通过微机保护进行带负荷测试的方法

张艳锋，苏永强，宋 举（华润新能源（大同广灵）风能有限公司，山西 大同 037500）

通过微机保护进行带负荷测试的方法

张艳锋，苏永强，宋 举
（华润新能源（大同广灵）风能有限公司，山西 大同 037500）

微机保护装置具有电流、电压的幅值、相位测量功能。以微机保护带负荷测试的方法为例，探讨微机保护带负荷检查的优势，专业技术人员和电站运维人员掌握微机保护带负荷检查方法的必要性，分析利用微机保护进行带负荷测试的方法和现场查错的技术手段。

微机保护装置；带负荷测试方法；极性；变比

0 引言

对于新安装或回路经更改后的一、二次设备，在正式投入运行前需要进行带负荷检验[1]，以确保电压互感器、电流互感器的变比、极性、幅值的正确性。通过带负荷测试，可以很容易发现设计、制造、安装接线过程中存在的一些问题并及时解决，从而有效避免测量、计量错误，防止保护拒动或误动，确保电站安全稳定运行，为企业创造良好的经济效益。

对于传统电站，带负荷测试通常采用相位伏安表；对于智能电站，由于多采用电子互感器，因此带负荷测试需要网络报文记录分析仪或数字录波器等设备。由于这两类电站采用的技术和设备不同，增加了带负荷测试的技术难度和投入成本。寻找一种简单有效的测试方法，既可以用于传统电站又可以用于智能电站，还不需要其他设备投入，利用电站现有设备就可以进行负荷测试。首先，随着现代科学和技术的快速发展，目前的微机保护装置测量和保护精度比较高，并且带有相角测量功能，完全满足带负荷测试对精度的需求。其次，微机保护装置在进行带负荷测试之前都是经过微机保护测试仪检验并合格的产品[2]，运行稳定，工作可靠。不管是传统电站还是智能电站，微机保护装置都配置有电压、电流、有功、无功、功率因数等测量计算功能，测试方法方便易掌握。因此，掌握通过微机保护进行负荷测试的方法，对于运维人员来说是确保电站安全稳定运行的重要技术手段，应该为运维人员所掌握；对于专业调试人员来说也可以作为负荷测试的有效手段。

1 微机保护负荷测试原理分析

微机保护装置将采集到的电流、电压等数值通过A/D转换，将所采集到的模拟量转换为数字量，经过CPU处理后再通过液晶屏等显示设备显示，供相关人员查阅。通过微机保护装置，就可以方便地看到二次电流、二次电压幅值、相角、频率等参数，以及装置根据所采集的数据经过内部程序计算出的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等参数，为变电站的调试、运行、事故分析提供了可靠、准确的数据。

带负荷测试中，为了确保测量精度、减小误差，带负荷测试要求电流达到电流互感器额定电流的10%，负荷稳定时进行。

根据电力行业规定，电流方向以从母线流出为正方向，送出有功功率为+P，送出无功功率为+Q。相位伏安表测试中，以电流滞后电压角度为正；微机保护装置显示，通常以电流滞后电压角度为正。以某风电场110 kV送出线路XX线为例（电流互感器变比为600/1）。

表1为110 kV送出线路XX线一次电流及功率，表2为相位伏安表测试数据与微机保护装置显示数据对照表。

表1 110 kV送出线路XX线一次电流及功率

表2 相位伏安表测试数据与微机保护装置显示数据对照表 A（/°）

通过表1和表2数据，计算电流互感器变比：现场实际变比为600/1。

装置测量变比=221.84/0.37=600/1。

现场实际变比与装置测量变比数据接近相等。

根据微机保护装置显示数据和相角（Ul1角度为0°），直接画向量图如图1所示。

图1 装置数据向量图

根据相位伏安表测量数据和相角，做向量图（平时为了方便分析，默认Ul1为90°位置）如图2所示。

通过图1和图2对比发现，将图1逆时针旋转90°即可得到图2。通过图1或图2，均可以判断出电流互感器极性正确，Il1、Il2、Il3为正序，各相序负荷平衡；当前功率潮流送出有功，吸收无功。

通过微机保护测得数据和通过相位伏安表测得的数据一样，都可以反映电流互感器的极性、变比情况。只是通过微机保护装置要更方便，不再用拿相位伏安表进行一步步测试，避免了因试验人员技术水平的差异以及相位伏安表使用和测量方法不正确而生成错误数据，从而影响判断。

2 工程应用

变电站实际工程案例，通过微机保护装置得到的数据，进行负荷测试和故障分析判断方法。

案例一：XX风电场35 kV动态无功补偿装置的微机保护装置的保护定值是按照电流互感器变比为300/1进行计算和整定的，测量用的电流互感器变比300/1，现场检查发现动态无功补偿装置的微机保护装置显示数据及负荷如表3所示。

表3 XX风电场微机保护数据及一次负荷 A/（°）

此时一次负荷I=124.72 A；P=0.26 MW；Q= 7.55 Mvar。

对表3数据进行分析，并作向量图如图3所示。

图3 动态无功补偿保护装置测量数据向量图

根据表3和图3，可以得出电流互感器变比：装置测量变比=124.72/0.42=297/1。

装置保护变比=124.72/0.21=594/1。

保护用的电流互感器变比为600/1，而不是300/1，电流互感器极性正确，Iu、Iv、Iw为正序，各相序负荷平衡；当前功率潮流：送出有功和无功，与实际情况一致。

经过现场仔细检查并对电流互感器进行专门检查发现，保护用的电流互感器确实为600/1。

案例二：XX变电站35 kV线路微机保护装置电流互感器变比为：600/5，现场记录35 kV线路微机保护装置显示数据及负荷如表4所示（为便于分析，将微机保护装置电压幅值和相位同时进行了抄录）。

表4 XX变电站微机保护数据及一次负荷

此时一次负荷I=275.12 A；P=14.70 MW；Q= 7.82 Mvar。对表4数据进行分析，并作向量图如图4所示。

图4 线路保护装置向量图

根据表4和图4，得出以下结论：L1、L2、L3三相负荷大小平衡，但电流互感器极性错乱，相序错误，电流互感器变比∶保护装置变比为275.12/ 2.29≈120=600/5。

通过对该线路负载情况进行分析，判定该线路所带负载为感性负载，电流滞后电压30°左右。由此可以判断不是Il1极性接反，而是Il2与Il3极性接反，同时相位需要进行调整：Il1′=Il3′，Il2′=Il1′，Il3′=Il2′，如图5所示。

图5 线路保护装置改后向量图

现场经过停电检查发现实际情况与以上分析一致。对电流互感器进行调整后送电并观察保护装置数据，如表5所示。此时一次负荷I=252.88 A；P=13.48 MW；Q=7.20 Mvar。

表5 XX变电站电流互感器更改后微机保护数据及一次负荷

3 结论

现场带负荷测试是电站正式投运前必须进行检查的项目，也是电站安全运行的最后一道保障，对电站的安全稳定运行起着至关重要的作用。通过微机保护装置进行带负荷检查测试，可以很容易发现现场电压互感器、电流互感器变比、极性、幅值等存在的一些问题，并及时采取措施解决。该方法简单有效、方便可行。同理，微机断路器、母线、变压器保护也可以用来进行带负荷检查测试。电站运维人员和测试人员掌握了这种负荷测试的辅助方法，在电站正式投运前就能及时发现电站中隐藏的一些问题并及时解决，从而避免设备“带病”运行，保障电站和电网安全稳定运行。

[1]国家能源局.继电保护和安全自动装置通用技术条件 DL/ T478—2010[S].北京：中国电力出版社，2011：10-27.

[2]国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.继电保护和安全自动装置基本实验方法 GB/T7261—2016[S].北京：中国标准出版社，2016：8-22.

On-load Testing Methods with Computer Protection

ZHANG Yanfeng,SU Yongqiang,SONG Ju
（Huarun New Energy(Datong Guanglin)Wind Power Co.,Ltd.,Datong,Shanxi037500,China）

Computer protection devices possess the functions of current measurement,voltage measurement and phase measurement. Taking on-load testing method with computer protection as an example,the advantages of on-load testing with computer protection and the necessities that the operators in power station grasp this method are elaborated.The on-load testing methods and field trouble-shooting ways are analyzed.

computer protection device;on-load testing method;polarity;change

TM45

A

1671-0320（2017）03-0045-04

2017-01-07，

2017-04-12

张艳锋（1978），男，山西长治人，2006年毕业于太原理工大学计算机计算应用专业，助理工程师，从事变电站运行管理工作；

苏永强（1986），男，河南南阳人，2010年毕业于西北农林科技大学电气工程及其自动化专业，助理工程师，从事变电站运行管理工作；

宋 举（1987），男，山西大同人，2008年毕业于山西电力职业技术学院发电厂及电力系统专业，从事变电站运行管理工作。