智能变电站向量测试组合箱的研制

吴兴龙 李少飞

摘要：传统变电站保护的电压、电流模拟量都位于同一保护装置屏后，而智能变电站保护的电压模拟量位于母线电压合并单元上，电流模拟量位于各间隔合并单元上，但两者相距数米或数十米。因此，在智能变电站向量测试中，引入基准电压成为难题。本文针对施放长距离电缆来解决这一难题存在费时、费力、危险等问题，提出了智能变电站向量测试组合箱的设计，分析了其优点，结果表明该组合箱将智能变电站向量测试所需工器具、电缆等组合在一起，便于携带、转移与管理，节省了人力和时间，提高了向量测试的效率，保证了测试人员的安全。

关键词：智能变电站；向量测试；组合箱

中图分类号： TM 933 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（a）-0000-00

引言

变电站新设备投运以及电流二次回路改动过的设备恢复送电时，需要在带负荷后进行向量测试，即测量三相负荷电流的有效值和相对于基准电压的相位等并判断相序，以检测电流回路接线的正确性，防止继电保护装置的误动作。传统变电站各间隔保护所用电压、电流模拟量都集成在该间隔的保护屏端子排上，所以向量测试较为简单。对于智能变电站，其电压、电流互感器分为两种情况[1]：一种为电子式互感器，二次采样值为数字量，不存在模拟量；另一种仍然采用传统互感器，二次采样值为模拟量，通过电缆传送到合并单元转换为数字量。目前由于电子式互感器技术并不成熟，所以采用电子式互感器的智能变电站并不多，一般都还是采用传统互感器。文献[2]阐述了配置电子式互感器的智能变电站向量测试方法，但尚无文献对配置传统互感器的智能变电站向量测试予以详细分析。本文分析了此类智能变电站向量测试存在的问题，并针对这些问题，提出了智能变电站向量测试组合箱的设计，而后分析了其作用和优点。

1 向量测试的基本步骤

向量测试一般分为三个步骤：

（1）选取基准电压模拟量，即将智能三相相位伏安表的电压测试线插在基准电压端子上，而后将伏安表的三相钳形电流互感器分别卡在待测间隔的三相电流电缆芯线上；

（2）读取伏安表上三相电流模拟量的幅值及相对于基准电压的相位角，并记录数值；

（3）根据测量数值，作出待测间隔三相负荷电流向量图，判断相序是否正确。

2 智能变电站向量测试的难点

在传统变电站中，每个保护装置的电压模拟量端子和电流模拟量端子都在同一块屏后，智能三相相位伏安表的电压试验线和钳形电流互感器试验线的长度完全满足向量测试的接线要求。而在智能变电站中，各间隔保护的电压模拟量位于母线电压合并单元上，电流模拟量位于该间隔合并单元上。以110kV线路保护的采样回路为例，如图1所示，母线二次电压模拟量在母线压变智能终端柜的合并单元上，线路二次电流模拟量在线路智能终端柜的合并单元上，而保护装置屏后均为电压电流数字量，所以不能像传统保护一样，在保护装置后完成向量测试。若在线路智能终端柜处进行向量测试，那么引入母线压变智能终端柜上的基准电压将成为难点。

通过测量某220kV变电站220kV母线压变智能终端柜到不同220kV线路间隔智能终端柜的距离发现，最大距离为70m，最小距离为7m，测量110kV母线压变智能终端柜到不同110kV线路间隔智能终端柜的距离最大为45m，最小为5m，而智能相位伏安表的电压试验线一般只有2m，完全不能满足测量需求。因此，需要采用施放长电缆的方法，引入电压模拟量。这种方法是可行的，但存在以下几个问题：

（1）人工施放电缆费时、费力，而且需要多人配合，工作效率低下；

（2）如果变电站间隔较多，电缆施放人员需要来回穿越带电间隔进行向量测试，安全隐患较大；

（3）电缆长度不宜过长或过短，若过长，则携带、施放都不方便；若过短，则在引入长距离电压模拟量时，需要将几根电缆的芯线连接起来才能满足长度要求，如此便增大了工作量；

（4）投运送电现场，一般还需要一些基本用具，如一字起、万用表、绝缘胶布、记录笔、记录本等，这些用具和电缆、智能三相相位表分别携带，极为不便，而且摆放在现场，容易造成现场杂乱不堪。

3 智能变电站向量测试组合箱的研制及优点

针对智能变电站向量测试存在的问题，设计并研制了智能变电站向量测试组合箱，其CAD设计效果图如图2所示。

3.1 基本设计

（1）组合箱箱体分为两层：仪表层和电缆层，两层可以分离。仪表层放置智能三相相位伏安表及其配置的钳形电流互感器、绝缘胶布等，箱盖背面的工具袋可以放置一字起、记录笔、记录纸等。电缆层放置80m长的电缆，用于引入基准电压。

（2）仪表层中置放伏安表的盒体背后内嵌磁铁，可以吸附在智能终端柜柜门上。

（3）电缆层设置有带转动把手的电缆线盘，用于缠放电缆；在把手侧面有电缆转接线柱；在距离电缆出线端头合适位置设置直径大于导线穿出孔的橡胶套环；在电缆层箱体下部，安装了四个万向轮，其中两个万向轮带有刹车功能。

3.2 优点分析

组合箱将向量测试所需的基本仪表、用具、电缆等集中在一个箱体内，便于携带，便于管理，特别是电缆集中在箱体内，使用转动把手施放、收拉，大大降低了人力，缩短了工作时间，提高了安全性。此外，组合箱的一些细节设计的优点，如表1所示。

4 结语

智能变电站向量测试组合箱已获得国家实用新型专利，并在宣城供电公司110kV玉屏变、220kV梓山变和220kV山門变等智能变电站的投运中得到应用，取得了很好的应用效果。组合箱的应用，解决了传统向量测试方法在配置传统互感器的智能变电站向量测试中遇到的问题，使保护人员能够方便地携带工器具、转移工器具、转移工作地点、进行向量测试等，节省了测量人员的体力和测量时间，提高了工作效率，并保证了测量人员的安全。

参考文献

[1] 曹团结，黄国方. 智能变电站继电保护技术与应用[M]. 北京：中国出版社，2013.

[2] 李铁成，张兵海，等. 投运前继电保护向量检查技术在智能变电站的应用[J]. 河北电力技术，2012，31（4）：1-2.