变压器差动保护带负荷自动化试验装置的研制

闫立伟，徐 刚，章炳泉，方晨曦，汪伟东，项文阔

（国网浙江杭州市余杭区供电有限公司，杭州 311100）

变压器差动保护带负荷自动化试验装置的研制

闫立伟，徐 刚，章炳泉，方晨曦，汪伟东，项文阔

（国网浙江杭州市余杭区供电有限公司，杭州 311100）

变压器差动保护带负荷试验是确保变压器差动保护各侧电流互感器二次回路接线正确，防止变压器差动保护误动、拒动的重要试验步骤。针对当前带负荷试验方式下人工计算强度大、试验时间长、试验结果存在误差等问题，研制了1种自动化试验装置，用微机计算替代人工计算，以期达到减少作业时间、提高工作效率的目的。经检测和验证达到了相关要求。

变压器；差动保护；带负荷试验；自动化试验装置；作业时间

0 引言

变压器差动保护是变压器的主保护，用于快速切除变压器绕组内部及其引出线上发生的各种短路及接地故障。如果变压器各侧电流互感器二次回路接线正确，那么变压器正常运行及外部故障时，差动电流为不平衡电流，其值接近于零，通常可忽略不计。因此新增或者更换变压器的电流互感器，或进行电流互感器二次改接线以及变压器差动保护装置更换等工作时，必须在工作完成后按照调度规程规定做变压器差动保护带负荷试验，以确保变压器差动保护各侧电流互感器二次回路接线正确，防止变压器差动保护因电流回路二次接线错误而误动或拒动。

1 现有试验方法存在的问题

现有的变压器差动保护带负荷试验方法为采用伏安相位仪量取变压器差动保护各侧电流，然后根据变压器差动保护差流计算公式进行人工计算，得出差动电流值，最后根据差动电流值的有无来确定变压器差动保护电流回路二次接线是否正确。

变压器差动保护带负荷试验使用伏安相位仪采集二次电流值，目前的相位仪大多数只有3个电流接口，因此每次作业至少要量取2次电流来获取变压器各侧电流数据。虽然变压器差动保护带负荷试验一般采用投入固定负载的方式，比如在变压器低压侧母线上单投1台电容器，此时负荷电流基本不会变化。但由于常规伏安相位仪精度较低，在不同时间读取相近数据存在较大量值偏差，会影响测试结果。

另一方面，现有试验装置无法同时显示各侧三相电流，不具备在1个相量图中分析的功能，继保人员要有比较深厚的理论功底和丰富的实践经验才能得出变压器各侧相量图分析试验结果。

为此，开发了1套微机式变压器保护带负荷自动化试验装置，装置同时对变压器高低侧电流进行采样，将各侧电流的6角图直接显示在液晶屏上，显示直观明了。输入变压器及电流互感器的变比和接线组别等信息，利用可快速计算的微型处理器，通过内部编写好的程序计算出差动电流，直接判断出结果，从而降低了工作人员的作业强度，缩短了工作时间，有效提高了工作效率。

2 装置原理

装置硬件原理如图1所示，主要包含数据处理部分、电源部分、采样部分、人机对话接口部分等4个组成部分。

图1 装置硬件原理

2.1 数据处理部分

微处理器是微机型装置的核心，好的微处理器不仅关系到装置的数据处理速度，更关系到装置的操作性。通过对几组微处理器的对比，决定选择价格低廉、开发成本相对较低且功耗也较低的ARM型微处理器。

2.2 电源部分

为携带方便，装置采用充电电池作为电源。锂电池体积小、质量轻、损耗低、能量密度大，没有记忆效应，因此采用可充电锂电池作为电源。

2.3 采样部分

如果采用同时采集电压、电流并以电压为相位基准的电量采集方式，电流相位随着时间波动小，因此装置采用同时采集电压电流的电量采集方式。

通过分析发现，钳型电流变送器型探头不仅精度高，并且与差动保护电流回路实现了电的隔离，不会对人身安全及设备造成危害，因此决定采用钳型电流变送器型电流探头。

2.4 人机对话接口部分

为了方便人机对话，便于设置参数和对装置进行操作，装置采用了触摸屏，作业人员即使不经过培训也可以直接操作。

试验装置工作流程如图2、图3所示。

图2 数据采集计算流程

图3 装置总流程

3 装置验证

3.1 装置精度测试

为验证试验装置的精度，用1台输出电流精度为0.1 s级的丹迪克继电保护测试仪对装置进行了测试，表1、表2和表3为测试结果，可以看出，电流幅值误差小于0.5%，电压幅值误差小于0.5%，相位误差小于1°。

3.2 可靠性及试验用时模拟测试

为了验证装置的可靠性及带负荷试验用时，进行了10次模拟试验。试验时，通过继电保护测试仪输出6路电流，模拟1台容量为50 MVA、变比为110 kV/10.5 kV的变压器在0.5倍额定功率下正常工作时的工况。10次试验中，模拟4次电流回路接线正确，6次电流回路接线错误，试验结果如表4所示，结果表明装置能够正确判断电流互感器是否错接。10次模拟试验的平均试验时间为9．46 min，较以往作业时间减少46．54 min。

表1 电流幅值精度测试 A

表2 电流相位精度测试

表3 电压精度测试 V

4 结语

变压器差动保护带负荷自动化试验装置的研制成功和应用提高了作业效率，减少了在涉及变压器差动回路作业时的停电时间，提高了供电可靠性。

由于装置目前采用的是一次性测量6路电流的方式，易导致现场接线复杂和混乱。为此，计划对装置进行优化，将6路采集电流按照变压器高压侧和低压侧优化集成，在装置端将3路电流接口分别设计成为圆、方、椭圆型以利于区分和接线，变压器保护端仍然采用钳型电流变送器，电流线将采用不同的颜色加以区分，既可提高接线速度，又可以降低操作人员的作业难度。

随着智能变电站的兴起，今后变电站中的变压器保护均将采用智能化保护，与传统微机型保护相比，现场接线方式存在较大差异，因此要进行深入研究，研制适合智能化保护的新型自动化带负荷试验装置，以适应电网技术发展的需要。

表4 可靠性及试验用时模拟测试

[1]国家电力调度控制中心．国家电网公司继电保护培训教育[M]．北京：中国电力出版社，2009．

[2]冯正伟，刘小华，卢洪峰．智能变电站新增间隔IED装置的接口试验[J]．浙江电力，2014，33（3）∶21－24．

[3]邱子平，潘铭航，吴雪峰，等．金华电网变电站监控系统的缺陷统计及建议[J]．浙江电力，2014，33（5）∶37－39．

（本文编辑：赵晓明）

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

闫立伟（1984），男，工程师，从事变电设备运维管理工作。