微机继电保护试验电压获取技巧及其分析

胡敏

摘要：由于受测试仪器和保护原理等因素的制约，在实际应用中，微机继电保护进行测试时，往往会出现无法得到要求的测试电压。因此，本文提出了两种实现微型计算机继电器所需要的测试电压的方法。通过对该方案的原理及理论计算，结合实际的继电器保护进行了实验，结果表明该方案是行之有效的。

关键词：测试仪器;保护原理;微机继电保护;测试电压

1.装置概述

微机继电保护装置以单片机为工作中心，由输入、输出、通讯、人机接口等组成。与常规技术相比，该技术具有如下优势：提高了继电保护的性能和可靠性;简化了二次电路的编程软连接方式;充分利用 CPU资源，实现关联的管理、测量、通讯、故障追忆等功能;强大的自检能力，省去大量预防性继电保护试验;强大的扩展能力。它可以更好的满足变电所对继电保护装置的灵敏度、选择性、可靠性和快速性的要求。

2.试验电压的V形接线法

2.1V形接线法的主要用途

在实际应用中，一般的继保装置一般只能提供4路AC电压，但在一些设备的测试中，必须采用5、6路的交流电压，例如自投装置、双母线保护等。若采取改变线路、强行断开设备的电压空开等方法，则会造成工作效率低、设备整定值不能严格校核，试验数据不完整等问题。V型接线法是根据20kV及以下小型接地系统中的两个单相电压互感器的V-V连接而成，采用该方法可以通过两个输入端的电压来获取三相测试电压。V型接线方法是将测试器的两个输出电压与设备三相电压输入的A、C相连接，而设备电压输入的B相连接到测试器的输出电压的公用端子Un。例如，作为测试器Ua和Ub两个输出电压和设备电压输入回路的V型接线，设备的电压输入回路N端不能接地，也就是说，在现场需要临时拆卸N600线路。

2.2V形接线法的分析与验证

设备三相电压转换器一次侧绕组的电参数是对称的，从电路原理上得出的三相电压应该是。

UaM=（2Ua+Ub）/3（1）

UbM=（Ua+2Ub）/3（2）

UcM=（Ua+2Ub）/3（3）

等式当中，Ua、Ub分别是测试仪a和b的两路输出电压的矢量;UaM、UbM、UcM分别是装置输入电压A、B、C三项电压矢量。如果测试器的两个输出电压相等，并且连接到设备A相的电压和C相的电压的相位差是φ。从理论上讲，该器件获得的三相电压是：

UaM=（2-ejφ）Ua/3

UbM=（1+ejφ）Ua/3

UcM=（2ejφ-1）Ua/3

如果将φ=-60°，那么上述公式变为

在将测试仪表和测试设备自身的误差加以考虑之后，可以发现，采用这种接线方式可以使所述测试器的兩个输出电压分别获得所述设备的三相电压输入;为了得到所述三相对称的正序电压，所述测试器的两个输出端的电压幅值必须是相同的，接至装置C相的电压相位应超前于接至装置A相的电压60°，反之将会得到一个三相对称的负序电压。

3.获取负序电压的简易算法

3.1负序电压简易算法的主要用途

发电机、变压器的过流保护和母线差动保护，一般都是以低压、负电压为主的复压元件作为锁止元件。低压单元和负单元的定值可以为线性或相位，不同类型的保护设备会有差异。因为低压单元具有更高的定值，所以，通常将标称线电压或相位电压整定为（0.5-0.7），而负序电压单元的定值非常低，一般只有（0.06～0.08）的标称线电压或相位电压，所以在负序电压单元进行定值检查时，无论是采用三相负序电压的方式，还是采用单相或双相电压的方式来获得负序电压，都会造成低压部件的“抢动”，从而导致检测工作的失败。如果临时降低低压单元的定值，不仅会降低工作效率，而且还会带来危险，因为一旦检查完成，很有可能由于疏忽而无法恢复到原来的数值，从而导致三相短路时，保护拒绝动作，从而造成严重的后果。同时，现有的一些新型保护器在出厂时就已经定型，不能改变，因此不能临时调整电压定值。因此，在设备的三相电压环上，应该将电压同时加到三相电压环上，通过简单的负序电压算法来确定各个相位的电压，以确保负序电压单元的定值检查工作能够顺利进行，并且可以避免低压部件的工作。

3.2负序电压简易算法的分析与验证

在使用负序电压简化算法时，三相测试电压的相位关系是按照一定的顺序排列的，但是它们的尺寸是不均匀的，当两相的电压相等并且数值很高时，设为Un，另一相电压数值较小，设为UL。例如，若取Ua=ULej0°，则相应地，取Ub=UNej240°，Uc=Unej120°。根据对称分量法的计算理论，此时负序相电压应为：

U2=（Ua+α2Ub+αUc）/3=（Un-UL）ej180°/3

式中：α为旋转因子，α=ej120°，α2=ej240°;Un>UL，而且Un、UL的取值要确保各线路或相位的数值都大于低压单元的设定值，而不会引起低压单元的工作。可见，加入装置的负序相电压大小为：

U2=（Un-UL）/3

Un和UL按照上述公式计算，并使用南瑞继保PCS-915NA装置和博电PW31E继保测试仪进行验证，已知负序相位电压及器件取样的结果，则可先确定Un，再按下式确定UL：

UL=Un-3U2

在对负序电压进行检测时，知道了负序电压的定值，从而可以用变化的 UL得到不同的负序电压，从而检测出负序电压单元的实际工作或给定的误差是否在容许的范围之内。例如，如果负序电压单元的定值是1.05和0.95，则上述公式就相应地变成：

UL=Un-3mU2.set/k

上式中：m=1.05或0.95;U2.set为负序电压元件的定值;k为定值系数，若保护装置的负序电压元件定值为线电压，则取k=3;若是相电压，则取k=1。

结束语

从微机型继电保护与自动设备模拟量采集系统的工作原理出发，对这两种技术进行了分析、计算和检验，并得出了与其它设备相同的结论。利用当前常用的继保装置获取所需要的实验电压，可以有效地提高测试工作的效率，从而达到了很好的效果。

参考文献

[1]潘光贵. 微机继电保护试验电压获取技巧及其分析[J]. 红水河， 2020， 39（4）：3.