主变差动极性测试软件开发

代伟

(云南电网有限责任公司大理供电局，云南 大理 671000)

主变差动极性测试软件开发

代伟

(云南电网有限责任公司大理供电局，云南 大理 671000)

变压器及差动保护装置投入运行之前需要进行带负荷测试极性工作。基于Matlab GUI平台开发出来的差动极性测试软件，可以大大减少变压器及差动保护装置投入运行时间。

变压器差动TA极性；Excel；Matlab；GUI

0 前言

规程规定：对新安装的装置，如果对电流、电压的相互间相位、极性有严格要求，在投运之前必须用一次电流及工作电压接入该装置对其相别、相位关系以及所保护的方向是否正确以及接到电流差动保护 (母线、发电机、变压器、线路等的差动保护)回路中的各组电流回路的相对极性关系及变比是否正确加以检验和判定[1]。

在实际工作中，主变压器投运之前的带负荷差动TA二次极性测试工作显得越来越重要。传统测试方法是手动计算差动电流、绘制六角图以及判断TA二次极性，这样做依赖于个人经验，容易受主观因素的影响，工作效率不高。基于Matlab GUI开发出来的差动TA二次极性测试软件，可以大大减少变压器及差动保护装置投运时间。

1 变压器差动极性测试原理

1.1 变压器差动保护的原理

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，是按比较各侧电流大小和相位而构成的[2]。变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，流入变压器的电流和流出电流 (折算后的电流)相等，流过差动回路的电流为零，差动继电器不动作。变压器内部故障时，两侧 (或三侧)向故障点提供短路电流，差动回路流过的二次电流和正比于故障点电流，差动继电器动作。

1.2 TA二次回路的极性

电流互感器一、二次侧各有两个引出端子。引出端子有极性标记 (通常采用减极性标记)，必须正确测试TA极性并正确接线。任何一侧的引出端子接错线，都会使二次电流相位变化180度，影响测量仪表和继电保护装置的正确动作。

图1 TA回路的极性关系图

如图1所示，L1，L2是TA的一次引出端子，S1，S2是TA的二次引出端子，TA出厂时通常L1和S1标记为同极性。通常TA一次接线时，L1接母线侧，L2接线路侧；TA二次接线时，S1接保护装置TA的极性端，S2接非极性端。一般来说，以流出母线为一次电流的参考正方向，流进保护装置TA二次极性端的方向为二次电流的参考正方向。这样接线的目的，是为了保证TA一次和二次回路电流参照方向的一致性[3]。

1.3 传统的极性测试原理

变电站主变压器及其差动保护装置在投入运行之前，施工单位及供电局会组织继电保护人员对差动及其后备保护回路TA二次极性进行检查，只有当继电保护工作人员判断出TA极性无误后主变压器及其保护装置才能正式投入运行。传统的手动计算差流方法是把用钳形相位表测到的数据采用采用公式 (1)进行相量计算。手动尺规作差动相量图是为了直观地观察差动TA二次极性，而判断方法则如式 (2)所示，假设当时的实际潮流方向是从高压侧流向低压侧，对于式(2)的情况，则判断极性结果为：高压侧极性正确，中压侧极性接反，低压侧极性接反。如果是其它情况，可依次类推。

式 (1)中Icd表差流，IaH、IaM、IaL分别表示A相高、中、低压侧电流，nH、nM、nL分别表示高、中、低压侧TA变比，k1、k2分别表示变压器变比。式 (2)中PH、PM、PL分别表示高、中、低压侧有功功率。

2 开发方案

2.1 matlab与GUI

Matlab是主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。Matlab GUI是Matlab的人机交互图形化用户界面。

Matlab具有强大的数据处理、判断、特别是绘图功能。所以本软件选择matlab作为开发工具，借助matlab GUI平台开发出一款简单实用的应用软件，完成主变压器及其差动保护装置投入运行之前要进行的差动极性测试工作的微机化、自动化处理。

2.2 基本功能

测试差动回路TA二次极性时，需用钳形电流表读取相关电流幅值和相位 (通常不仅要测试差动回路TA极性，还需测试后备保护、测控、电度表屏TA极性)，把电流数据填入excel表格。把TA变比、变压器变比和潮流数据填入相应excel表格，方便matlab数据调用。在输入输出方面，由于matlab可以采用readxls()和 writexls ()这两个函数对excel的数据进行读取和写入，这样matlab GUI可轻松地从excel得到原始电流数据，利用matlab强大的功能完成在主变压器差动TA二次极性测试中需要做的以下工作：

1)利用readxls()函数读取excel数据的返回值，快速完成相量计算，得出差动电流的幅值和相位，再把计算得到的数据用函数writexls()写入到excel文件中或者显示到新的窗口里。

2)用compass()函数 (俗称罗盘图)，画差流相量图，在matlab GUI主界面用一个axes坐标轴来显示差流相量图，用text()函数标注。

3)用readxls()读取excel电流数据返回值形成有功功率结合 “if-else-end”语句判断TA二次极性，再把判断结果数据写入到excel文件中或者显示到新的GUI窗口。计算得到的有功功率和潮流方向要一致，极性才正确，极性不一致的一侧就判为接反。

2.3 附加功能

在完成matlab GUI在主变压器差动TA二次极性测试中的基本功能后，还需增加一些附加功能。比如差流相量图缩放、保存、清除以及读数据按钮。

附加按钮的功能实现跟基本功能按钮一样要用到Callback(回调函数)。注意由guide创建的每个控件在M文件里的回调函数里对应一个唯一的Tag值，GUI在调用每个Callback时，都是以Tag值为标签的。特别是读数据这个按钮，在其Callback(回调函数)里用 figure()新建一个GUI窗口，在新的窗口下，用 uipanel(面板)、uibuttongroup(按钮组)、uicontrol(用户接口控制，可以把它的属性 “Style”设置为按钮、下拉菜单、列表框、文本等)对象，并通过设置他们的属性来显示原始数据和极性判断结果数据。在新的figure窗口下用函数产生的按钮、下拉菜单、列表框、文本等的功能函数的Tag值因为没有保存在主函数的handles结构体内，是不能直接调用的，调用方法之一是采用把需调用到的句柄声明为全局变量[4]。

3 结束语

本文基于matlab GUI平台开发设计了一款针对主变压器差动TA二次极性测试工作的软件。使用编程的手段对传统的工作方法进行了改进，规范了现场主变压器差动TA二次极性测试工作流程。只要将负荷和测得数据填入excel表格，就可以实现自动计算差流、自动绘制差流相量图功能，还补充了差流相量图的保存、清除和缩放，以及读数据等功能，完全达到试验数据的全自动处理。经现场验证，本软件计算得到结果快速准确有效，，已在局内部推广使用。

[1] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.DL/T995-2006继电保护和电网安全自动装置检验规程 [M].北京：中国电力出版社，2006.

[2] 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京：中国电力出版社，1997.

[3] 张建立，韩鹏飞.变压器差动保护带负荷校验方法 [J].华中电力，2009，02.

[4] 罗华飞.MATLAB GUI设计学习手记 (第二版) [M].北京：北京航空航天大学出版社，2012，02.

Development of Transformer Polarity Test Software Based on MATLAB GUI

DAI Wei
(Dali Electric Power Supply Bureau，Dali，Yunnan 671000，China)

Transformer and differential protection devices need test polarity with the load，This paper is to study a piece of differential polar test software based on Matlab GUI.It can reduce significantly the operational time of transformer differential protection devices.

TA polarity of the transformer differential；Excel；Matlab；GUI

TM76

B

1006-7345(2015)06-0007-02

2015-07-28

代伟 (1986)，男，继电保护高级工，云南电网有限责任公司大理供电局，从事继电保护工作 (e-mail)dwyhzyq＠126.com。