CN102510010A - 用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法，其方法步骤如下：（1）设置被试一次、二次设备运行状态；（2）于被试支路的电流互感器非母线侧接入试验电抗器，或者于输电线路另一端的电流互感器母线侧短路或接入试验电抗器，于试验设备接入支路的电流互感器非母线侧接入试验变压器；（3）试验变压器接入380V三相交流电，调节试验变压器输出的电压及电流；（4）按照常规的向量判断标准判断继电保护各二次设备向量的准确性；（5）变更被试支路或试验设备接入支路，进行此电压等级的其它支路继电保护的向量检查，其它支路包含输电线路和接有被试变压器的支路。本发明的有益效果是可有效防止二次设备向量不正确带来的不必要的误动或拒动等问题，使一次设备尽快投入正常运行。

Description

用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法

技术领域

本发明涉及一种用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法，特别适用于电力系统的新建变电站投运之前不带负荷进行继电保护向量的试验检查，属于电力系统检测技术领域。

背景技术

电力系统中直接生产和输配电能的设备称为一次设备，如发电机、输电线路、变压器等；对一次设备进行监察、测量、控制及保护的设备称为二次设备，如保护继电器、测量仪表等。电力设备安装投运之前，一、二次设备均须处于正常状态；对于二次设备来说，设备状态正常的同时，还需要确认二次电流、二次电压测量向量的正确性；电力系统继电保护向量试验技术即为用于检查二次设备向量正确性的试验技术。

电力系统继电保护向量试验技术主要用于检查继电保护向量的正确性，同时也用于检查测量仪表、计量表计、控制系统等二次设备向量的正确性。

电力系统二次设备向量正确性一般包含电流/电压二次回路、电流/电压间相角接入的正确性，还包括电流/电压互感器变比对应关系的正确性。

在此之前，一般通过电流/电压二次回路查线、电流互感器点极性、电流/电压二次回路通流/通压、一次设备带电后的负荷电流向量检查的方法进行检查，不仅工作量大、耗费时间，而且即使这样到了变电站投运前向量仍然具有不确定性，如果向量错误将直接导致继电保护误动或拒动、测量数据不准确、计量错误等问题，直接影响电力设备的正常运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

一种用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法，其特征在于：

（一）当采用输电线路穿越短路时，所述方法的步骤如下：

（1）设置被试一次、二次设备运行状态：

a.对于双母线接线形式，被试支路和试验变压器接入支路连接运行于不同母线，母联断路器处于运行状态；

b.对于非双母线接线形式，被试支路和试验变压器接入支路连接运行于同一母线；

c.母线电压互感器处于运行状态；

d.被试继电保护各二次设备处于正常运行状态，电流、电压、二次回路处于正常运行状态；

所述被试支路和试验变压器接入支路是指连接于变电站母线的输电线路和变电站中的变压器，试验时选择一条输电线路为被试支路，选择另外一条支路为试验变压器接入支路；

所述试验变压器和试验电抗器为试验设备；

（2）于被试支路的电流互感器非母线侧接入试验电抗器，或者于输电线路另一端的电流互感器母线侧短路或接入试验电抗器，于试验设备接入支路的电流互感器非母线侧接入试验变压器；

（3）所述试验变压器接入380V三相交流电，调节升高试验变压器输出的相电压、电流分别大于250V、35A，此时，被检查的继电保护各二次设备显示二次相电压、二次电流分别大于0.2V、0.02A；

（4）按照常规的向量判断标准判断继电保护各二次设备向量的准确性；

（5）变更被试支路或试验设备接入支路，进行此电压等级的其它支路继电保护的向量检查，所述其它支路包含输电线路和接有被试变压器的支路；

所述步骤（一）所述方法还用于检查500kV及以下各电压等级的输电线路继电保护、变电站母线差动继电保护、母联断路器继电保护各二次设备的向量；所述500kV及以下各电压等级的输电线路继电保护含线路阻抗、电流电压方向、电流差动类继电保护；

（二）当采用被试变压器穿越短路时，所述方法的步骤如下：

（1）设置被试变压器及其二次设备运行状态：

被试变压器一侧电流互感器在母线侧短路，被试继电保护各二次设备处于正常运行状态，电压、电流二次回路处于正常运行状态；

（2）于被试变压器的另一电压等级侧的电流互感器母线侧接入试验变压器；或者于此电压等级的母线其它支路电流互感器非母线侧接入试验变压器；

（3）试验变压器接入380V三相交流电，调节升高试验变压器输出的相电压、电流分别大于250V、35A，此时被检查的各二次设备显示二次相电压、二次电流分别大于0.2V、0.02A；

（4）按照常规的向量判断标准判断被试变压器差动保护向量的正确性，检查被试变压器后备保护向量的正确性；当试验变压器接入母线其它支路时，还用于检查此电压等级的母线差动保护、母联断路器保护的向量正确性；

（5）当变压器为三圈及以上变压器时，变更被试变压器的短路侧，或者变更试验变压器的接入侧，进行被试变压器另外两圈差动保护及后备保护的向量试验；

所属步骤（二）所述方法还用于检查500kV及以下各电压等级变压器的继电保护各二次设备的向量。

 

本发明的有益效果是可以在电力系统一次设备投运带电之前即已检查确认继电保护等二次设备的向量，有效防止二次设备向量不正确带来的不必要的误动或拒动等问题，使一次设备尽快投入正常运行。

附图说明

图1为本发明实施例1的试验原理接线图。

图2为本发明实施例2的试验原理接线图。

图1中，虚线框内为试验设备，点画线框内为变电站被试验设备，T1、T2为试验变压器，Re为试验电抗器，Tr为变电站变压器（即被试变压器），Line为输电线路（即母线上接引的输电线路），CB1、CB2、CB3为断路器（分别对应被试变压器支路、线路支路、母联支路），CB1-1、CB1-2、CB2-1、CB2-2、CB3-1、CB3-2为分别为CB1、CB2、CB3断路器对应的刀闸，220kVBUS为220kV电压等级母线，TA为电流互感器，TV为电压互感器；V1和V2分别为220KV的两条母线。

图2中，虚线框内为试验设备，实线框内为变电站被试验设备，T1、T2为试验变压器，Tr为变电站被试变压器，Line为输电线路（即母线上接引的输电线路），CB1、CB4、CB7分别为被试变压器Tr的高、中、低压侧断路器，CB6为110kV母联断路器，CB5为110kV线路断路器，CB1-1、CB1-2、CB4-1、CB4-2、CB7-1分别为被试变压器各侧断路器对应刀闸，CB1-ES为被试变压器高压侧接地刀闸，CB6-1、CB6-2为母联断路器刀闸，CB5-1、CB5-2为线路断路器CB5的刀闸，110kVBUS为110kV电压等级的母线，220kVBUS为220kV电压等级的母线，35kVBUS为35kV电压等级的母线，TA为电流互感器，TV为电压互感器。

具体实施方式

实施例1：

实施例1是当采用输电线路穿越短路时的检查试验方法的具体步骤：

（1）进行被试一次、二次设备运行状态的调整：

a. 对于双母线接线形式，被试支路（指输电线路，母线上接引的输电线路、接有被试变压器的支路）和试验设备接入支路（同电压等级的被试变压器或另一输电线路）运行于不同母线(以图1所示为例，如果被试支路运行于母线V1，则该支路的CB2-1刀闸、CB2断路器在运行状态，试验设备接入支路就要运行于母线V2，即CB1-2刀闸、CB1断路器在运行状态；反之，如果被试支路运行母线V2，则试验设备接入支路就要运行于母线V1)，母联断路器CB3在运行状态（CB3-1、CB3-2刀闸和CB3在运行状态）；

b．对于非双母线接线形式（如3/2接线形式、单母线接线等），被试支路和试验设备接入支路连接运行于同一母线；母线电压互感器要求在运行状态；

c．被试继电保护等二次设备在正常运行状态，电流、电压二次回路正常运行状态，需要进行定值整定的二次设备已整定完毕。

（2）于被试支路的电流互感器（本变电站站内）非母线侧接入试验电抗器（三相，阻值为工频不大于15Ω，下同），或于输电线路另一端（位于另外一变电站）的电流互感器母线侧短路或接入试验电抗器，于试验设备接入的选择支路（另一输电线路或变压器）电流互感器非母线侧接入试验用大容量变压器。

（3）试验变压器接入380V三相交流电源，调节升高试验变压器输出的电压、电流至大于250V（相电压）、35A，此时被检查的继电保护等二次设备显示二次电压、二次电流大于0.2V、0.02A（此种状态，因为负荷设备为电感器件，因此电流滞后电压90°）。

（4）按照常规的向量判断标准判断继电保护等二次设备向量的正确性。

（5）变更被试验支路或试验设备接入支路，进行此电压等级的其它支路（含输电线路、变压器）继电保护的向量检查。

本实施例适用于110kV、220kV、500kV等各电压等级输电线路、母线继电保护的向量检查及其相关测量、计量、录波、监控等二次设备的向量检查。

下面以220kV电压等级输电线路为例具体说明以下（参见图1）：

在图1中，于线路支路的电流互感器非母线侧接入试验电抗器Re，于被试变电站同一电压等级另一支路的电流互感器TA的非母线侧加入试验量，两支路分别运行于两条母线V1、V2，母联断路器CB3和两母线电压互感器TV在运行状态，可用于检查线路距离保护、线路电流电压方向保护、母线差动保护、母联保护、被试变压器本电压等级侧的后备保护及支路的测量、计量、录波等二次系统的向量。通过加入试验量支路的变化或接入电抗器支路的变化，可以实现变电站站内各电压等级的各支路继电保护向量的检查。

图1中，黑粗线为试验加入的电流流经设备，试验变压器加出的试验电流经过被试变压器Tr引线、Tr支路电流互感器TA、Tr支路断路器CB1及CB1-2刀闸，经220k母线V2、母联断路器CB3及CB3-2、CB3-1刀闸进入220kV1母线，再经线路支路CB2-1刀闸及CB2断路器、经线路支路电流互感器TA，到达试验电抗器Re，从Tr变压器支路引线到试验电抗器Re的回路阻抗在工程领域视为0.0Ω，因此回路电压即为回路电流I与试验电抗器阻抗值的乘积U=IXRe，变电站电流互感器变比一般为800/1（或800/5）、或1600/1（或1600/5）、或2500/1（或2500/5）A，变电站电压互感器变比为220/0.1kV（220kV电压等级变比）、110/0.1kV（110kV电压等级变比）、500/0.1kV（500kV电压等级变比），当前微机保护装置可稳定显示向量的最小电流、电压分别按0.015A、0.2V考虑，因此试验需加出的电流最小为30A时即满足要求，电压等级越小显示电流越大、电压越高，被试验保护装置等二次系统可显示向量为>0.02A（以二次为1A的电流互感器进行说明，二次为5A的电流互感器情况自然满足要求，因为电流是1A的5倍）、>0.2V，因为试验电抗器为感性负载，因此向量显示根据电流电压方向为滞后或超前90°，误差为±10°。满足此参数的继电保护等二次设备使用常规的向量判断标准即可进行其向量的检查确认。

根据电流流过设备可知，试验可进行线路保护的阻抗方向类保护的向量检查、母线电流差动保护的向量检查、母联断路器保护的向量检查、试验电流加入侧被试变压器后备保护的向量检查。

本实施例的试验范围（一次）：输电线路、母线及相关电流互感器、电压互感器。

试验范围（二次）：与被试一次设备相对应的线路保护、母线保护（双母线接线形式含母联断路器保护）及测量、计量、录波、监控等二次设备的向量。

实施例2：

实施例2是当采用被试变压器穿越短路时的检查试验方法的具体步骤：

（1）进行被试变压器及其二次设备运行状态的调整：

被试变压器一侧电流互感器在母线侧短路，可使用断路器侧接地刀闸来完成此任务（见图2所示，以220kV侧短路为例，使CB1-ES在合位，使CB1断路器在合位，CB1-1、CB1-2刀闸在断开状态）；被试继电保护各二次设备在正常运行状态，电流、电压二次回路正常运行状态，需要进行定值整定的二次设备已整定完毕。

（2）于被试变压器的另一电压等级侧的电流互感器母线侧接入被试变压器，或者于此电压等级的母线其它支路电流互感器非母线侧接入试验变压器（按图2所示，接入被试变压器侧为110kV侧，需要合上被试变压器支路的CB4-1刀闸、CB4断路器，110kV双母线在运行状态，110kV母联断路器在运行状态，110kV母线电压互感器在运行状态，试验变压器接入支路运行在另一母线，则CB5-2刀闸、CB5断路器在运行状态）。

（3）试验变压器接入380V三相交流电源，调节升高试验变压器输出的电压、电流至大于250V（相电压）、35A，此时被检查的继电保护各二次设备显示二次电压、二次电流大于0.2V、0.02A（此种状态，因为变压器为电感器件，因此电流滞后电压90°）。

（4）按照常规的向量判断标准判断被试变压器差动保护向量的正确性，检查被试变压器后备保护向量的正确性，在图2所示的试验系统接入支路的情况，可检查110kV母线差动保护、110kV母联断路器保护的向量正确性。

（5）变更被试变压器的短路侧，或变更试验变压器的接入试验系统侧，进行被试变压器另外两圈差动保护及后备保护的向量试验。

本实施例适用于110kV、220kV、500kV等各电压等级变压器继电保护向量检查及其相关测量、计量、录波、监控等二次设备的向量检查。

下面以图2为例作进一步说明：

在图2中，于被试变压器一侧的电流互感器母线侧短路，于另一侧的电流互感器母线侧加入试验量，可用于检查变压器差动保护向量。通过改变试验加入位置或短路位置，可以实现两圈变及多圈变压器的继电保护向量检查。

图2中黑粗线为试验电流流经设备，电流经过被试变压器Tr中压侧到达高压侧接地刀闸，可进行被试变压器Tr的中、高压侧电流差动保护的向量检查，改变短路位置到低压侧既可以进行中、低压侧电流差动保护的向量检查。

试验电流加出的多少与被试变压器阻抗和试验变压器输出电压有直接关系，被试变压器阻抗计算公式：                                                

式中，X_Tr为被试变压器加入试验量侧计算阻抗，U_d%为被试变压器试验量加入侧短路电压，U_Tr为被试变压器试验量加入侧额定电压，S_Tr为被试变压器试验量加入侧额定容量。

以某220kV变电站变压器为例，被试变压器额定变比为230/121/38.5kV，额定容量为180/180/60MVA，高-中压侧短路电压U_h-m%=14%，高-低压侧短路电压U_h-l%=23%，中-低压侧短路电压U_m-l%=8%，由此计算出的阻抗计算值为：X_h-m=41Ω、X_h-l=67.6Ω、X_m-l=6.5Ω、X_m-h=11.4Ω，试验应取用由中至高、由中至低侧的试验方法，中高压侧试验时可加出的电流>45A、电压>500V，中低压侧试验时可加出的电流>45A、电压>300V。当中、高、低压侧电流互感器变比为1600/1时，中压侧二次电流可显示为0.02A、高压侧为0.01A、低压侧为0.3A，中高压侧电流差动保护向量正确时，差动电流显示应近为0.0A、制动电流近为0.03A；中低压侧电流差动保护的制动电流显示也为0.03A。

变压器差动保护的向量试验主要检查差动电流和制动电流的数值，向量正确时差动电流应显示为0，制动电流显示为转换为基准侧基准电流的电流之和。电流差动保护向量检查的同时可检查被试变压器支路试验加入侧后备保护的向量及该支路的母线电流差动保护向量。

实施例2的试验范围（一次）：变压器、母线及相关电流互感器、电压互感器。

试验范围（二次）：与被试一次设备相对应的变压器保护、母线保护及测量、计量、录波、监控等二次设备的向量。

实施例3：实施例3试验已伸出本侧变电站，主要试验输电线路电流差动保护向量及输电线路在对侧变电站的母线电流差动保护向量。试验时线路对端变电站侧电流互感器母线侧短路，由本侧变电站加出试验电流，主要检查线路电流差动保护；改变短路点位置到母联断路器（需腾空一条母线做试验）电流互感器处，可进行对端变电站的该输电线路在对端变电站接入母线差动保护的向量；在腾空一条母线进行试验时可由短路方式变换为接入试验电抗器方式，可进行输电线路对端站侧的线路阻抗方向类保护的向量检查。

实施例3的试验参数及判准方法同实施例1和实施例2。

Claims (1)

1.一种用于新建变电站投运之前的继电保护向量检查试验方法，其特征在于：

（一）当采用输电线路穿越短路时，所述方法的步骤如下：

（1）设置被试一次、二次设备运行状态：

a.对于双母线接线形式，被试支路和试验变压器接入支路连接运行于不同母线，母联断路器处于运行状态；

b.对于非双母线接线形式，被试支路和试验变压器接入支路连接运行于同一母线；

c.母线电压互感器处于运行状态；

d.被试继电保护各二次设备处于正常运行状态，电流、电压、二次回路处于正常运行状态；

所述被试支路和试验变压器接入支路是指连接于变电站母线的输电线路和变电站中的变压器，试验时选择一条输电线路为被试支路，选择另外一条支路为试验变压器接入支路；

所述试验变压器和试验电抗器为试验设备；

（2）于被试支路的电流互感器非母线侧接入试验电抗器，或者于输电线路另一端的电流互感器母线侧短路或接入试验电抗器，于试验设备接入支路的电流互感器非母线侧接入试验变压器；

（3）所述试验变压器接入380V三相交流电，调节升高试验变压器输出的相电压、电流分别大于250V、35A，此时，被检查的继电保护各二次设备显示二次相电压、二次电流分别大于0.2V、0.02A；

（4）按照常规的向量判断标准判断继电保护各二次设备向量的准确性；

（5）变更被试支路或试验设备接入支路，进行此电压等级的其它支路继电保护的向量检查，所述其它支路包含输电线路和接有被试变压器的支路；

所述步骤（一）所述方法还用于检查500kV及以下各电压等级的输电线路继电保护、变电站母线差动继电保护、母联断路器继电保护各二次设备的向量；所述500kV及以下各电压等级的输电线路继电保护含线路阻抗、电流电压方向、电流差动类继电保护；

（二）当采用被试变压器穿越短路时，所述方法的步骤如下：

（1）设置被试变压器及其二次设备运行状态：

被试变压器一侧电流互感器在母线侧短路，被试继电保护各二次设备处于正常运行状态，电压、电流二次回路处于正常运行状态；

（2）于被试变压器的另一电压等级侧的电流互感器母线侧接入试验变压器；或者于此电压等级的母线其它支路电流互感器非母线侧接入试验变压器；

（3）试验变压器接入380V三相交流电，调节升高试验变压器输出的相电压、电流分别大于250V、35A，此时被检查的各二次设备显示二次相电压、二次电流分别大于0.2V、0.02A；

（4）按照常规的向量判断标准判断被试变压器差动保护向量的正确性，检查被试变压器后备保护向量的正确性；当试验变压器接入母线其它支路时，还用于检查此电压等级的母线差动保护、母联断路器保护的向量正确性；

（5）当变压器为三圈及以上变压器时，变更被试变压器的短路侧，或者变更试验变压器的接入侧，进行被试变压器另外两圈差动保护及后备保护的向量试验；

所属步骤（二）所述方法还用于检查500kV及以下各电压等级变压器的继电保护各二次设备的向量。

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