２０１１年第８期 中图分类号：ＴＰ３０２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—２５５２（２０１１）０８—０２０９—０４ 基于比率制动原理的变压器差动保护测试方法 王松廷，王莹 （哈尔滨电力职业技术学院，哈尔滨１５００３０） 摘要：针对目前大型变压器差动保护广泛采用比率制动的原理，以国电南京自动化股份有限 公司生产的ＤＧＴ８０１系列数字式发电机变压器组保护装置为例，说明保护的测试方法。 关键词：比率制动；变压器；差动保护；测试 Ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｄｉｆｆｅ！ｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒａｔｉｏ ｂｒａｋｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ＷＡＮＧ Ｓｏｎｇ－ｔｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｙｉｎｇ （Ｈａｒｂｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＣｏＨｅｇｅ，Ｈａｒｂｉｎ １５００３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｂｒａｋｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｅｘａｍｐｌｅ：ＤＧＴＳ０ １ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ｂａｎｋｓ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｉｅｒｏｅｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｎａｎｊｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ａｎｄ ｉｎｔｏｒｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒａｔｉｏ ｂｒａｋｅ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｔｅｓｔ ０ 引言 只接入主变高压侧电流， 和发电机机端电流， ，差 目前国内外数字式差动保护的种类很多，有关 动电流、制动电流、动作特性及二次谐波制动如公式 差动电流、制动电流计算公式不尽相同，现场调试人 （１）一（４）所示。 员在检测差动保护制动特性时一般分相测试，给测 发电机 ２０／５５０ｋＶ 试相的其中两侧加入两相电流，此两相电流必须根 据差动电流、制动电流计算公式首先计算好。在计 算时还需根据各侧ＴＡ变比及运行接线方式对各侧 电流加以修正。目前，大多数单位采用微机保护测 试仪来进行此项工作，大大方便了调试工作，提高了 高厂变 工作效率 。 图ｌ保护用电流互感器配置 １ 保护原理 １．１动作判据 差动电流：，ｄ＝Ｉ ＾＋，ｚ ｌ （１） 如图１所示，被测对象为发电机变压器组单元 制动电流：，：＝ｍａｘ［，＾，Ｉｉ］ （２） 接线，主变为Ｙ，ｄｌ１接线。主变高压侧、发电机机 动作特性： 端及高厂变高压侧分别加装保护用电流互感器 Ｉｄ≥Ｉ ｑ Ｉ ｚ＜１ 、 ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＡ３。尽管主变为双绕组，但由于差动保 Ｉｄ≥Ｋｚ（Ｉ｜一１ ＋Ｉ ｑ ０Ｉ ｚ≥Ｉ ｇ ＼ （３） 护用ＴＡ接于三个分支电路中，因此动作特性方程 Ｉｄ≥ｌ ｓ １ 与三绕组变压器一致。如考虑补偿电流，同时测试 三个分支的差流则需要四路电流。由于保护用测试 收稿日期：２０１０—１２—２８ 仪只能提供三路电流的输入，因此实际测试过程中 作者简介：王松廷（１９７３一），男，１９９５年毕业于东北电力学院电力 系统及其自动化专业，高级讲师。 ・－・——２０９．．—— 二次谐波制动特性：ｌ，ａ≥ ，ｄ （４） 其中， ：启动电流；，ｇ：拐点电流； ：比率制动系数； ：速断电流； ：差动电流中的二次谐波电流分量； 叼：二次谐波制动比。 由公式（３）可画出保护的动作特性，如图２ 所示。 １．２逻辑框图及保护整定原则 保护逻辑框图如图３所示。 图２保护动作特性 信号 出口 图３ 比率制动式变压器纵差保护逻辑框图 １．２．１启动电流 躲过变压器正常运行时的最大不平衡差流。 ＝２计算分析过程 ２．１电流相位补偿 （０．４—０．５） 为保证Ｙ，ｄｌ １纵差动保护用 ｒＡ二次侧电流相 位保持一致，在接线上采用相位补偿和数值补偿的 方法。在微机保护中通过软件来实现，允许变压器 各侧ＴＡ二次侧都按Ｙ形连接，在进行差动计算时 ：变压器基准侧的额定电流。 １．２．２拐点电流 躲过区外远处故障或近区故障切除瞬间产生较 大不平衡差流的影响。 ｌｑ＝（０．５—０．７） 由软件对变压器Ｙ侧ＴＡ二次侧电流进行电流相位 补偿。 设变压器Ｙ侧 ｒＡ二次侧三相电流经取样和数 字滤波后得到的电流为， 、， 、， ，软件按公式（５） １．２．３比率制动系数 躲过变压器出口三相短路时产生的最大暂态不 平衡差流，取０．４～０．５。 １．２．４二次谐波制动比 躲过变压器空投时的励磁涌流，确保变压器内 可求得用作差动计算的三相电流， 、， 、Ｊ『，ｃ。 ｌ｜Ａ＝ｌ Ａ—１ ｌ ｒＢ＝Ｉ Ｂ—Ｉ ｃ 部故障导致故障电流波形畸变时，差动保护能可靠 动作。叼取０．Ｉ３～Ｏ．２。 １．２．５差动速断电流 躲过变压器空投时的励磁涌流或外部短路时的 最大不平衡电流。 ， ＝Ｋ／～ Ｉ ｃ＝ｌ Ｃ—ｌ Ａ ５ 由上式可知，用软件实现了电流相位的转换，使 高低压侧电流相位保持一致 。 ２．２计算电流平衡调整系数 用软件进行相位补偿后，由于变压器各侧一次 额定电流不等及各侧ＴＡ接差动回路的变比不等， 还必须对各侧计算电流进行平衡调整，才能消除不 １．２．６速断电流倍数 取４～ｌ０。 一２１０一 平衡电流对变压器纵差动保护的影响。 如图２所示，主变采用Ｙ，ｄｌ１接线，变比为２０／ 的电流值。设该电流幅值为 ，根据公式（７）将其 折算到变压器高压侧后，其幅值为 ／７．９４，高压侧 ｒ ５５０ｋＶ，高压侧ＴＡｌ变比佗ｙ＝２５００／Ｉ，发电机出口 ＴＡ２变比／７，△＝２５０００／５，以低压侧ＴＡ２电流为基准， 可计算出高、低压侧 。 由于主变电流互感器的极性端都指向变压器， 每相差动回路的电流为： Ａ相电流为 ＝≠ ＝≠ ／１８０。。根据公式（５）， 可知 ＝ ＝≠ ／１８０。，高压侧Ｃ相差流ｊｒｃ，＝ ， 一，一＝ ０。，为抵消，，ｃ所产生的差流，在发电 Ｉｄ＝Ｊ １２ｃｈＫｂ＾＋Ｉ２ＣｔＫｎ Ｉ ．．．（６） 其中，ｉ２Ｃｃ．Ｉ为发电 ｈ为高压侧ＴＡ１二次计算电流；Ｉ２机出口ＴＡ２二次计算电流； 为高压侧电流平衡调 机ｃ相应通人的电流， ＝Ｉｘ １８０。。 ３．３测试过程 整系数； 为低压侧电流平衡调整系数。 ・‘．以低压侧电流为基准’．．．Ｋｂｚ＝１，正常时ｊ 。 与Ｉ２ｃ．ｔ反向，取差动电流 ＝０，由公式（６）可知， Ｉ２ｃ ｈＫｂ＾ ，２ｃｆ，即： ｒ， ，２ｃｆ Ｓｏｌ，３Ｕ△ｎ△ ｙ Ａ — 一Ｓ，／Ｕｒ凡ｙ一 一 。 ：７．９４ （７） ，／３×２０×５０００ ３ 测试过程 ３．１输入ＴＡ／ＴＶ定义 将微机保护测试仪与发变组保护柜端子排按表 １进行连接。 表１保护接线 ３．２电流补偿 测试时，从主变高压侧ＴＡ二次侧Ａ相加入电 流，即加入， ，由公式（５）可知，由于装置软件对角 度的调整作用，在通道监测界面上可以看到Ａ、Ｃ相 都有电流显示，即， ＝ＩＡ，Ｉ＇ｃ＝一， 。为了测量变 压器Ａ相差动保护的比率制动特性，需要同时在发 电机ｃ相加入相应的补偿电流，以消除Ｃ相差流对 Ａ相差动比率制动特性测试的影响。 为求得Ａ相差流，取两侧电流相位相差１８０。。 设发电机ａ相电流Ｉｏ＝Ｉ／＿＿０。，利用公式（１）一（３）及 给定的定值，可以计算出高压侧Ａ相折算到低压侧 时所加电流的幅值，该电流即为发电机ｃ相应补偿 以表２中的整定值为例，对启动电流Ｌ、二次谐 波制动系数 、比率制动系数 、速断区斜率 进 行测试。 ３．３．１测试启动电流 在测试仪ｂ相输入发电机ａ相电流， ＝１．４９ ／０。Ａ，测试仪ａ、１２相电流均为零，变量为厶，步长为 ０．０１Ａ，则差流ｌａ＝１．４９Ａ，制动电流 ＝１．４９Ａ，初 始测量坐标为（１．４９，１．４９）。启动后增加，６，则图２ 中的初始测试点按斜率为１的直线向右上方移动， 直至保护动作，记录启动电流测试值为１．５２Ａ，如表 ２所示。 表２保护整定值及测试值 ３．３．２测试二次谐波制动系数’７ 在测试仪ｂ相输人发电机ａ相电流Ｉｏ＝１．６ ／＿０。Ａ，则根据公式（４）可知，二次谐波的理论制动 电流为０．３２Ａ。测试仪ｃ相输入０．３Ａ的二次谐波 电流，频率为１００Ｈｚ，将测试仪ｃ相电流首末端分别 接入端子１Ｘ：１９和１Ｘ：３４，即与发电机ａ相电流并 联，变量为，ｃ，步长为０．０１Ａ。启动后保护动作，增 加，ｃ至保护返回，测试值为０．３３Ａ，计算制动系数卵 为０．３３／１．６＝０．２０６，如表２所示。 ３．３．３测试比率制动系数 ①计算速断电流 及Ｄ点横坐标 。速断电流 ＝Ｋ／￣ｖ＝３ ｘ３＝９Ａ，将其代人公式（３）中，比率制动系 数测试如图４所示，可得Ｄ点横坐标，：Ｄ＝２０．７５Ａ。 一２１１— 点移动，直至保护动作，记录测试值为０．２８Ａ，实测 差流计算值 ＝５—０．２８×７．９４＝２．７８Ａ。 ④同理，在测试Ｃ点时， ＝８Ａ。在测试仪ｂ 相通入发电机ａ相电流， ＝８ ０。Ａ测试仪ａ相通 人变压器Ａ相电流， ＝０．５２ １８０。Ａ；测试仪ｃ相 通人发电机ｃ相电流， ＝４．１ １８０。Ａ。变量为，Ⅱ， 图４比率制动系数测试 ②在线段ＡＤ上任取两点Ｂ、ｃ，保证两点的横 坐标位于， 和 之间。例如，设 ＝５Ａ，，ｚｃ＝８Ａ （为保证测试的准确性，两个电流值不宜太接近）。 ③在测试Ｂ点时，如果在测试仪ｂ相通人发电 机ａ相电流为５Ａ，相位角为０。；理论上变压器高压 侧折算至低压侧的临界动作值为 ，根据公式（３） 可知：（５一Ｘ）：０．４（５—２）＋１．５，Ｘ：２．３Ａ，理论上 Ｂ点临界差流Ｉ，Ｂ＝５—２．３＝２．７Ａ。由计算结果也 可验证，Ｂ点制动电流 ＝ｍａｘ［５，２．３］＝５Ａ。将 折算到变压器高压侧，得到变压器Ａ相理论临界 动作电流为２．３／７．９４＝０．２９Ａ，相位为１８０。。 为保证初始测试点Ｂ 点可靠位于制动区，即初 始测试差流， ＜２．７Ａ，变压器Ａ相实际通人电流 应略大于０．２９Ａ。由以上分析可知，测试点Ｂ 的横 坐标同Ｂ点，１，８＝５Ａ；纵坐标， ＜２．７Ａ，即Ｂ 点位 于Ｂ点正下方。 为消除变压器Ｃ相差流对Ａ相差动比率制动特 性测试的影响，发电机ｃ相应通人的电流为 ２．３ １８０。Ａ，实际测试期间即便变压器高压侧Ａ相电 流略有调整（即实际Ａ相电流可能在０．２９Ａ附近）， 在ｃ相所产生的差流也不足以引起保护误动作。 经上述分析，在测试仪ｂ相通人发电机ａ相电 流 ＝５／＿０。Ａ；测试仪ａ相通人变压器Ａ相电流 步长为０．０１Ａ，启动后保护不应该动作，缓慢减小 则测试点由Ｃ 点向ｃ点移动，直至保护动作，记 录测试值为０。５１Ａ，如图５所示。实测差流计算值 值， ｃ＝８—０．５１ Ｘ７．９４＝３．９５Ａ。 ，图５测试窗口 ⑤比率制动系数测试值 示。 ／ｃ＇＝ Ｉ ｉｃ—Ｉ 忸３９５—２．７８ ．的计算，如表２所 ＝０．４ｌ ３．３．４测试速断区斜率 由于速断区斜率为微机保护固化值，理论上为 Ｏ，因此该参数不可调，可采用与测试比率制动系数 相似的方法进行测试，此处不再赘述。 注：由于该项测试时通入测试仪的电流较大，应 加快测试速度，防止测试仪烧坏。 参考文献： ［１］浅析测试仪有关差动保护制动特性的试验［Ｊ］．江西电力职业 技术学院学报，２００６（１２）． ｔａ＝０．３ １８０。Ａ；测试仪ｃ相通入发电机ｃ相电流 ：２．３ １８Ｏ。Ａ。变量为 ，步长为０．０１Ａ，启动后保 护不应该动作，缓慢减小Ｉｏ，则钡４试点由Ｂ 点向Ｂ （上接第２０８页） ［２］郭光荣．电力系统继电保护［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００６． 责任编辑：刘新影 手工测试不易于采集测试数据，难评估测试结果，自 的测试工作中得到了广泛的应用。 参考文献： ［１］杨柳，王晓斌．基于ＳＳＬＶＰＮ自动化测试工具设计与实现［Ｊ］． 动化简化了测试数据采集、统计输出的工作。（５）自 动化用例的继承性，使回归版本、现版本及后继版本 成都信息工程学院学报，２００９，２４（４）：３６１—３６５． ［２］朱芳，李曦，赵振西．一种多平台自动化测试工具的设计与实 现，计算机工程，２００４，３０（２４）：１８６—１８８． 不仅减轻了工作量而且更好地保证了版本的质量。 软件测试是软件开发过程中的一个非常重要环 节，通过软件测试发现软件中错误和缺陷，这样使得 软件测试是保证软件质量、提高软件可靠性的重要 手段 Ｊ。基于ＴＣＬ脚本的ＭＭＬＴＯＯＬ自动化测试 工具同传统手工测试方法相比带来的优点的确极大 地提高了测试工作效率，在智能网平台ＭＭＬ命令 一［３］赵丽．基于ＴＣＬ脚本的自动化测试工具的研究与实现［Ｊ］．信息 化研究，２００９，３５（１１）：２８—３０． 【４］韩振斌，苗克坚．一种分布式软件自动化测试工具的设计与实 现［Ｊ］．科学技术与工程，２００７，７（８）：１７７４—１７７７． ［５］崔红军，饶若楠，邵培南．一种ＡＰＩ自动化测试工具的设计与 实现［Ｊ］．计算机工程，２００７，３３（４）：２７０—２７４．责任编辑：肖滨 ２１ ２一
