鐘 偉，趙恒亮，陳秉淞，陳 榮，張雪強

(國網(wǎng)浙江義烏市供電有限公司，浙江 義烏 322000)

作為電力行業(yè)最為關(guān)心的研究課題，電力系統(tǒng)可靠性除了與電網(wǎng)的整體設(shè)計因素相關(guān)之外，繼電保護作為保護系統(tǒng)運作的重要工具，其自身的可靠性也直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。繼電保護裝置的功能正確性及可靠性驗證工作十分重要[1-3]。配網(wǎng)10 kV線路以及設(shè)備數(shù)量極多，繼電保護裝置測試工作量極大[4]。電力系統(tǒng)二次專業(yè)有大量的繼電保護校驗工作，而傳統(tǒng)的現(xiàn)場校驗一般根據(jù)文檔形式的作業(yè)指導(dǎo)書按步驟執(zhí)行，這種傳統(tǒng)操作方式不僅存在現(xiàn)場作業(yè)工作量大、效率較低的問題，而且需要配合停電進行校驗[5-6]。對于大量重復(fù)的10 kV線路繼電保護，研發(fā)不停電校驗技術(shù)，將是提升配網(wǎng)運維效率的一大利器。該項技術(shù)不但可以減少傳統(tǒng)停電校驗的繁瑣操作配合過程，降低用戶停電時間，還可極大提高二次專業(yè)人員的生產(chǎn)效率，不用再花費大量的時間精力從事低電壓等級線路繼電保護校驗的重復(fù)工作。

國內(nèi)外許多專家或?qū)W者對繼電保護的校驗新方法進行了一些研究和探索。文獻[7]描述了不同工況下繼電保護設(shè)備的故障率分布情況，得到智能變電站繼電保護校驗的優(yōu)化模型。文獻[8]提出了繼電保護裝置高度還原的不停電校驗新技術(shù)，但僅是簡單地通過繼電保護裝置下達分閘指令。文獻[9]和文獻[10]主要涉及檢修相關(guān)技術(shù)研究。傳統(tǒng)變電站和戶外繼電保護設(shè)備的校驗研究較為缺少。對此，本文提出一種實用性極高的繼電保護不停電校驗技術(shù)，通過設(shè)計研發(fā)的特殊二次帶電校驗設(shè)備，可直接對運行的10 kV線路繼電保護裝置進行整組不停電快速校驗，不需要拆接二次線，僅僅斷開出口壓板或斷開航空插頭線纜，即可快速測試繼電保護裝置的動作能力。

1 變電所繼電保護裝置的不停電校驗

智能變電站采用的不停電校驗方案，是通過軟件置位等手段實現(xiàn)間接化不停電檢驗[1]。由于大量傳統(tǒng)變電站模擬量回路無法斷開，注流不方便，在理論上不容易實現(xiàn)不停電校驗，并且現(xiàn)有技術(shù)對傳統(tǒng)變電站的不停電校驗也很少涉及[3-5]。傳統(tǒng)變電所繼電保護校驗技術(shù)的核心難點是電流回路的試驗電流注入，電壓回路可通過斷開空開隔離，而電流回路就存在一定的難度。本文提出全新速飽和變流器試驗電流并聯(lián)注入法，可在運行電流互感器(CT)二次回路中并行注入試驗電流，同時不會對CT本身與繼電保護裝置產(chǎn)生不利影響。

速飽和變流器試驗電流產(chǎn)生的整體方案如圖1所示。由于使用的微機保護裝置二次負載極小，因此所需要的電流信號很小。為了避免對運行的CT產(chǎn)生反向注流引發(fā)磁飽和，或引起別的繞組感應(yīng)試驗電流，從而導(dǎo)致母線保護或電度表干擾，該方案通過對速飽和變流器進行二次電流信號的變換，使二次電流在既有的負荷電流基礎(chǔ)上疊加，直接給繼電保護裝置注流。校驗時，只需將裝置的電流信號輸出量、跳閘輸出量直接連接繼電保護裝置的后端子板，斷開繼電保護裝置出口壓板，就可快速地實現(xiàn)不停電虛擬繼電保護校驗，驗證繼電保護裝置的動作行為以及出口二次回路的完好性。

圖1 變電所繼電保護裝置不停電注流方案

2 柱上斷路器繼電保護裝置的不停電校驗

2.1 柱上斷路器繼電保護校驗的難點

柱式斷路器的重合閘方式分為電流型和電壓型兩類。電流型是通過檢測故障電流來實現(xiàn)對繼電保護的控制，而電壓型是故障后失壓跳閘，調(diào)用延時重合閘。電流型重合閘的確定需要對故障段進行逐級調(diào)查，重合閘次數(shù)越多，對電網(wǎng)的影響就越大，同時故障段數(shù)越多，重合閘次數(shù)也越多，所需時間也就越長，適用于分支線和輻射型線路。電壓型重合閘要求變電站線路斷路器配合兩次重合閘完成故障隔離和恢復(fù)供電，第一次確定故障段，第二次重合閘恢復(fù)非故障段供電，由于只有一次重合閘，完成故障隔離所需時間較長，因此只適用于短線路。

現(xiàn)有的繼電保護校驗儀均未考慮多次重合閘的測試工況，然而柱上斷路器繼電保護具備靈活的多次重合閘工作模式。如果不能測試繼電保護的時序邏輯特性，則對斷路器的校驗評估還存在較大的盲區(qū)，只能測試其基本的故障跳閘特性。柱上斷路器的智能自愈功能，本質(zhì)上就是依靠多次重合閘邏輯配合實現(xiàn)[6]，對于柱上斷路器最為核心的這一智能功能，如果無法校驗，則對柱上斷路器的測試驗證是不全面的。

2.2 柱上斷路器重合閘校驗方案

安裝位置不同，柱上斷路器的重合閘配置也不同，由于其具備很強的時序特性，僅校驗其動作電流電壓還不能達到檢驗要求，需要研發(fā)能滿足整組試驗的時序模擬量施加方法。

柱上斷路器繼電保護裝置基本檢測思路如圖2所示。方案采用可編程時間繼電器，分別控制校驗儀的電壓與電流通斷，使模擬量具備時序功能，實現(xiàn)重合閘邏輯測試功能。考慮到桿上作業(yè)的便利性，需要一鍵操作，方案通過多個智能可編程時間繼電器的配合，實現(xiàn)一鍵完成規(guī)定時序的模擬量注入的功能。

圖2 柱上斷路器繼電保護裝置基本檢測思路

裝置的整機根據(jù)要求設(shè)計，采用12 V蓄電池提供電源，依托大功率交流逆變器產(chǎn)生基本交流電壓，通過電感限流與低壓變壓器配合產(chǎn)生故障電流模擬量，通過多抽頭變壓器實現(xiàn)低諧波的試驗電壓輸出。在此基礎(chǔ)上依靠時序邏輯保護實現(xiàn)多種類型的時序邏輯輸出，配合各種安裝位置的開關(guān)試驗。開關(guān)位置則依靠雙位置繼電器模擬，能夠快速實現(xiàn)繼電保護裝置的開關(guān)動作信號輸入反饋。

柱上斷路器的繼電保護裝置，一般采用電流量、電壓量、開關(guān)量三路航空插頭電纜連接，通過設(shè)計專門的航空插頭線注入模擬電流、電壓信號。柱上斷路器繼電保護裝置是根據(jù)開關(guān)量返回信號，即開關(guān)輔助接點位置信號，來決定下一個環(huán)節(jié)的重合閘或閉鎖與分閘狀態(tài)。

為此，設(shè)計的校驗裝置直接將繼電保護裝置發(fā)出的跳閘指令變?yōu)殚_關(guān)位置接點信號返回給繼電保護裝置，不需要一次斷路器配合，就可實現(xiàn)重合閘邏輯的連續(xù)測試。

3 現(xiàn)場試驗

校驗設(shè)備現(xiàn)場使用如圖3所示。由于其使用過程無需拆接二次線，也無需設(shè)置參數(shù)，只要根據(jù)開關(guān)安裝位置，一鍵就能按開關(guān)動作時序輸出模擬量，并給開關(guān)提供開關(guān)位置信息，使得現(xiàn)場的多次重合閘功能試驗一次完成。即使非繼電保護專業(yè)人員也能迅速熟練使用，極大地提升了柱上斷路器設(shè)備的校驗水平。

圖3 校驗裝置現(xiàn)場使用

根據(jù)本文提出的現(xiàn)場檢測方案，現(xiàn)場作業(yè)時只需要工作人員使用操作杠在柱上斷路器兩側(cè)掛上試驗線就能簡單便捷地完成相關(guān)作業(yè)，既不需要升高車也不需要人員登高。現(xiàn)場作業(yè)安全高效，規(guī)避了登高作業(yè)的風(fēng)險，極大程度地保證了操作的安全性。

以完成檢測操作所需時間和人員作為參照，對比實施新檢測方案前后，繼電保護校驗作業(yè)所需的時間和人員如圖4所示。

圖4 柱上斷路器繼電保護校驗方案對比

通過對比發(fā)現(xiàn)，柱上斷路器檢測工作，繼電保護校驗工作由原來4人和一輛升高車到只要3人就能完成，而且單臺的檢測時間也縮短為2 h，減少人力成本的同時效率上整整提高一倍。特別是在柱上斷路器大量安裝和新設(shè)備投運的情況下，利用該方案，不僅節(jié)省了大量的人力物力財力，還縮短了配電網(wǎng)斷電時間，提高了配電網(wǎng)供電的可靠性。

4 結(jié)語

本文提出了用于配電網(wǎng)繼電保護裝置的不停電校驗方案，在滿足常規(guī)校驗指標的基礎(chǔ)上加入了重合閘校驗邏輯，通過對二次模擬信號注入的航空插頭線纜技術(shù)實現(xiàn)了不停電校驗，利用多個時間繼電器之間的配合極大地簡化了實際操作過程。

通過現(xiàn)場實際操作，驗證了本文所提方案的可行性和實用性。運用本文所述校驗方法，配電網(wǎng)繼電保護校驗工作的質(zhì)量和效率都將大大提高。