孫 亮，李言平，史欣柯，林 敏

(1.長春泰合電力自動化有限公司，長春 130012；2.國網(wǎng)雙鴨山供電公司，黑龍江 雙鴨山 155100；3.國網(wǎng)通化供電公司，吉林 通化 134100；4.武漢國電武儀電氣股份有限公司，武漢 430070)

電力系統(tǒng)在新設(shè)備投運、老舊設(shè)備改造以及繼電保護裝置定期檢驗中，按照規(guī)定均需要用一次電流及工作電壓對電流電壓回路和繼電保護裝置進行電流、電壓相位測定工作，測定時既要考慮一次設(shè)備的保護，又要快速、準(zhǔn)確地完成相位測定工作。在相位測定工作過程中，如果遇到繼電保護動作，還會涉及到故障分析。用一次電流及工作電壓對電流電壓回路和繼電保護裝置進行電流、電壓相位測定，按照目前的試驗設(shè)備和檢測方法，操作量大、使用設(shè)備多、檢驗項目復(fù)雜、耗時長、風(fēng)險大，因此，有必要研發(fā)一種既有繼電保護功能和相位測量功能，又有故障錄波和完善的分析功能的新型繼電保護相位測定專用試驗裝置。

1 繼電保護相位測定存在的問題

按照《繼電保護及電網(wǎng)安全自動裝置檢驗條例》規(guī)定，繼電保護裝置未經(jīng)過一次電流及工作電壓的檢測，不能正式投入運行。目前，用一次電流及工作電壓對電流電壓回路和繼電保護裝置進行電流、電壓相位測定工作期間，為保證一次設(shè)備的安全運行，一般用具有完好保護功能的其他設(shè)備串代一次設(shè)備，或是在一次設(shè)備上加裝臨時保護裝置。用具有完好保護功能的其他設(shè)備串代時，倒閘操作復(fù)雜；加裝臨時保護時由于現(xiàn)場可能沒有成型的保護裝置，可靠性差，電網(wǎng)安全運行都存在很大風(fēng)險。

用一次電流及工作電壓對電流電壓回路和繼電保護裝置進行電流、電壓相位測定時，主要還是依據(jù)用工頻相位測量儀分別測量各回路電流、電壓的相位，測量時間比較長。在測量期間，如遇一次電流變化大，由于無法實現(xiàn)各電流、電壓回路相位同步測量，分析判斷工作量很大。

在對新設(shè)備充電和用一次電流及工作電壓對電流電壓回路和繼電保護裝置進行電流、電壓相位測定時，如果設(shè)備故障或發(fā)生繼電保護誤動作，保護動作行為的應(yīng)該依靠錄波器的錄波結(jié)果進行分析，但是會出現(xiàn)如下問題：一是現(xiàn)場有可能沒有故障錄波器；二是在新設(shè)備投運時發(fā)生故障或繼電保護誤動，故障錄波器可能也是新的，沒有進行過相位測定檢測，無法依靠其錄波結(jié)果進行分析；三是現(xiàn)場運行的故障錄波器接入的電流回路一般都不是保護裝置接入的電流回路，分析功能也不夠完善。

2 繼電保護相位測定試驗裝置的研發(fā)

應(yīng)用國內(nèi)外先進和成熟的微機繼電保護、微機故障錄波技術(shù)和微機工頻相位測量技術(shù)，研發(fā)一種集繼電保護、相位測量、故障錄波、故障分析功能的繼電保護相位測定試驗裝置。采用繼電保護、故障錄波、相位測量分析并行處理機制，同步運行，同步測量。

2.1 硬件結(jié)構(gòu)

采用高性能微機處理器(CPU)作為故障檢測和功能管理的核心，高速數(shù)字信號處理器(DSP)用于保護技術(shù),硬件結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)

2.2 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)由前臺和后臺兩部分構(gòu)成。前臺軟件功能包括：保護、錄波、測量三大功能組件，負責(zé)數(shù)據(jù)采集、實時處理，實現(xiàn)繼電保護、相位測量、故障錄波、液晶顯示及操作等。后臺軟件主要包括管理和錄波分析功能，負責(zé)管理和高級分析等應(yīng)用，其中管理部分負責(zé)裝置參數(shù)設(shè)置。后臺軟件與前臺裝置采用以太網(wǎng)通信。

錄波分析軟件可對本裝置生成的ASCII碼或二進制的電力系統(tǒng)瞬態(tài)數(shù)據(jù)交換的通用格式(COMTRADE)文件進行分析，也可打開其他廠家的COMTRADE文件。

3 繼電保護相位測定試驗裝置的功能

3.1 繼電保護功能

裝置為適合于10～500 kV繼電保護裝置相位測定檢驗項目，配置了完整的相間保護和接地保護。裝置繼電保護輸入電流4路，設(shè)置了3段相電流保護和4段零序電流保護，并配有突變量啟動、開入量啟動，保護動作過程可視化，16路虛擬開關(guān)量記錄保護邏輯過程，電流速斷最大30 ms出口延時。

3.2 故障錄波功能

故障錄波包括暫態(tài)錄波和穩(wěn)態(tài)錄波。暫態(tài)錄波(觸發(fā)記錄錄波):由暫態(tài)擾動起動，可以采集包含擾動發(fā)生期間的關(guān)鍵電氣量數(shù)據(jù)，記錄擾動前時間、擾動時間和擾動后時間。穩(wěn)態(tài)錄波(連續(xù)記錄錄波):按照設(shè)定的頻率連續(xù)采集關(guān)鍵電氣量數(shù)據(jù)，便于用戶對電氣進行長期變化趨勢的分析。動態(tài)錄波完全符合DL/T 553—1994《220～500 kV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則》。穩(wěn)態(tài)錄波具有時間檢索和異常事件檢索功能。輸出文件格式為符合ANSI/IEEEC37.111—1999標(biāo)準(zhǔn)[1]的COMTRADE格式。

3.3 相位測量功能

相位測量包括所有模擬量，即保護通道、錄波通道。可以測量所有模擬量的幅值、相位，還可以同步計算其他電氣參數(shù)(功率因數(shù)、有功、無功、視在功率、頻率等)。通過管理軟件，可輸入各量之間的關(guān)系，如同一母線上的電壓電流、同一電流互感器不同繞組、同一變壓器之間的不同側(cè)電流，分析軟件可以根據(jù)各輸入量之間的關(guān)系組成不同的相量圖、分析故障情況。液晶屏可進行實時矢量顯示、波形顯示、功率顯示、諧波顯示、狀態(tài)量顯示等功能。

3.4 開關(guān)量輸入、輸出功能

開關(guān)量輸入端子共16路均為無源空接點，其中強電(220 V)輸入端子8路、弱電(24 V)輸入端子8路。開關(guān)輸入量可用于啟動和記錄等用途。開關(guān)量輸出共6路，其中4路為三相單跳、三跳，另外2路

為備用，可用于各種啟動或閉鎖回路。

3.5 故障分析功能

該功能包括相量分析、阻抗分析、故障測距、諧波分析、變壓器諧波比例系數(shù)、比例制動系數(shù)和間斷角分析等?？稍陔娏ο到y(tǒng)發(fā)生故障時，自動地、準(zhǔn)確地記錄電力系統(tǒng)故障前、后過程的各種電氣量和開關(guān)量，通過這些電氣量和開關(guān)量的分析比較，分析故障、判斷保護是否正確動作。

4 繼電保護相位測定試驗裝置的應(yīng)用

某供電公司在新設(shè)備投運過程中應(yīng)用本裝置，對電流電壓回路和繼電保護裝置進行電流、電壓相位測定工作中，一臺設(shè)備就完成了相位測量工作所需要的臨時保護、相位測量、故障錄波及分析等所有工作，并且裝置采用了繼電保護、故障錄波、相位測量分析并行處理機制，同步運行，同步測量，精度高，測量準(zhǔn)確。該裝置解決了用一次電流及工作電壓對電流電壓回路和繼電保護裝置進行電流、電壓相位測定工作中需要攜帶多種設(shè)備的運輸問題，又解決了常規(guī)相位測量儀無法實現(xiàn)各電流、電壓回路相位同步測量工作。與一般具有完好保護功能的其他設(shè)備串代一次設(shè)備，來完成一次設(shè)備的保護功能的作法比較，大大節(jié)省了試驗時間、減少了操作的復(fù)雜程度及分析判斷的工作量，也避免了使用老舊繼電保護裝置臨時代替保護功能不規(guī)范而存在的風(fēng)險。

5 結(jié)束語

該裝置研制完成后，已在國網(wǎng)吉林省電力有限公司通化供電公司、國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司雙鴨山供電公司投入使用，使用情況良好。該裝置可以更加科學(xué)、簡便地完成用一次電流及工作電壓對繼電保護相位測定的檢驗工作，提高工作效率，降低電網(wǎng)運行風(fēng)險。

參考文獻：

[1] Common Format for Transient Data Exchange(COMTRADE) for Power Systems: ANSI/IEEEC 37.11—1999[S].