孫 亮，李言平，史欣柯，林 敏

(1.長(zhǎng)春泰合電力自動(dòng)化有限公司，長(zhǎng)春 130012；2.國(guó)網(wǎng)雙鴨山供電公司，黑龍江 雙鴨山 155100；3.國(guó)網(wǎng)通化供電公司，吉林 通化 134100；4.武漢國(guó)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(yùn)、老舊設(shè)備改造以及繼電保護(hù)裝置定期檢驗(yàn)中，按照規(guī)定均需要用一次電流及工作電壓對(duì)電流電壓回路和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行電流、電壓相位測(cè)定工作，測(cè)定時(shí)既要考慮一次設(shè)備的保護(hù)，又要快速、準(zhǔn)確地完成相位測(cè)定工作。在相位測(cè)定工作過(guò)程中，如果遇到繼電保護(hù)動(dòng)作，還會(huì)涉及到故障分析。用一次電流及工作電壓對(duì)電流電壓回路和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行電流、電壓相位測(cè)定，按照目前的試驗(yàn)設(shè)備和檢測(cè)方法，操作量大、使用設(shè)備多、檢驗(yàn)項(xiàng)目復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大，因此，有必要研發(fā)一種既有繼電保護(hù)功能和相位測(cè)量功能，又有故障錄波和完善的分析功能的新型繼電保護(hù)相位測(cè)定專(zhuān)用試驗(yàn)裝置。

1 繼電保護(hù)相位測(cè)定存在的問(wèn)題

按照《繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)條例》規(guī)定，繼電保護(hù)裝置未經(jīng)過(guò)一次電流及工作電壓的檢測(cè)，不能正式投入運(yùn)行。目前，用一次電流及工作電壓對(duì)電流電壓回路和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行電流、電壓相位測(cè)定工作期間，為保證一次設(shè)備的安全運(yùn)行，一般用具有完好保護(hù)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(shí)保護(hù)裝置。用具有完好保護(hù)功能的其他設(shè)備串代時(shí)，倒閘操作復(fù)雜；加裝臨時(shí)保護(hù)時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)可能沒(méi)有成型的保護(hù)裝置，可靠性差，電網(wǎng)安全運(yùn)行都存在很大風(fēng)險(xiǎn)。

用一次電流及工作電壓對(duì)電流電壓回路和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行電流、電壓相位測(cè)定時(shí)，主要還是依據(jù)用工頻相位測(cè)量?jī)x分別測(cè)量各回路電流、電壓的相位，測(cè)量時(shí)間比較長(zhǎng)。在測(cè)量期間，如遇一次電流變化大，由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)各電流、電壓回路相位同步測(cè)量，分析判斷工作量很大。

在對(duì)新設(shè)備充電和用一次電流及工作電壓對(duì)電流電壓回路和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行電流、電壓相位測(cè)定時(shí)，如果設(shè)備故障或發(fā)生繼電保護(hù)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作行為的應(yīng)該依靠錄波器的錄波結(jié)果進(jìn)行分析，但是會(huì)出現(xiàn)如下問(wèn)題：一是現(xiàn)場(chǎng)有可能沒(méi)有故障錄波器；二是在新設(shè)備投運(yùn)時(shí)發(fā)生故障或繼電保護(hù)誤動(dòng)，故障錄波器可能也是新的，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)相位測(cè)定檢測(cè)，無(wú)法依靠其錄波結(jié)果進(jìn)行分析；三是現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的故障錄波器接入的電流回路一般都不是保護(hù)裝置接入的電流回路，分析功能也不夠完善。

2 繼電保護(hù)相位測(cè)定試驗(yàn)裝置的研發(fā)

應(yīng)用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)和成熟的微機(jī)繼電保護(hù)、微機(jī)故障錄波技術(shù)和微機(jī)工頻相位測(cè)量技術(shù)，研發(fā)一種集繼電保護(hù)、相位測(cè)量、故障錄波、故障分析功能的繼電保護(hù)相位測(cè)定試驗(yàn)裝置。采用繼電保護(hù)、故障錄波、相位測(cè)量分析并行處理機(jī)制，同步運(yùn)行，同步測(cè)量。

2.1 硬件結(jié)構(gòu)

采用高性能微機(jī)處理器(CPU)作為故障檢測(cè)和功能管理的核心，高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)用于保護(hù)技術(shù),硬件結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(tái)和后臺(tái)兩部分構(gòu)成。前臺(tái)軟件功能包括：保護(hù)、錄波、測(cè)量三大功能組件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、相位測(cè)量、故障錄波、液晶顯示及操作等。后臺(tái)軟件主要包括管理和錄波分析功能，負(fù)責(zé)管理和高級(jí)分析等應(yīng)用，其中管理部分負(fù)責(zé)裝置參數(shù)設(shè)置。后臺(tái)軟件與前臺(tái)裝置采用以太網(wǎng)通信。

錄波分析軟件可對(duì)本裝置生成的ASCII碼或二進(jìn)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(jìn)行分析，也可打開(kāi)其他廠家的COMTRADE文件。

3 繼電保護(hù)相位測(cè)定試驗(yàn)裝置的功能

3.1 繼電保護(hù)功能

裝置為適合于10～500 kV繼電保護(hù)裝置相位測(cè)定檢驗(yàn)項(xiàng)目，配置了完整的相間保護(hù)和接地保護(hù)。裝置繼電保護(hù)輸入電流4路，設(shè)置了3段相電流保護(hù)和4段零序電流保護(hù)，并配有突變量啟動(dòng)、開(kāi)入量啟動(dòng)，保護(hù)動(dòng)作過(guò)程可視化，16路虛擬開(kāi)關(guān)量記錄保護(hù)邏輯過(guò)程，電流速斷最大30 ms出口延時(shí)。

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(dòng)起動(dòng)，可以采集包含擾動(dòng)發(fā)生期間的關(guān)鍵電氣量數(shù)據(jù)，記錄擾動(dòng)前時(shí)間、擾動(dòng)時(shí)間和擾動(dòng)后時(shí)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(hù)對(duì)電氣進(jìn)行長(zhǎng)期變化趨勢(shì)的分析。動(dòng)態(tài)錄波完全符合DL/T 553—1994《220～500 kV電力系統(tǒng)故障動(dòng)態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則》。穩(wěn)態(tài)錄波具有時(shí)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(cè)量功能

相位測(cè)量包括所有模擬量，即保護(hù)通道、錄波通道?？梢詼y(cè)量所有模擬量的幅值、相位，還可以同步計(jì)算其他電氣參數(shù)(功率因數(shù)、有功、無(wú)功、視在功率、頻率等)。通過(guò)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(jìn)行實(shí)時(shí)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(kāi)關(guān)量輸入、輸出功能

開(kāi)關(guān)量輸入端子共16路均為無(wú)源空接點(diǎn)，其中強(qiáng)電(220 V)輸入端子8路、弱電(24 V)輸入端子8路。開(kāi)關(guān)輸入量可用于啟動(dòng)和記錄等用途。開(kāi)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(dòng)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(cè)距、諧波分析、變壓器諧波比例系數(shù)、比例制動(dòng)系數(shù)和間斷角分析等?？稍陔娏ο到y(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)地、準(zhǔn)確地記錄電力系統(tǒng)故障前、后過(guò)程的各種電氣量和開(kāi)關(guān)量，通過(guò)這些電氣量和開(kāi)關(guān)量的分析比較，分析故障、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作。

4 繼電保護(hù)相位測(cè)定試驗(yàn)裝置的應(yīng)用

某供電公司在新設(shè)備投運(yùn)過(guò)程中應(yīng)用本裝置，對(duì)電流電壓回路和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行電流、電壓相位測(cè)定工作中，一臺(tái)設(shè)備就完成了相位測(cè)量工作所需要的臨時(shí)保護(hù)、相位測(cè)量、故障錄波及分析等所有工作，并且裝置采用了繼電保護(hù)、故障錄波、相位測(cè)量分析并行處理機(jī)制，同步運(yùn)行，同步測(cè)量，精度高，測(cè)量準(zhǔn)確。該裝置解決了用一次電流及工作電壓對(duì)電流電壓回路和繼電保護(hù)裝置進(jìn)行電流、電壓相位測(cè)定工作中需要攜帶多種設(shè)備的運(yùn)輸問(wèn)題，又解決了常規(guī)相位測(cè)量?jī)x無(wú)法實(shí)現(xiàn)各電流、電壓回路相位同步測(cè)量工作。與一般具有完好保護(hù)功能的其他設(shè)備串代一次設(shè)備，來(lái)完成一次設(shè)備的保護(hù)功能的作法比較，大大節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)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(hù)裝置臨時(shí)代替保護(hù)功能不規(guī)范而存在的風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

該裝置研制完成后，已在國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司通化供電公司、國(guó)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(jiǎn)便地完成用一次電流及工作電壓對(duì)繼電保護(hù)相位測(cè)定的檢驗(yàn)工作，提高工作效率，降低電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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