继电保护装置定检小程序的开发与应用

广东电网有限责任公司江门供电局 李杏宇

1 变电站常见的主变保护配置

主变是变电站的重要元件，主变保护装置是重要的保护装置，为确保电力系统安全可靠运行，其应具备区内故障时可靠跳闸切除故障、区外故障时不误动的作用。主变保护通常分为非电量保护、高后备保护、低后备保护及差动保护。根据要求，为确保主变保护可靠动作，220kV变电站的主变应配置主一和主二保护，同时主一保护和主二保护装置应来自不同厂家[1]。

在主变保护中差动保护为主保护。因为实际系统多是采用Yd11联结方式的三相变压器或三个单相变压器组成的变压器组，所以需对电流相位进行修正才可使系统无故障时差动保护差流为0。变压器各侧CT二次电流相位由软件调整，不同厂家的差动保护逻辑略有不同。以南瑞继保PCS-978主变保护装置为代表的厂家多采用Δ-＞Y变化调整差流平衡，以Y侧电流相位为基准，用d侧电流进行移相[2]。其 原 理 如 下。Y0侧：IAH=(IA-I0)、IBH=(IB-I0)、ICH=(IC-I0)；Δ侧：IaL=(Ia-Ic)/式中：Ia、Ib、Ic为Δ侧二次电流，IaL、IbL、IcL为Δ侧校正后各相电流，IA、IB、IC为Y0侧二次电流，IAH、IBH、ICH为Y0侧校正后各相电流。

以长园深瑞PRS-778主变保护装置为代表的厂家多采用Y→Δ变化调整差流平衡，以d侧电流相位为基准，用Y侧电流进行移相[3]。其原理如下。Y0侧式中：Ia、Ib、Ic为Δ侧二次电流，IaL、IbL、IcL为Δ侧校正后各相电流，IA、IB、IC为Y0侧二次电流，IAH、IBH、ICH为Y0侧校正后各相电流。

2 变电站主变差动保护装置的检验

根据南方电网继电保护检验规程，要求对保护装置的逻辑功能及二次回路进行检验，该项工作始终贯穿继保人员的日常。由于该项工作繁多且重要，如何实现高效可靠地完成检验成为关键。对主变差动保护进行检验时，主要需校验系统无故障时电流平衡及系统发生区外故障时比率差动保护准确动作等项目。对变电站主变保护装置差动保护进行逻辑检验的具体流程如下。

首先确保工作票及二次措施单安全措施已完成，确保电流电压连片已打开并密封非工作侧，联跳出口压板已退出并密封，相关联跳端子已密封；根据定值单的变压器容量、CT变比、二次额定电压等数值，分别计算出高压侧和低压侧额定二次电流值：式 中：Ihe为高压侧额定电流，Ile为低压侧额定电流，Sn为变压器额定容量，U1n为高压侧额定电压，N1为高压侧CT变比，U2n为中压侧额定电压，N2为中压侧CT变比。

利用继保仪分别向保护装置高压侧和低压侧加入电流，使两侧电流平衡。尽管不同厂家软件调整变压器各侧CT二次电流相位的方法略有不同，但其最终都需达到系统无区内故障时差动保护差流为0这一目的。所以，在高低压各侧均加入三相正序额定二次电流Ihe、Ile，且高压侧超前低压侧同相电流150°时，保护装置显示高低压侧差流应为0。

值得注意的是，不同厂家调整变压器各侧CT二次电流相位的方法略有不同，导致如要求“试验加量只能从高低两侧加电流，用三相电流实现。”不同厂家实现方法不同。对于PCS978而言，由于其采用Δ-＞Y的方法，则应该采用“高压侧电流是A进B出，低压侧是a进n出”的加量方式来校验平衡。此时保护装置高压侧原始采样二次电流为IA＝1Ihe∠0、IB=1Ihe∠180、IC=0；低压侧原始采样二次电流为Ia=经过相角转换后高压侧二次电流为IAH=1Ihe∠0、IBH=1Ihe∠180、ICH=0；经过相角转换后低压侧二次电流为IaL=1Ile∠180、IbL=1Ile∠0、IcL=0；高低压侧差流为0。

对于PRS-778而言，由于其采用Y→Δ的方法，应采用“高压侧电流是A进N出，低压侧是a进c出”的加量方式来校验平衡。此时保护装置高压侧原始采样二次电流为IA=√3Ihe∠0、IB=0、IC=0；经过相角转换后高压侧二次电流为IAH=1Ihe∠0、IBH=0、ICH=1Ihe∠180；低压侧原始采样二次电流为Ia=1Ile∠180、Ib=0、Ic=1Ile∠0；经过相角转换后低压侧二次电流为IaL=1Ile∠180、IbL=0、IcL=1Ile∠0；高低压侧差流为0。

图1 PCS978用三相电流实现高低压侧电流平衡

如采用高压侧和低压侧都加入三相正序电流的方法，固定低压侧电流为1Ile，逐渐增大高压侧电流，当差动保护动作时记录下第一次保护动作时的高低压侧电流值。改变低压侧电流为2Ile并固定，再次逐渐增大高压侧电流，当差动保护动作时记录下第二次保护动作时的高低压侧电流值。根据额定电流对两个值折算后可计算出制动电流及差动电流，进而计算出比率制动系数k值是否符合要求。需注意，取点时需相关的点落在相关曲线上，如采用仅用一组三相电流就实现高低压侧电流平衡法需注意折算：k=(Id1-Id2)/(Ir1-Ir2)，式中：Id为差动电流、Ir为制动电流、k为比率制动系数。

3 继电保护装置定检小程序的开发

继保人员对保护装置进行逻辑功能检验时，经常遇到如主变差动保护逻辑检验一样需闭环动态计算的情况，也会遇到因不同厂家保护原理不同导致逻辑校验方法不同的情况。本小程序设置了不同模块，定检者可根据实际情况选择高低压侧均加三相正序电流法或仅用一组三相电流就实现高低压侧电流平衡法。极大减少过程计算时间，提高工作效率。同时也设置了录波定值核查、母差定检等模块，帮助继电保护工作人员更高效地完成各项工作。

以PCS978模块为例，其主要设计如下：首先输入定值单中已知高低压侧的主变容量、电压等级、CT变比等值，输入需要求的额定电流值Ie的倍数，对应框中会显示计算得到对应的二次电流值的实际量，方便作业人员快速计算出Ie倍数对应的实际电流。此外还设置“试验一”、“试验二”、“试验三”、“预测”，直观明了，可根据提示加量试验。其中“试验一”用于校验额定值的计算正确性，试验一时高低压侧差流应该为0，“试验二”用于记录保护动作曲线上第一个点的数值，“试验三”用于记录保护动作曲线第二个点的数值，“预测”用于已知比率系数k和“试验二”的第一个点时、预测“试验三”应输入什么值保护会动作，避免“试验三”盲目加量。最后根据“试验二”和“试验三”，小程序会自动计算出两次差动电流、制动电流及比率差动系数的检验结果，对比定值单已知比率差动系数，可确定试验结果和定值单的值是否一致。

相比传统继保仪计算界面而言，本小程序可实现复杂的闭环计算，即可实时输入试验反馈的结果计算出实际值，与理论值比较，实现一键掌上计算辅助检验。该微信小程序不拘泥应用于任何形式的继保仪，只要小程序在手，主变差动比率制动系数等复杂检验无忧。实现数字化办公、方便快捷，提高工作效率，为电网安全运行保驾护航。同时，这只是一个方便定检者计算的小程序，不存在泄密风险。但又由于针对检验需求进行个性化设计，增加可视化接线图，使产品不只是一个笼统的计算器，新手亦可根据小程序提示轻易完成定检工作。

目前，该产品已经在500kV主变定检、220kV主变定检中得到应用。实际应用表明，小程序在保证准确率的同时，将主变差动保护比率制动系数校验效率提高了10倍，具有较大的应用前景及拓展功能。本产品应用前景广，不仅适合复杂且重要的检验，也适用于其它需要进行计算的工作，具有很好的拓展性，具有巨大的价值。基于微信平台开发，只需一个二维码就可快速传播，推广成本低、推广速度快，可直接推广至所有继保自动化班组。