CN110824385A - 基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，包括将变压器高压侧三相短路接地，在变压器低压侧相间施加10‑25Hz的低频稳态电流，用录波器录取变压器高、低压侧相关保护、测控等二次设备电流，通过波形数据分析，确定其电流幅值、相位等相量信息，进而判断电流互感器极性、变比的正确性。本发明降低了通流设备的试验容量要求，有效解决了变压器无法开展一次通流的难题，可解决采用套管CT的变压器差动保护静态下无法通流验证差动保护回路正确性问题，为变压器无负荷相量测试提供了解决方案，节省了送电调试时间和成本，无需拆接一次主接线，试验接线方便，波形分析频率适应性好，通流时间短，安全可靠，准确度高。
Description
技术领域
本发明属于电力调试和电力试验技术领域，具体涉及一种基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法。
背景技术
为了在启动送电前系统地检查一二次设备电流采样系统的正确性，现场通常会给开关、母线等设备开展一次通流试验，特别针对电厂高压启动变压器，由于在厂用电倒送电调试阶段投运，该阶段厂用设备施工和安装进度常常滞后，许多下游负荷设备不具备送电条件，很难组织足够的负荷开展保护带负荷相量测试，无法确保变压器保护100%正确投入，影响变压器的安全稳定运行，因此静态下开展启动变压器一次通流测试十分必要。
目前的变压器通流测试技术主要有两种：1）将低压侧短路，在高压侧加380V工频电压方式实现，但受限于试验设备容量，一般应用于35kV以下小容量变压器系统，无法适用于高压变压器系统。2）采用分相将变压器高低侧直接跨接，旁路变压器本体的方式实现，但该方法无法适用于差动保护采用主变套管CT的情况，且高低压侧跨接操作涉及高空登高作业，存在一定安全风险。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，有效解决了变压器无法开展一次通流的难题，可解决采用套管CT的变压器差动保护静态下无法通流验证差动保护回路正确性问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试系统，包括通流源、录波器、变压器高压侧单元、变压器单元和变压器低压侧单元；所述变压器高压侧单元由变压器高压侧母线侧隔离刀闸DS1、变压器高压侧出线侧隔离刀闸DS2、变压器高压侧断路器DL1、母线侧三相接地刀闸ES1、出线侧三相接地刀闸ES2、主变高压侧接地刀闸ES3、主变高压侧保护级电流互感器1LH、主变高压侧测量级电流互感器2LH组成；所述变压器单元由主变高压侧套管保护级电流互感器3LH、变压器本体、主变高压侧中性点刀闸ES4组成；所述变压器低压侧单元由变压器低压侧断路器DL2、主变低压侧保护级电流互感器组成。
进一步的，所述通流源输出电流频率调节范围为10-50Hz，支持多台设备同步输出功能。
进一步的，所述录波器采样率大于10ks/S,提供至少8路采样精度不低于0.2级交流电流通道，采用高精度电流钳从变压器保护屏和变压器测控屏采集变压器高低压侧电流量。
一种基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，包括以下步骤：
步骤S1:检查确认变压器系统相关一次主回路，二次电流回路接线完整正确,相关CT二次回路无开路；
步骤S2:采集变压器相关参数，并计算满足变压器电流相量测试所需的通流设备的输出电流、输出功率、电流频率调整范围；
步骤S3：合上变压器高压侧出线侧隔离刀闸DS2，断开母线侧隔离刀闸DS1，合上断路器DL1，断开出线侧三相接地刀闸ES2，断开主变高压侧接地刀闸ES3，合上主变高压侧中性点刀闸ES4，合上母线侧三相接地刀闸ES1，变压器系统高压侧三相可靠短路接地；
步骤S4：断开变压器系统低压侧断路器DL2，将变频通流设备一端可靠接入DL2与低压侧电流互感器4LH之间母排的A相，另一端可靠接入DL2与低压侧电流互感器4LH之间母排B相；
步骤S5:将录波器采样率设为预设值，根据变压器接线组别计算变压器高压侧线电流最大的相别，用高精度电流钳分别在变压器保护屏、测控屏处同极性端钳接变压器高压侧该相别及对应的低压侧各组CT二次电流回路；
步骤S6:启动录波监测，变频通流设备逐步增大输出电流至设定值，输出低频电流在变压器低压侧母排A、B相间穿越，录取变压器高压侧线电流最大相及对应低压侧电流回路波形；
步骤S7：对录取的波形的幅值、相位进行波形数据分析，判断相关保护、测控电流等回路的变比、极性的正确性；
步骤S8：根据波形品质和低频响应特性确定该变压器低频通流试验频率；
步骤S9:手动启动变压器保护装置内部录波，分析相关采样通道波形幅值、相位，根据差动保护逻辑，判断保护装置采样信息和差动保护功能的正确性；
步骤S10：测试结果分析正确后，低频通流设备缓慢减小输出至零；
步骤S11：将变频通流设备接线更换至B、C相，按步骤S8确定的该变压器低频通流试验频率设置变频通流设备输出频率，重复步骤S5-S10。
步骤S12：将变频通流设备接线更换至A、C相,按步骤S8确定的该变压器低频通流试验频率设置变频通流设备输出频率，重复步骤S5-S10。
进一步的，所述相关参数包括变压器接线组别、变压器短路阻抗、铜耗、高低压侧电压比和电流互感器变比。
进一步的，所述变频通流设备分别选定10Hz、15Hz、20Hz、25Hz输出频率，逐步增大输出电流至设定值。
进一步的，所述录波器采样率预设值为10ks/S。
进一步的，所述步骤S2中变频通流设备，若低频电流输出目标值超出单台变频通流设备最大限制电流，采用对时同步输出方式将多台变频通流设备并联同步输出，满足低频电流输出目标值。
进一步的，所述步骤S7包括如下步骤：
步骤S71:按变压器额定电压变比、实际调压分接头档位、变压器接线组别、通流设备输出电流等参数，计算通流设备输出的变压器低压侧低频电流一次值对应的变压器高压侧电流一次值；
步骤S72:将录取的高低压侧各组CT二次电流波形乘以各自CT变比转换成一次值，幅值应与通流设备输出值及对应的变压器高压侧校准电流幅值基本一致，验证CT变比是否与设计一致；
步骤S73:以变压器低压侧CT 电流波峰或波谷为参考，用游标观测同一时刻变压器高压侧各组CT 电流波形对应波峰或波谷位置，由此验证CT极性是否满足差动保护功能。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明采用低频电流激励响应方式可大幅降低通流试验设备容量要求，进而减轻设备体积和重量，适合现场试验的开展，可进行高压变压器通流测试，适用范围广，可应用于基建投产调试、变压器保护改造后调试、变压器本体增容或CT更换等场合，尤其适用于采用变压器高压侧套管CT实现变压器差动的启动变压器系统一次通流测试。
2、本发明，一次电流通过变压器本体，可全面、真实、系统地检查变压器、电流互感器等一、二次设备和回路参数、接线组别等整组特性，采用波形分析方式，频率适应性好，通流时间短，试验过程更安全，测试结果可信度高，差动保护高低压侧对应电流波形相位关系只有同相和反相两种情况，CT极性正确性判据设置直观明确，图形可视化操作和数据分析结合，准确性高。
3、本发明通流路径设置操作简单，利用高压侧三相地刀短接主变高压侧，无需另外配置短路排，无需拆接一次主回路，不依赖厂站主地网，试验接线方便，扩展性强，非常适合电力调试现场推广使用。
附图说明
图1是本发明变压器一次通流试验接线示意图；
图2是本发明一实施例中低频通流设备输出电流由0逐步增大至60A（10Hz）时变压器高低压侧各组CT B相二次电流瞬时值波形；
图3是本发明一实施例中低频通流设备输出电流由0逐步增大至60A（10Hz）时变压器高低压侧各组CT转换成一次B相电流有效值波形。
图4是本发明一实施例中低频通流设备输出电流60A（10Hz）时变压器高低压侧各组CT B相二次电流瞬时值相位关系波形。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试系统，包括通流源、录波器、变压器高压侧单元、变压器单元和变压器低压侧单元；所述变压器高压侧单元由变压器高压侧母线侧隔离刀闸DS1、变压器高压侧出线侧隔离刀闸DS2、变压器高压侧断路器DL1、母线侧三相接地刀闸ES1、出线侧三相接地刀闸ES2、主变高压侧接地刀闸ES3、主变高压侧保护级电流互感器1LH、主变高压侧测量级电流互感器2LH组成；所述变压器单元采用Y/D-11组别接线，由主变高压侧套管保护级电流互感器3LH、变压器本体、主变高压侧中性点刀闸ES4组成；所述变压器低压侧单元由变压器低压侧断路器DL2、主变低压侧保护级电流互感器组成。
在本实施例中，所述通流源输出电流频率调节范围不小于10-50Hz，支持多台设备同步输出功能。
在本实施例中，所述录波器采样率应大于10ks/S,可提供至少8路采样精度不低于0.2级交流电流通道，采用高精度电流钳从变压器保护屏和变压器测控屏采集变压器高低压侧电流量。
在本实施例中，还提一种基于低频激励响应的大容量变压器系统电流相量测试方法，包括如下试验步骤：
（1）检查确认变压器系统相关一次主回路，二次电流回路接线完整正确,相关CT二次回路无开路。
（2）根据变压器参数：变压器接线组别（Y/D-11）、短路阻抗（12%）、铜耗（153.68kW）、高低压侧电压比（115/10.5kV）、CT变比(1LH:600/1、2LH：250/1、3LH：400/1、4LH：3000/1)等信息，计算变频通流设备目标输出电流60A，电流频率选定范围10-25Hz，输出功率约300-650W,可满足变压器高低压侧相关电流回路录波相量测量分析需要。如果超出单台变频通流设备最大电流或功率限制，可通过多台并联同步输出满足低频电流输出目标值。。
（3）合上变压器高压侧出线侧隔离刀闸DS2，断开母线侧隔离刀闸DS1，合上断路器DL1，断开出线侧三相接地刀闸ES2，断开主变高压侧接地刀闸ES3，合上主变高压侧中性点刀闸ES4，合上母线侧三相接地刀闸ES1，变压器系统高压侧三相可靠短路接地。
（4）断开变压器系统低压侧断路器DL2，将变频通流设备一端可靠接入DL2与低压侧电流互感器4LH之间母排的A相，另一端可靠接入DL2与低压侧电流互感器4LH之间母排B相。该试验接线可消除变压器Y/D-11接线组别造成的高低压侧电流相位转角。
（5）将录波器采样率设置为10ks/S，根据变压器接线组别（Y/D-11）可计算在变压器低压母排AB相间通流时变压器高压侧线电流最大的相别为B相，用高精度电流钳（0.2级）分别在变压器保护屏、测控屏处同极性端钳接变压器高、低压侧各组CT二次电流回路B相。
（6）变频通流设备分别选定10Hz、15Hz、20Hz、25Hz输出频率，启动录波监测，逐步增大输出电流至设定值60A，输出低频电流在变压器低压侧母排A、B相间穿越，录取变压器高、低压侧B相电流回路波形,如附图2。
（7）对录取的波形的幅值、相位进行波形数据分析，具体为：首先根据变压器额定电压变比(115/10.5kV)、实际调压分接头档位（中间档）、变压器接线组别（Y/D-11）等参数，可计算出通流设备输出电流60A，变压器高压侧最大相B相校准电流6.3A；其次，将录取的高低压侧各组CT B相二次电流乘以各自CT变比转换成一次值，幅值应与通流设备输出值及对应的变压器高压侧校准电流幅值基本一致，如附图3，由此验证CT变比是否与设计一致；最后以变压器低压侧CT B相电流波峰或波谷为参考，用游标观测同一时刻变压器高压侧各组CT B相电流波形对应波峰或波谷位置，如附图4，由此验证CT极性是否满足差动保护功能。
（8）根据波形品质和低频响应特性确定该变压器低频通流试验频率，如10Hz。
（9）手动启动变压器保护装置内部录波，分析相关采样通道波形幅值、相位，根据差动保护逻辑，判断保护装置采样信息和差动保护功能的正确性。
（10）测试结果分析正确后，低频通流设备缓慢减小输出至零。
（11）将变频通流设备接线更换至B、C相，按步骤（8）确定的该变压器低频通流试验频率设置变频通流设备输出频率，重复步骤（5）-（10）。
（12）将变频通流设备接线更换至A、C相,按步骤（8）确定的该变压器低频通流试验频率设置变频通流设备输出频率，重复步骤（5）-（10）。
在本实施例中变压器采用Y/D-11接线组别，但该测试方法不限于Y/D-11接线组别，同样适用于其他接线组别的双绕组变压器和三绕组分裂变压器。当应用于YN/y0/y0/d接线组别的三绕组分裂变压器应先进行高压侧对低压侧1分支的低频一次通流测试，结果正确后再进行高压侧对低压侧2分支的低频一次通流测试，通流测试试验接线仍采用高压侧三相短路，低压侧相间通入低频电流方式，可消除零序电流，防止变压器内部平衡绕组分流造成高低压侧电流不平衡。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试系统，其特征在于：包括通流源、录波器、变压器高压侧单元、变压器单元和变压器低压侧单元；所述变压器高压侧单元由变压器高压侧母线侧隔离刀闸DS1、变压器高压侧出线侧隔离刀闸DS2、变压器高压侧断路器DL1、母线侧三相接地刀闸ES1、出线侧三相接地刀闸ES2、主变高压侧接地刀闸ES3、主变高压侧保护级电流互感器1LH、主变高压侧测量级电流互感器2LH组成；所述变压器单元由主变高压侧套管保护级电流互感器3LH、变压器本体、主变高压侧中性点刀闸ES4组成；所述变压器低压侧单元由变压器低压侧断路器DL2、主变低压侧保护级电流互感器组成。
2.根据权利要求1所述的基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试系统，其特征在于：所述通流源输出电流频率调节范围为10-50Hz，支持多台设备同步输出功能。
3.根据权利要求1所述的基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试系统，其特征在于：所述录波器采样率大于10ks/S,提供至少8路采样精度不低于0.2级交流电流通道，采用高精度电流钳从变压器保护屏和变压器测控屏采集变压器高低压侧电流量。
4.一种基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:检查确认变压器系统相关一次主回路，二次电流回路接线完整正确,相关CT二次回路无开路；
步骤S2:采集变压器相关参数，并计算满足变压器电流相量测试所需的通流设备的输出电流、输出功率、电流频率调整范围；
步骤S3：合上变压器高压侧出线侧隔离刀闸DS2，断开母线侧隔离刀闸DS1，合上断路器DL1，断开出线侧三相接地刀闸ES2，断开主变高压侧接地刀闸ES3，合上主变高压侧中性点刀闸ES4，合上母线侧三相接地刀闸ES1，变压器系统高压侧三相可靠短路接地；
步骤S4：断开变压器系统低压侧断路器DL2，将变频通流设备一端可靠接入DL2与低压侧电流互感器4LH之间母排的A相，另一端可靠接入DL2与低压侧电流互感器4LH之间母排B相；
步骤S5:将录波器采样率设为预设值，根据变压器接线组别计算变压器高压侧线电流最大的相别，用高精度电流钳分别在变压器保护屏、测控屏处同极性端钳接变压器高压侧该相别及对应的低压侧各组CT二次电流回路；
步骤S6:启动录波监测，变频通流设备逐步增大输出电流至设定值，输出低频电流在变压器低压侧母排A、B相间穿越，录取变压器高压侧线电流最大相及对应低压侧电流回路波形；
步骤S7：对录取的波形的幅值、相位进行波形数据分析，判断相关保护、测控电流等回路的变比、极性的正确性；
步骤S8：根据波形品质和低频响应特性确定该变压器低频通流试验频率；
步骤S9:手动启动变压器保护装置内部录波，分析相关采样通道波形幅值、相位，根据差动保护逻辑，判断保护装置采样信息和差动保护功能的正确性；
步骤S10：测试结果分析正确后，低频通流设备缓慢减小输出至零；
步骤S11：将变频通流设备接线更换至B、C相，按步骤S8确定的该变压器低频通流试验频率设置变频通流设备输出频率，重复步骤S5-S10；
步骤S12：将变频通流设备接线更换至A、C相,按步骤S8确定的该变压器低频通流试验频率设置变频通流设备输出频率，重复步骤S5-S10。
5.根据权利要求4所述的基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，其特征在于，所述相关参数包括变压器接线组别、变压器短路阻抗、铜耗、高低压侧电压比和电流互感器变比。
6.根据权利要求4所述的基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，其特征在于，所述变频通流设备分别选定10Hz、15Hz、20Hz、25Hz输出频率，逐步增大输出电流至设定值。
7.根据权利要求4所述的基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，其特征在于，所述录波器采样率预设值为10ks/S。
8.根据权利要求4所述的基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，其特征在于：所述步骤S2中变频通流设备，若低频电流输出目标值超出单台变频通流设备最大限制电流，采用对时同步输出方式将多台变频通流设备并联同步输出，满足低频电流输出目标值。
9.根据权利要求4所述的基于低频激励响应的变压器系统电流相量测试方法，其特征在于，所述步骤S7包括如下步骤：
步骤S71:按变压器额定电压变比、实际调压分接头档位、变压器接线组别、通流设备输出电流等参数，计算通流设备输出的变压器低压侧低频电流一次值对应的变压器高压侧电流一次值；
步骤S72:将录取的高低压侧各组CT二次电流波形乘以各自CT变比转换成一次值，幅值应与通流设备输出值及对应的变压器高压侧校准电流幅值基本一致，验证CT变比是否与设计一致；
步骤S73:以变压器低压侧CT 电流波峰或波谷为参考，用游标观测同一时刻变压器高压侧各组CT 电流波形对应波峰或波谷位置，由此验证CT极性是否满足差动保护功能。
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