路试验数据

间隔变比U相(A∠V)V相(A∠V)W相(A∠V)220 kVⅡ母PT0.234∠0°0.244∠239°0.245∠118°220 kV线路2000/50.083∠270°0.083∠150°0.083∠31°

注：试验地点为220 kV线路保护WXH803。

表2 220 kV母差保护试验数据

间隔变比U相(A∠V)V相(A∠V)W相(A∠V)220 kV 222线路2000/50.05∠270°0.07∠148°0.07∠242号主进2122000/50.06∠99°0.06∠330°0.06∠214°220 kV母联2022000/50.06∠99°0.06∠328°0.07∠215°Ⅰ母小差000Ⅱ母小差000大差000

注：试验地点为220 kV母差RCS915。

表3 220 kV线路保护光差向量试验数据

间隔变比U相(A∠V)V相(A∠V)W相(A∠V)本侧电流2000/50.09∠280°0.09∠157°0.09∠41°对侧电流2000/50.11∠112°0.09∠348°0.11∠228°差流0.020.000.00

注：220 kV线路保护名称为222间隔PCS931。

表4 3号主变压器短路试验数据

间隔变比U相(A∠V)V相(A∠V)W相(A∠V)主变压器中压侧电压0.37∠200°0.37∠79°0.36∠318°主变压器高压侧2132000/50.036∠47°0.036∠283°0.037∠166°主变压器中压侧1131000/50.042∠259°0.043∠138°0.043∠19°差动电流0.0060.0070.008

注：保护名称为3号主变压器WBH-801A柜。

以上4个表中只给出双套保护中一套的试验数据，试验检查的保护向量正确，试验数据满足向量检查的要求。

3 应用中发现的问题

3.1 电压合并单元数字量输入光纤接线错误

在进行某线路保护向量检查试验的过程中，发现电压相序错误，经检查为线路间隔合并单元电压输入光纤相序错误，属于误接线。

3.2 电压互感器远端模块虚接

在进行某线路保护向量检查试验的过程中，保护装置显示无某相电压，经检查为线路电压互感器远端模块小电压模拟量输入回路接线异常，导致装置无电压显示，经检查判断远端模块质量出现问题，建议更换。

3.3 2台主变压器保护差动极性错误

在进行变压器保护向量检查过程中，变压器中低压侧保护极性错误。主变压器保护高压侧为全光纤互感器，低压侧为常规互感器，两侧极性不一致导致差动电流异常，调试时及时更换极性。

3.4 110 kV母差保护母联电流极性配置错误

在进行110 kV母差保护的向量检查过程中，母联保护电流极性错误，经检查为母差保护中对母联电流的极性设置错误，属于定值配置错误。

4 结束语

通过以上分析可以看出，投运前继电保护向量检查试验技术不仅能够应用于常规变电站，智能变电站的应用更有意义。利用一次系统通流通压的投运前继电保护向量检查技术，能够对智能变电站的二次回路及相关配置进行全面检查，有效解决了智能变电站向量检查的难题。

参考文献：

[1] 谢 民.空载及轻载线路继电保护向量试验新方法[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2010，15(1)：41-43.

[2] 萧 彦，常风然.电气一二次设备变更后投运策略分析[J].河北电力技术，2009，28(3)：4-7.

[3] 张争强，王 雷.500 kV升压站一次通流试验探讨[J].高科技与产业化，2010(11)：83-84.

[4] 卢迪勇.基于主变380 V通流的电流互感器极性校验[J]，电工电气，2010(9)：45-51.

[5] 魏 勇，罗小涛.变压器、电抗器的一次通流试验[J].甘肃电力技术，2009(4)：44-46.

[6] 邓洁清，项 巍.500 kV主变一次通流试验模型及方案的研究[J].继电器，2008，36(7)：92-95.