一种主变比率制动特性差动保护的调试方法

摘要

一种主变比率制动特性差动保护的调试方法，它应用于继电保护专业调试技术领域。传统变压器保护调试过程中试验参数采用手工计算获得，效率较为低下且容易出错；在调试条件有限的情况下，接线回路较为复杂容易误接线；不同保护装置厂家的变压器保护内部原理有所不同，给调试工作的正确进行又带来了一定的挑战。本发明提出一种新的调试方法并通过软件计算测试参数以及输出测试接线示意图代替人工解决上述传统调试过程中容易产生的问题。本发明可以应用于电力系统及发电厂的基建、技改工程中变压器保护装置的调试技术领域。

说明书

技术领域

本发明属于继电保护专业调试技术领域，具体涉及一种主变比率制动特性差动保护的调试方法。

背景技术

在110kV及以上电压等级的大电流接地系统中主变压器接线方式大多为Y-Δ接线或Y-Y-Δ接线，传统继电器保护装置通过“Y侧CT采用Δ型接线，Δ侧CT采用Y型接线”的方式来进行差动保护两侧的电流相位校正。随着时代的发展，微机继电保护装置大规模的普及，电流相位的校正已经不再依靠物理上的接线，而是通过保护装置内部的程序计算来校正Y侧与Δ侧同名相电流之间相差的30°角，电流互感器统一为Y型接线。但同样也给保护装置的调试工作带来了新的挑战。

在以往的主变比率制动特性差动保护的调试中，由于不同变电站所使用的主变保护的生产厂家和型号种类多样。其装置内部的相角转换原理差别各异，加大了工作现场调试工作的难度。在调试条件有限的情况下，接线回路较为复杂，工作人员的专业知识水平不一，对实验接线的正确性难以保证。而且，由于传统的调试过程中试验参数采用手工计算获得，效率较为低下且容易出错。计算习惯的不规范，大大增加了调试工作中因参数有误导致调试结果出错的几率，成为了现场调试工作的又一个阻碍。

发明内容

本发明的目的是为解决传统的主变保护调试过程中的接线正确性难以保证、以及试验参数计算的效率低且容易出错的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种主变比率制动特性差动保护的调试方法，该方法的具体步骤为：

步骤一：选择待调试的主变保护装置，用户根据待调试的保护装置的内部转角原理(高压侧转角或低压侧转角)点击调试软件对应的按钮RCS978或SGT756，按钮通过编辑的回调函数(Callback)调用相应的子GUI；

若待调试主变保护装置原理为高压侧转角，则点击SGT756按钮调用子GUI2；若待调试主变保护装置原理为低压侧转角，则点击RCS978按钮调用子GUI1；

当调用子GUI2时，执行步骤二；当调用子GUI1时，执行步骤六；

步骤二：调用MATLAB软件的图形用户界面功能实例GUI 2(SGT756)，并输入系统参数，再输入调试所需的两个差流平衡点电流标么值I1和I2，再执行步骤三；

步骤三：分别采用变压器高压侧对低压侧方式(Y-Δ)和变压器高压侧对中压侧方式(Y-Y)对主变保护装置进行测试，采用变压器高压侧对中压侧方式进行测试时，设置调试条件参数Ts1＝0；采用变压器高压侧对低压侧方式进行测试时，设置调试条件参数Ts1＝1；

根据现场实际条件选择输出电流的路数，若输出3路电流，则设置调试条件参数Ts2＝0，若输出6路电流，则设置调试条件参数Ts2＝1；

步骤四：根据步骤三设置的调试条件参数Ts1和Ts2，判断需要动作的差流元件的组数；若只动作1组差流元件，则设置调试条件参数Ts3＝1，若动作2组差流元件，则设置调试条件参数Ts3＝0；

步骤五：调用步骤三和步骤四设置的调试条件参数Ts1、Ts2和Ts3，调用测试参数计算函数IH₁、IH₂、IL₁、IL₂、Iconp₁和Iconp₂，输出两个测试点对应的主变各侧电流IH₁、IH₂、IL₁、IL₂以及两侧电流之间的相位差(当Ts1＝1,Ts2＝0且Ts3＝0时软件还同时输出低压侧补偿电流Iconp₁、Iconp₂其相位分别与IH₁、IH₂一致)，同时根据Ts1、Ts2和Ts3调用MATLAB软件的图形用户界面功能实例GUI3显示当前调试内容的接线示意图，继续执行步骤九；

步骤六：调用MATLAB软件的图形用户界面功能实例GUI 1(RCS978)，并输入系统参数，再输入调试所需的差流平衡点电流标么值I1和I2，再执行步骤七；

步骤七：分别采用变压器高压侧对低压侧方式(Y-Δ)和变压器高压侧对中压侧方式(Y-Y)进行测试，采用变压器高压侧对中压侧方式(Y-Y)进行测试时，设置调试条件参数Ts1＝0，采用变压器高压侧对低压侧方式(Y-Δ)进行测试时，设置调试条件参数Ts1＝1；

根据现场实际条件选择输出电流的路数，若输出3路电流，则设置调试条件参数Ts2＝0，若输出6路电流，则设置调试条件参数Ts2＝1；

步骤八：根据步骤七设置的调试条件参数Ts1和Ts2，同时调用测试参数计算函数IH₁、IH₂、IL₁和IL₂，输出两个测试点对应的主变各侧电流IH₁、IH₂、IL₁、IL₂以及两侧电流之间的相位差，同时根据Ts1和Ts2调用MATLAB软件的图形用户界面功能实例GUI4显示当前调试内容的接线示意图。继续执行步骤九；

步骤九：按照计算得出的主变各侧电流数值IH₁、IH₂、IL₁、IL₂(Iconp₁、Iconp₂)以及各侧电流之间的相位差关系，依照调试接线示意图向保护装置各侧通入电流(此时主变保护装置处于差流平衡状态)，提高任一侧电流直至差动保护刚好动作，并记录差动动作点的各侧同名相电流；对于高侧转角装置当Ts1＝1,Ts2＝0且Ts3＝0时，此时只能调整低压侧电流IL至保护装置刚好动作；

步骤十：输入步骤九记录的差动动作点的各侧同名相电流，调用斜率计算函数rake_ratio计算出比率制动的斜率。

本发明的有益效果是：本发明的一种主变比率制动特性差动保护的调试方法可以根据现场实际调试情况灵活地给出试验所需的参数，软件对输入的系统参数和自定义测试参数进行计算，输出测试实验所需的平衡点各侧电流以及其相角关系，装置调整为差流平衡之后提高任一侧电流值至装置比率制动差动电流保护动作，记录此时的电流输入量作为计算参数输入到软件中，软件根据输入的值计算出比率制动的斜率；相比较于现有方法，本发明的方法不需要手算来获得试验参数，可以将试验参数的计算效率提高90％以上，而且计算不容易出错；同时，本发明可以通过显示当前调试内容的接线示意图来保证接线的正确性。

附图说明

图1为本发明的一种主变比率制动特性差动保护的调试方法的流程图；

图2为传统调试过程的接线方式图；

图中：Ia为微机继电保护试验仪的接口a电流输出，Ib为微机继电保护试验仪的接口b电流输出，Ic为微机继电保护试验仪的接口c电流输出，In为微机继电保护试验仪的接口n电流输出，A为继电保护装置高压侧接口A，B为继电保护装置高压侧接口B，C为继电保护装置高压侧接口C，N为继电保护装置高压侧接口N，a为继电保护装置低压侧接口a，b为继电保护装置低压侧接口b，c为继电保护装置低压侧接口c，n为继电保护装置低压侧接口n；

图3为本发明提出的的调试过程简化测试接线方案的接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式。本实施方式所述的一种主变比率制动特性差动保护的调试方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：选择待调试的主变保护装置，用户根据待调试的保护装置的内部转角原理(高压侧转角或低压侧转角)点击调试软件对应的按钮RCS978或SGT756，按钮通过编辑的回调函数(Callback)调用相应的子GUI。

若待调试主变保护装置原理为高压侧转角，则点击SGT756按钮调用子GUI2；若待调试主变保护装置原理为低压侧转角，则点击RCS978按钮调用子GUI1；

当调用子GUI2时，执行步骤二；当调用子GUI1时，执行步骤六；

步骤二：调用MATLAB软件的图形用户界面功能实例GUI 2(SGT756)，并输入系统参数，再输入调试所需的两个差流平衡点电流标么值I1和I2，再执行步骤三；

步骤三：分别采用变压器高压侧对低压侧方式和变压器高压侧对中压侧方式对主变保护装置进行测试，采用变压器高压侧对中压侧方式进行测试时，设置调试条件参数Ts1＝0；采用变压器高压侧对低压侧方式进行测试时，设置调试条件参数Ts1＝1；

根据现场实际条件选择输出电流的路数，若输出3路电流，则设置调试条件参数Ts2＝0，若输出6路电流，则设置调试条件参数Ts2＝1；

步骤四：根据步骤三设置的调试条件参数Ts1和Ts2，判断需要动作的差流元件的组数；若只动作1组差流元件，则设置调试条件参数Ts3＝1，若动作2组差流元件，则设置调试条件参数Ts3＝0；

步骤五：调用步骤三和步骤四设置的调试条件参数Ts1、Ts2和Ts3，调用测试参数计算函数IH₁、IH₂、IL₁、IL₂、Iconp₁和Iconp₂，输出两个测试点对应的主变各侧电流IH₁、IH₂、IL₁、IL₂以及两侧电流之间的相位差，同时根据Ts1、Ts2和Ts3调用MATLAB软件的图形用户界面功能实例GUI3显示当前调试内容的接线示意图，继续执行步骤九；

步骤六：调用MATLAB软件的图形用户界面功能实例GUI 1，并输入系统参数，再输入调试所需的差流平衡点电流标么值I1和I2，再执行步骤七；

步骤七：分别采用变压器高压侧对低压侧方式和变压器高压侧对中压侧方式进行测试，采用变压器高压侧对中压侧方式进行测试时，设置调试条件参数Ts1＝0，采用变压器高压侧对低压侧方式进行测试时，设置调试条件参数Ts1＝1；

根据现场实际条件选择输出电流的路数，若输出3路电流，则设置调试条件参数Ts2＝0，若输出6路电流，则设置调试条件参数Ts2＝1；

步骤八：调用步骤七设置的调试条件参数Ts1和Ts2，同时调用测试参数计算函数IH1、IH2、IL1和IL2，输出两个测试点对应的主变各侧电流IH1、IH2、IL1、IL2以及两侧电流之间的相位差，同时根据Ts1和Ts2调用MATLAB软件的图形用户界面功能实例GUI4显示当前调试内容的接线示意图，继续执行步骤九；

步骤九：根据输出的两个测试点对应的主变各侧电流IH₁、IH₂、IL₁、IL₂以及两侧电流之间的相位差，依照调试接线示意图向主变保护装置各侧通入电流；

提高任一侧电流直至差动保护刚好动作，记录差动动作点的各侧同名相电流；

步骤十：输入步骤九记录的差动动作点的各同名相侧电流，调用斜率计算函数rake_ratio计算出比率制动的斜率。

根据现场实际调试情况(即保护装置原理不同、试验仪可提供的最大电流不同)，软件可以给出试验所需的参数，软件需要输入主变比率制动差动保护的各项参数。其中系统参数包括“主变容量”、“主变各侧电流互感器变比”、“主变各侧额定电压”；自定义测试参数包括“差流平衡点1制动量”，“差流平衡点2制动量”；计算参数包括“差动动作点1各测试侧电流”、“差动动作点2各测试侧电流”。利用公式对输入的系统参数和自定义测试参数进行计算，输出测试实验所需的平衡点各侧电流以及其相应的相角关系，装置调整为差流平衡之后提高任一侧电流值至装置比率制动差动电流保护动作，记录此时的电流输入量作为计算参数输入到软件中，软件根据输入的值计算出比率制动的斜率。与现有的调试方法相比，本发明的方法不需要手算来获得试验参数，在提高试验参数的计算效率的同时，亦提高了试验参数计算的准确率。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一所述的一种主变比率制动特性差动保护的调试方法进行进一步的限定，所述步骤二输入的系统参数包括：主变容量S、各侧额定电压U₁、U₂和U₃、各侧电流互感器变比CT₁、CT₂和CT₃。

具体实施方式三：本实施方式对实施方式二所述的一种主变比率制动特性差动保护的调试方法进行进一步的限定，采用变压器高压侧对低压侧方式(Y-Δ)对主变保护装置进行测试，且输出电流为3路时，则只动作一组差流元件。

具体实施方式四：本实施方式对实施方式一、二或三所述的一种主变比率制动特性差动保护的调试方法进行进一步的限定，所述主变比率制动特性差动保护的调试方法还包括步骤十一，所述步骤十一具体为：

步骤十计算出当前主变保护装置的比率制动斜率后重新初始化系统，系统初始化后用于对下一个主变保护装置的调试。

实施例

对于大多数以高压侧电流进行转角计算完成相角补偿的微机保护装置，在以往的调试过程中由于内部计算原理的限制，调试的接线与数据调整过程往往不够灵活，传统的调试过程大多采用图2的接线方式，由于接线方式复杂，输出的电流相角关系同样有特殊要求，在调整过程中只能改变Ib输出的电流大小才能确保保护装置按预期方式正确动作，在实际的调试过程中调试人员经常出错。本项目在用软件代替人工手动计算的基础上另外提出了一种新的接线方法，同时简化了接线与调试过程。

本发明调试方法的主要过程为：本软件采用主GUI调用子GUI的方式，即根据用户点击不同的按钮来决定调用哪个子GUI(包括SGT756、RCS978、其他高转角装置)；

用户自行选择保护装置的转角原理点击对应的按钮，按钮通过编辑的回调函数(Callback)调用相应的子GUI。

若待调试主变保护装置的原理为高压侧转角时，调用子GUI SGT756；

本发明主GUI的程序代码如下：

每个子GUI均在生成时声明了2到3个全局变量用于调用适用于不同测试方法的计算函数，输出两个测试点对应的主变各侧电流IH₁、IH₂、IL₁、IL₂以及两侧电流之间的相位差；

输入系统参数和两个差流平衡点电流标么值I1和I2后，根据测试的方式设置子GUI中全局变量x的值(用于区别Y-Y绕组之间测试或Y-Δ绕组之间测试，前者Ts1取0，后者Ts1取1，Ts1取0或1代表全局变量x的值取0或1)；根据实验仪输出电流的路数设置子GUI中全局变量y的值(用于区别实验仪可输出电流的路数，输出3路Ts2取0，输出6路Ts2取1，Ts2取0或1代表全局变量y的值取0或1)，根据动作的差流元件的组数设置子GUI中全局变量z的值(用于区别当Test_Parameter＝0、Ts1＝1且Ts2＝0时保护装置动作一组差流元件或两组差流元件，动作一组差流元件Ts3取1，动作两组差流元件Ts3取0，Ts3取0或1代表全局变量z的值取0或1)；

计算函数IH₁、IH₂、IL₁、IL₂、Iconp₁和Iconp₂的主代码如下：

同时每个子GUI还与其附属的GUI进行全局变量的传递用于显示对应的接线示意图；根据两个测试点对应的主变各侧电流IH₁、IH₂、IL₁、IL₂以及两侧电流之间的相位差，依照调试接线示意图向主变保护装置各侧通入电流；提高任一侧电流直至差动保护刚好动作，记录差动动作点的各侧同名相电流；调用斜率计算函数rake_ratio计算出比率制动的斜率。

反之，若待调试主变保护装置的原理为低压侧转角，则在主GUI的程序中调用子GUI RCS978，继续执行其他的操作。

本发明提出的新的调试方法的接线图如图3所示；在本发明的调试过程中，现场的调试人员可以根据软件显示的接线示意图来进行接线，以确保接线的正确性。

本发明提出的一种新的简化测试接线方案，取消补偿电流的接入，利用接入的两路电流同时使两相差流元件动作，并可灵活调整电流大小。

该调试方法接线相对简单，保护试验仪也只需要输出两路电流，对试验仪输出的两路电流均可进行调整来使保护装置按预期动作方式正确动作。同时本软件提供的制动比斜率验算功能可以计算出试验所得的实验结果。