張艷鋒，蘇永強(qiáng)，宋 舉（華潤(rùn)新能源（大同廣靈）風(fēng)能有限公司，山西 大同 037500）

通過(guò)微機(jī)保護(hù)進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試的方法

張艷鋒，蘇永強(qiáng)，宋 舉
（華潤(rùn)新能源（大同廣靈）風(fēng)能有限公司，山西 大同 037500）

微機(jī)保護(hù)裝置具有電流、電壓的幅值、相位測(cè)量功能。以微機(jī)保護(hù)帶負(fù)荷測(cè)試的方法為例，探討微機(jī)保護(hù)帶負(fù)荷檢查的優(yōu)勢(shì)，專業(yè)技術(shù)人員和電站運(yùn)維人員掌握微機(jī)保護(hù)帶負(fù)荷檢查方法的必要性，分析利用微機(jī)保護(hù)進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試的方法和現(xiàn)場(chǎng)查錯(cuò)的技術(shù)手段。

微機(jī)保護(hù)裝置；帶負(fù)荷測(cè)試方法；極性；變比

0 引言

對(duì)于新安裝或回路經(jīng)更改后的一、二次設(shè)備，在正式投入運(yùn)行前需要進(jìn)行帶負(fù)荷檢驗(yàn)[1]，以確保電壓互感器、電流互感器的變比、極性、幅值的正確性。通過(guò)帶負(fù)荷測(cè)試，可以很容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、安裝接線過(guò)程中存在的一些問(wèn)題并及時(shí)解決，從而有效避免測(cè)量、計(jì)量錯(cuò)誤，防止保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)，確保電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

對(duì)于傳統(tǒng)電站，帶負(fù)荷測(cè)試通常采用相位伏安表；對(duì)于智能電站，由于多采用電子互感器，因此帶負(fù)荷測(cè)試需要網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析儀或數(shù)字錄波器等設(shè)備。由于這兩類電站采用的技術(shù)和設(shè)備不同，增加了帶負(fù)荷測(cè)試的技術(shù)難度和投入成本。尋找一種簡(jiǎn)單有效的測(cè)試方法，既可以用于傳統(tǒng)電站又可以用于智能電站，還不需要其他設(shè)備投入，利用電站現(xiàn)有設(shè)備就可以進(jìn)行負(fù)荷測(cè)試。首先，隨著現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的快速發(fā)展，目前的微機(jī)保護(hù)裝置測(cè)量和保護(hù)精度比較高，并且?guī)в邢嘟菧y(cè)量功能，完全滿足帶負(fù)荷測(cè)試對(duì)精度的需求。其次，微機(jī)保護(hù)裝置在進(jìn)行帶負(fù)荷測(cè)試之前都是經(jīng)過(guò)微機(jī)保護(hù)測(cè)試儀檢驗(yàn)并合格的產(chǎn)品[2]，運(yùn)行穩(wěn)定，工作可靠。不管是傳統(tǒng)電站還是智能電站，微機(jī)保護(hù)裝置都配置有電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)等測(cè)量計(jì)算功能，測(cè)試方法方便易掌握。因此，掌握通過(guò)微機(jī)保護(hù)進(jìn)行負(fù)荷測(cè)試的方法，對(duì)于運(yùn)維人員來(lái)說(shuō)是確保電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)手段，應(yīng)該為運(yùn)維人員所掌握；對(duì)于專業(yè)調(diào)試人員來(lái)說(shuō)也可以作為負(fù)荷測(cè)試的有效手段。

1 微機(jī)保護(hù)負(fù)荷測(cè)試原理分析

微機(jī)保護(hù)裝置將采集到的電流、電壓等數(shù)值通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將所采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，經(jīng)過(guò)CPU處理后再通過(guò)液晶屏等顯示設(shè)備顯示，供相關(guān)人員查閱。通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置，就可以方便地看到二次電流、二次電壓幅值、相角、頻率等參數(shù)，以及裝置根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)內(nèi)部程序計(jì)算出的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)等參數(shù)，為變電站的調(diào)試、運(yùn)行、事故分析提供了可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

帶負(fù)荷測(cè)試中，為了確保測(cè)量精度、減小誤差，帶負(fù)荷測(cè)試要求電流達(dá)到電流互感器額定電流的10%，負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。

根據(jù)電力行業(yè)規(guī)定，電流方向以從母線流出為正方向，送出有功功率為+P，送出無(wú)功功率為+Q。相位伏安表測(cè)試中，以電流滯后電壓角度為正；微機(jī)保護(hù)裝置顯示，通常以電流滯后電壓角度為正。以某風(fēng)電場(chǎng)110 kV送出線路XX線為例（電流互感器變比為600/1）。

表1為110 kV送出線路XX線一次電流及功率，表2為相位伏安表測(cè)試數(shù)據(jù)與微機(jī)保護(hù)裝置顯示數(shù)據(jù)對(duì)照表。

表1 110 kV送出線路XX線一次電流及功率

表2 相位伏安表測(cè)試數(shù)據(jù)與微機(jī)保護(hù)裝置顯示數(shù)據(jù)對(duì)照表 A（/°）

通過(guò)表1和表2數(shù)據(jù)，計(jì)算電流互感器變比：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際變比為600/1。

裝置測(cè)量變比=221.84/0.37=600/1。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際變比與裝置測(cè)量變比數(shù)據(jù)接近相等。

根據(jù)微機(jī)保護(hù)裝置顯示數(shù)據(jù)和相角（Ul1角度為0°），直接畫(huà)向量圖如圖1所示。

圖1 裝置數(shù)據(jù)向量圖

根據(jù)相位伏安表測(cè)量數(shù)據(jù)和相角，做向量圖（平時(shí)為了方便分析，默認(rèn)Ul1為90°位置）如圖2所示。

通過(guò)圖1和圖2對(duì)比發(fā)現(xiàn)，將圖1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°即可得到圖2。通過(guò)圖1或圖2，均可以判斷出電流互感器極性正確，Il1、Il2、Il3為正序，各相序負(fù)荷平衡；當(dāng)前功率潮流送出有功，吸收無(wú)功。

通過(guò)微機(jī)保護(hù)測(cè)得數(shù)據(jù)和通過(guò)相位伏安表測(cè)得的數(shù)據(jù)一樣，都可以反映電流互感器的極性、變比情況。只是通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置要更方便，不再用拿相位伏安表進(jìn)行一步步測(cè)試，避免了因試驗(yàn)人員技術(shù)水平的差異以及相位伏安表使用和測(cè)量方法不正確而生成錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，從而影響判斷。

2 工程應(yīng)用

變電站實(shí)際工程案例，通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置得到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行負(fù)荷測(cè)試和故障分析判斷方法。

案例一：XX風(fēng)電場(chǎng)35 kV動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)定值是按照電流互感器變比為300/1進(jìn)行計(jì)算和整定的，測(cè)量用的電流互感器變比300/1，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的微機(jī)保護(hù)裝置顯示數(shù)據(jù)及負(fù)荷如表3所示。

表3 XX風(fēng)電場(chǎng)微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)及一次負(fù)荷 A/（°）

此時(shí)一次負(fù)荷I=124.72 A；P=0.26 MW；Q= 7.55 Mvar。

對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并作向量圖如圖3所示。

圖3 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償保護(hù)裝置測(cè)量數(shù)據(jù)向量圖

根據(jù)表3和圖3，可以得出電流互感器變比：裝置測(cè)量變比=124.72/0.42=297/1。

裝置保護(hù)變比=124.72/0.21=594/1。

保護(hù)用的電流互感器變比為600/1，而不是300/1，電流互感器極性正確，Iu、Iv、Iw為正序，各相序負(fù)荷平衡；當(dāng)前功率潮流：送出有功和無(wú)功，與實(shí)際情況一致。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢查并對(duì)電流互感器進(jìn)行專門(mén)檢查發(fā)現(xiàn)，保護(hù)用的電流互感器確實(shí)為600/1。

案例二：XX變電站35 kV線路微機(jī)保護(hù)裝置電流互感器變比為：600/5，現(xiàn)場(chǎng)記錄35 kV線路微機(jī)保護(hù)裝置顯示數(shù)據(jù)及負(fù)荷如表4所示（為便于分析，將微機(jī)保護(hù)裝置電壓幅值和相位同時(shí)進(jìn)行了抄錄）。

表4 XX變電站微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)及一次負(fù)荷

此時(shí)一次負(fù)荷I=275.12 A；P=14.70 MW；Q= 7.82 Mvar。對(duì)表4數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并作向量圖如圖4所示。

圖4 線路保護(hù)裝置向量圖

根據(jù)表4和圖4，得出以下結(jié)論：L1、L2、L3三相負(fù)荷大小平衡，但電流互感器極性錯(cuò)亂，相序錯(cuò)誤，電流互感器變比∶保護(hù)裝置變比為275.12/ 2.29≈120=600/5。

通過(guò)對(duì)該線路負(fù)載情況進(jìn)行分析，判定該線路所帶負(fù)載為感性負(fù)載，電流滯后電壓30°左右。由此可以判斷不是Il1極性接反，而是Il2與Il3極性接反，同時(shí)相位需要進(jìn)行調(diào)整：Il1′=Il3′，Il2′=Il1′，Il3′=Il2′，如圖5所示。

圖5 線路保護(hù)裝置改后向量圖

現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)停電檢查發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與以上分析一致。對(duì)電流互感器進(jìn)行調(diào)整后送電并觀察保護(hù)裝置數(shù)據(jù)，如表5所示。此時(shí)一次負(fù)荷I=252.88 A；P=13.48 MW；Q=7.20 Mvar。

表5 XX變電站電流互感器更改后微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)及一次負(fù)荷

3 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)帶負(fù)荷測(cè)試是電站正式投運(yùn)前必須進(jìn)行檢查的項(xiàng)目，也是電站安全運(yùn)行的最后一道保障，對(duì)電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行帶負(fù)荷檢查測(cè)試，可以很容易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)電壓互感器、電流互感器變比、極性、幅值等存在的一些問(wèn)題，并及時(shí)采取措施解決。該方法簡(jiǎn)單有效、方便可行。同理，微機(jī)斷路器、母線、變壓器保護(hù)也可以用來(lái)進(jìn)行帶負(fù)荷檢查測(cè)試。電站運(yùn)維人員和測(cè)試人員掌握了這種負(fù)荷測(cè)試的輔助方法，在電站正式投運(yùn)前就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電站中隱藏的一些問(wèn)題并及時(shí)解決，從而避免設(shè)備“帶病”運(yùn)行，保障電站和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]國(guó)家能源局.繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件 DL/ T478—2010[S].北京：中國(guó)電力出版社，2011：10-27.

[2]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置基本實(shí)驗(yàn)方法 GB/T7261—2016[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016：8-22.

On-load Testing Methods with Computer Protection

ZHANG Yanfeng,SU Yongqiang,SONG Ju
（Huarun New Energy(Datong Guanglin)Wind Power Co.,Ltd.,Datong,Shanxi037500,China）

Computer protection devices possess the functions of current measurement,voltage measurement and phase measurement. Taking on-load testing method with computer protection as an example,the advantages of on-load testing with computer protection and the necessities that the operators in power station grasp this method are elaborated.The on-load testing methods and field trouble-shooting ways are analyzed.

computer protection device;on-load testing method;polarity;change

TM45

A

1671-0320（2017）03-0045-04

2017-01-07，

2017-04-12

張艷鋒（1978），男，山西長(zhǎng)治人，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)計(jì)算機(jī)計(jì)算應(yīng)用專業(yè)，助理工程師，從事變電站運(yùn)行管理工作；

蘇永強(qiáng)（1986），男，河南南陽(yáng)人，2010年畢業(yè)于西北農(nóng)林科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，助理工程師，從事變電站運(yùn)行管理工作；

宋 舉（1987），男，山西大同人，2008年畢業(yè)于山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)，從事變電站運(yùn)行管理工作。