模擬帶負(fù)荷測(cè)試（系統(tǒng)）裝置的研究與應(yīng)用

尚鎮(zhèn)　化亮　朱轉(zhuǎn)軍

摘? ?要：針對(duì)新設(shè)備需要帶負(fù)荷校驗(yàn)保護(hù)裝置所引起的系統(tǒng)方式調(diào)整和倒閘操作風(fēng)險(xiǎn)，以及一些新建廠站由于短期內(nèi)無法組織負(fù)荷而影響設(shè)備投產(chǎn)等問題，為了提高經(jīng)濟(jì)效益及盡量縮短主設(shè)備的啟動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間，針對(duì)模擬帶負(fù)荷測(cè)試進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了模擬帶負(fù)荷繼電保護(hù)向量檢測(cè)裝置能夠模擬一次回路各種三相對(duì)稱、不對(duì)稱向量，介紹了模擬試驗(yàn)的技術(shù)原理，并對(duì)母線、線路及變壓器的負(fù)荷向量進(jìn)行了模擬，分別對(duì)母差保護(hù)、線路保護(hù)和變壓器差動(dòng)保護(hù)等進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，本研究設(shè)計(jì)的技術(shù)方案，既能滿足常規(guī)變電站，也能滿足智能變電站測(cè)試需求，既能測(cè)試母差保護(hù)、線路保護(hù)，也能測(cè)試主變差動(dòng)等各種保護(hù)。模擬帶負(fù)荷效率高，具有可推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：帶負(fù)荷測(cè)試;母差保護(hù);線路保護(hù);變壓器差動(dòng)保護(hù);模擬試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TP306? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Research and Application of Analog Load Test （System） Device

SHANG zhenHUA liang，ZHU Zhu-jun

（Gansu Transmission and Transformation Engineering Co.，Ltd.，Lanzhou，Gansu 730000，China）

Abstract：In order to improve the economic efficiency and minimize the main equipment，the system equipment needs to be adjusted and the risk of switching operation caused by the load check protection device for new equipment，and some new plant stations may not be able to organize the load in a short period of time and affect the equipment production. The test time was started and the simulated load test was conducted. The simulated load-bearing relay protection vector detection device can simulate various three-phase symmetry and asymmetry vectors of primary loops. The technical principle of the simulation test is introduced，and the load vectors of the busbars，lines and transformers are simulated. Simulation tests were carried out for differential protection，line protection and transformer differential protection. The test shows that the technical scheme designed can meet the requirements of conventional substation and intelligent substation testing，and can test various protections such as bus differential protection，line protection，and main transformer differential. The test results show that the simulated load has high efficiency and promotional value.

Key words：load test;busbar protection;line protection;transformer differential protection;simulation test

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，新建廠站投運(yùn)時(shí)，由于設(shè)備多，逐個(gè)送電及測(cè)試，需要大量的倒閘操作，完成送電經(jīng)常要工作至凌晨甚至需要兩三天的時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)工作艱苦繁重[1-2]。更突出的問題主要表現(xiàn)在一些新建廠站，如電鐵牽引站、倒送電的電廠等為了組織測(cè)試所需的負(fù)荷費(fèi)盡周折，甚至部分廠站由于短期內(nèi)無法組織負(fù)荷而影響設(shè)備投產(chǎn)?！禗L/T995-2006繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》規(guī)程中要求新建變電站一、二次設(shè)備安裝完畢后，帶負(fù)荷進(jìn)行向量檢查是繼電保護(hù)技術(shù)工作中非常重要的項(xiàng)目，向量錯(cuò)誤將導(dǎo)致正常運(yùn)行狀態(tài)或故障狀態(tài)的繼電保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)，繼電保護(hù)正式投運(yùn)前必須保證向量的正確性[3-6]。目前采用傳統(tǒng)式的電工式單相大電流發(fā)生器只能逐相對(duì)相回路電流互感器變比、極性進(jìn)行檢測(cè)，無法將差回路進(jìn)行檢測(cè)[7-9]。

針對(duì)上述問題以及新設(shè)備需要帶負(fù)荷校驗(yàn)保護(hù)裝置所引起的系統(tǒng)方式調(diào)整和倒閘操作風(fēng)險(xiǎn)，以及一些新建廠站由于短期內(nèi)無法組織負(fù)荷而影響設(shè)備投產(chǎn)等問題，研究了一種新型的模擬負(fù)荷測(cè)試系統(tǒng)。能夠滿足保護(hù)相位測(cè)試要求，在新設(shè)備送電前完成全部測(cè)試工作，這樣能夠使系統(tǒng)具備直接投運(yùn)條件，大大節(jié)省了組織負(fù)荷成本，減輕了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的工作負(fù)擔(dān)[10]，而且避免了系統(tǒng)方式的變化以及大量的倒閘操作給電網(wǎng)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1? ?現(xiàn)有檢驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

以往在變電站啟動(dòng)投運(yùn)之前，通常需要做電流互感器的一次通流試驗(yàn)，以驗(yàn)證電流互感器的變比、繞組是否正確，是否按保護(hù)裝置的要求接入。測(cè)試方式通常是按單間隔、單相的方式進(jìn)行，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力[11-12]，而且也不能全面保證電流回路的正確性，例如在母差保護(hù)中，要求電流互感器的極性朝向一致，傳統(tǒng)的單間隔、單相試驗(yàn)方法，只能對(duì)母差電流回路的正確性進(jìn)行局部驗(yàn)證。

按照目前的調(diào)試還存在以下幾方面的弊端：

（1）按照目前的投產(chǎn)啟動(dòng)方式，需一步步驗(yàn)證一次接線、部分二次回路接線是否正確完整，才能將設(shè)備按照運(yùn)營(yíng)方式的要求進(jìn)行投運(yùn)，試驗(yàn)進(jìn)度緩慢。

（2）從開始驗(yàn)證到正式確定好運(yùn)行方式，中間的操作涉及一次狀態(tài)的更改和保護(hù)的投退，工作量巨大，更改和投退方式有時(shí)多達(dá)上千次。

（3）系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，一次、二次回路可能存在錯(cuò)誤及帶負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)回路驗(yàn)證的需要，保護(hù)不能直接投入，必須由相鄰的電源側(cè)保護(hù)完成系統(tǒng)可能故障時(shí)的切除任務(wù)。由于輸電方式是單側(cè)送電，大多是過電流保護(hù)、距離保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作速度較慢。

目前，市場(chǎng)上，比如河北省電力有限公司率先開發(fā)了一套向量檢查試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用調(diào)壓器、升壓變壓器原理產(chǎn)生高電壓、大電流，從互感器一次側(cè)通流、加壓。該系統(tǒng)包括一套試驗(yàn)電源、一套模擬負(fù)載。試驗(yàn)系統(tǒng)的電源取自站用變壓器，輸出接至電流和電壓互感器的一次側(cè)，經(jīng)互感器傳變和完整的二次回路通入繼電保護(hù)裝置，作為進(jìn)行向量檢查的電氣量，從而在變電站投運(yùn)之前即確認(rèn)繼電保護(hù)向量的正確性[13-15]。但是該系統(tǒng)存在以下問題：

（1）向量檢查模擬系統(tǒng)實(shí)際上是一臺(tái)三相大功率高電壓源，電流輸出受負(fù)載大小形式的影響，須配置模擬負(fù)載及補(bǔ)償電容器，采用補(bǔ)償電容器調(diào)節(jié)電流輸出，計(jì)算及操作復(fù)雜;

（2）采用調(diào)壓器+升壓器原理，電壓輸出精度差;

（3）該系統(tǒng)輸出容量大，為百kVA級(jí)，而一般變電站的施工電源容量小于200 kVA，應(yīng)用受到限制;

（4）該系統(tǒng)總重量高達(dá)5噸，體積龐大，移動(dòng)不便，需要配置專用的卡車，甚至需要配置一臺(tái)發(fā)電機(jī)，而且試驗(yàn)不靈活，試驗(yàn)接線長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)使用很不方便。

變電站傳統(tǒng)投產(chǎn)啟動(dòng)方案采用循序漸進(jìn)的方式，雖然安全可靠，但是進(jìn)度慢、工作量大、存在可能的故障風(fēng)險(xiǎn)多等。帶一次負(fù)荷試驗(yàn)要求必須有一定量系統(tǒng)負(fù)荷，如果負(fù)荷電流太小不滿足測(cè)試要求值，相關(guān)試驗(yàn)無法完成;帶一次負(fù)荷試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)回路故障后，故障排查需要時(shí)間，耽誤變電站正常投運(yùn)進(jìn)度。

2? ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本研究設(shè)計(jì)的模擬帶負(fù)荷繼電保護(hù)向量檢測(cè)裝置，能夠模擬一次回路各種三相對(duì)稱、不對(duì)稱向量，用于母線、線路及變壓器的負(fù)荷向量模擬，裝置可輸出工頻高電壓、大電流到變電站的一次設(shè)備，檢查母差保護(hù)、線路保護(hù)、測(cè)控裝置、計(jì)量裝置、錄波裝置等二次設(shè)備的向量正確性。還可輸出三相工頻或低頻電源，配置高精度無線選頻相位伏安測(cè)試裝置滿足高阻抗變壓器差動(dòng)保護(hù)二次回路正確性的驗(yàn)證及六角圖繪制。其設(shè)計(jì)原理示意圖如圖1所示。

在上文設(shè)計(jì)中，三相交流電經(jīng)整流濾波后得到高壓直流，整流濾波后的母線電壓加到PWM控制芯片驅(qū)動(dòng)的H橋兩端，產(chǎn)生高頻電流，在每一個(gè)H橋的工作周期，兩組電子開關(guān)的的通斷時(shí)間相等，保證了在每半個(gè)周期內(nèi)的伏秒數(shù)相等（10 ms時(shí)間內(nèi)），經(jīng)H橋功率管高頻變換后經(jīng)過整流濾波，由降壓升流器實(shí)現(xiàn)大電流直接輸出。

模擬帶電負(fù)荷試驗(yàn)裝置理論的核心在于PWM控制，因裝置最終以交流電的形式輸出，具體為SPWM正弦脈寬調(diào)制技術(shù)，SPWM通過對(duì)一系列寬窄不等的脈沖進(jìn)行調(diào)制，來等效正弦波形（幅值、相位和頻率）。其技術(shù)特征可以表示為：

（1）電源裝置Ⅰ路輸出三相對(duì)稱電源經(jīng)三相升流器轉(zhuǎn)換輸出（長(zhǎng)時(shí)間）：200 A，開口電壓不小于10 V，施加于母線CT一次;

（2）電源裝置Ⅱ路輸出三相對(duì)稱電源經(jīng)三相升壓變壓器輸出三相對(duì)稱高電壓，可施加10 kV電壓對(duì)母線PT一次;

（3）裝置Ⅰ路與裝置Ⅱ路可控制移相輸出，相位調(diào)節(jié)范圍±180°，對(duì)線路保護(hù)向量進(jìn)行檢測(cè);

（4）裝置Ⅰ路可直接輸出三相對(duì)稱低頻和工頻電流，380 V/50 A，對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)回路進(jìn)行檢測(cè)。

本研究利用大功率寬頻率試驗(yàn)電源（0.5-50 Hz），能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新建變電站工程的帶負(fù)荷測(cè)試保護(hù)向量接線檢查，利用電源模擬電網(wǎng)送電負(fù)荷實(shí)現(xiàn)對(duì)母差保護(hù)、線路保護(hù)、變壓器差動(dòng)保護(hù)等的相位、極性檢查等?？芍攸c(diǎn)對(duì)大型變壓器例如750 kV/100 MVA的高阻抗變壓器利用本研制裝置，通過中壓側(cè)隔離開關(guān)處對(duì)母線（含保護(hù)CT）加壓激勵(lì)，分別將高壓側(cè)、低壓側(cè)二側(cè)母線（含保護(hù)CT）通過接地開關(guān)合閘形成短路方式，直接產(chǎn)生三側(cè)電流，由保護(hù)屏顯示或CT二次側(cè)通過寬頻相位表直接測(cè)試變壓器差動(dòng)保護(hù)六角圖。

3? ?關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

3.1? ?關(guān)鍵技術(shù)因素

3.1.1? ?濾波問題

因裝置采用電子開關(guān)方式，輸出波形不同于調(diào)壓隔離升流方式，因此工頻輸出濾波是影響無線相位伏安測(cè)試儀對(duì)小信號(hào)測(cè)試的關(guān)鍵因素，電源輸出端采用三階正弦濾波技術(shù)，才可保證輸出電壓波形品質(zhì)好，可適應(yīng)各種負(fù)載。

3.1.2? ?環(huán)境影響

無線相位伏安測(cè)試儀相位測(cè)量時(shí)間的同步，無線相位表必須有第三方參考基準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)相位的同步測(cè)量，315 MHz、433 MHz及2.4 G無線信號(hào)的延時(shí)一般時(shí)間為幾十毫秒至幾百毫秒，無法滿足相位的測(cè)量需求，GPS信號(hào)受環(huán)境的影響較大，無法滿足室內(nèi)測(cè)量，高精度時(shí)間校準(zhǔn)難以實(shí)現(xiàn)，保證半小時(shí)內(nèi)累計(jì)誤差小于50 ns是無線相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)之一。

3.1.3? ?噪聲抵制

在小信號(hào)測(cè)量過程中，環(huán)境噪聲對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，如果不濾波會(huì)造成過零點(diǎn)采樣時(shí)電平的震蕩，而采用普通的濾波方式又很容易造成相位的偏差，因此采用數(shù)字濾波方式，需利用快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)相位及幅值在強(qiáng)干擾下的正確測(cè)量。

3.1.4? ?差動(dòng)保護(hù)問題

變壓器高低壓側(cè)電氣隔離，試驗(yàn)裝置的電源容量不能滿足在一側(cè)通電流來測(cè)試差動(dòng)保護(hù)的要求，需要在測(cè)試方法上另辟蹊徑，本項(xiàng)目擬采用低頻通流以提高二次電流信號(hào)。

3.2? ?設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)

本研究所提系統(tǒng)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)不同保護(hù)、不同場(chǎng)合下模擬帶負(fù)荷校驗(yàn)保護(hù)相位的測(cè)量，成品形式是為小型化的電子式三相模擬帶負(fù)荷試驗(yàn)裝置，其能夠長(zhǎng)時(shí)間輸出大電流，續(xù)輸出大電流不小于200 A，時(shí)間不小于30分鐘，設(shè)備單體重量輕，便于現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)。其具有以下技術(shù)參數(shù)：

（1）變頻電源采用高頻開關(guān)放大器原理設(shè)計(jì)，三階濾波輸出，觸摸屏設(shè)計(jì)，幅值、相位單獨(dú)可調(diào)，具有輸入過壓/欠壓保護(hù)，輸出過流保護(hù)，過熱保護(hù)

額定容量：30 kVA

輸入：三相四線 380 V±10%/50 A

頻率：50 Hz

輸出波形：標(biāo)準(zhǔn)正弦波

波形失真：優(yōu)于THD3%

輸出穩(wěn)定度：±1%

輸出頻率：0.5 Hz～150 Hz可選，雙路輸出獨(dú)立，單獨(dú)可控，其中：

Ⅰ路輸出：電流/電壓：0～380 V/0～50 A連續(xù)可調(diào)

Ⅱ路輸出：電流/電壓：0～380 V/0～5 A連續(xù)可調(diào)

Ⅱ路以Ⅰ路電流為參考基準(zhǔn)可移相輸出，移相范圍±180°

使用環(huán)境：-20 ℃至50 ℃，相對(duì)濕度<90%，海拔2000 m以下。

（2）三相工頻大電流轉(zhuǎn)換輸出裝置

額定容量：10 kVA

輸入電壓/電流：0～380 V/15 A

輸出電流：對(duì)稱120°三相電流，自動(dòng)調(diào)整三相電流不平衡，并分相顯示輸出電流幅值，

輸出電流/開口電壓：0～200 A/15 V（工頻）連續(xù)可調(diào)，輸出電流200 A，時(shí)間不小于120分鐘

（3）三相工頻電壓轉(zhuǎn)換輸出裝置

容量：3 kVA? 輸入電壓/電流：0～380 V/5 A

輸出：對(duì)稱120°三相電壓，自動(dòng)調(diào)整三相電壓不平衡，并分相顯示輸出壓幅值，輸出一次電壓范圍：0～10 kV/200 mA;輸出二次電壓范圍：0～100 V/1 A

（4）高精度無線遙測(cè)相位伏安表電氣參數(shù)（一臺(tái)主機(jī)/三臺(tái)分機(jī)）

電流鉗（工頻）：5 mA～5 A

精度：±0.5%? ?最高分辨率：0.1 mA

（低頻）：2 mA～500 mA? 精度：±1%

最高分辨率：0.1 mA

電壓范圍：0.200～400 V

精度±0.5%? ?最高分辨率：1 mV

相位測(cè)試范圍及誤差：0～360° 誤差：≤3°

無線通訊距離：空曠500 m，采用中繼方式大于1 000 m

表計(jì)對(duì)時(shí)同步采樣時(shí)間誤差（30分鐘內(nèi)）：50 ns以內(nèi)（測(cè)量偏差1°以內(nèi)）

（5）無線叉口式電流鉗（三組/9只）

測(cè)量電流范圍：5.0～500 A? 準(zhǔn)確度：±2%? ? 最高分辨率：0.1 A

無線通訊距離：空曠200 m

3? ?試驗(yàn)結(jié)果與仿真

本研究設(shè)計(jì)的技術(shù)的方案在甘肅某（電力）公司進(jìn)行了試驗(yàn)和分析，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了模擬仿真。在模擬測(cè)試時(shí)，分別對(duì)母差保護(hù)、線路保護(hù)和變壓器差動(dòng)保護(hù)等進(jìn)行了試驗(yàn)。在試驗(yàn)時(shí)，采用的方式如下：

（1）CT電流互感器一次通流：對(duì)被檢測(cè)的母線間隔由隔離開關(guān)處接入三相電流輸入線，將被測(cè)母線間隔的接地刀合閘，啟動(dòng)裝置根據(jù)母線間隔的電流互感器的變比確定輸入一次電流幅值，裝置輸出三相互為120度的工頻大電流，對(duì)電流互感器的變比、相位進(jìn)行測(cè)試。

（2）PT電壓互感器一次加壓：斷開母線PT聯(lián)絡(luò)開關(guān)，將其母線間隔的接地刀全部打開，對(duì)PT一次接入裝置升壓變壓器（10kV）三相電壓輸入線，對(duì)PT一次側(cè)加壓，對(duì)電壓互感器的變比、相位、開口三角電壓進(jìn)行測(cè)試。

（3）變壓器中壓側(cè)低頻通流加壓：參照變壓器負(fù)載試驗(yàn)接線方式，對(duì)三繞組變壓器由中壓側(cè)施加電壓（380 V/50 A），分別將高壓側(cè)母線（帶母線電流互感器）接地刀閘合上（高壓側(cè)短路-低壓側(cè)開路），一次試驗(yàn)便可將中壓側(cè)和高壓側(cè)的母線上所有電流互感器的二次信號(hào)全部測(cè)試完成，同理將低壓側(cè)母線（帶母線電流互感器）接地刀閘合上（低壓側(cè)短路-高壓側(cè)開路），一次試驗(yàn)便可將中壓側(cè)和低壓側(cè)的母線上所有電流互感器的二次信號(hào)全部測(cè)試完成;根據(jù)高低壓側(cè)電流的相位角度判定變壓器接線組別。

一般情況下，大型主變的短路阻抗較高，電抗占有較大分量，當(dāng)施加工頻電源（50 Hz）在保護(hù)裝置二次顯示屏無法準(zhǔn)確讀數(shù)判定變壓器差動(dòng)保護(hù)向量時(shí)（模擬保護(hù)裝置顯示屏分辨率為0.01 A，數(shù)字保護(hù)裝置顯示屏分辨率為0.001 A），可以通過改變?cè)囼?yàn)電源頻率（5 Hz）可以有效的降低試驗(yàn)電源的功率同時(shí)提高輸入電流幅值，采用高精度無線遙測(cè)選頻相位伏安表（加入傅里葉計(jì)算測(cè)取施加的電源頻率信號(hào)，精度可以保證到2 mA），測(cè)試得到保護(hù)裝置各電流互感器二次電流和相位角度。下面進(jìn)行具體試驗(yàn)。

3.1? ?母差保護(hù)試驗(yàn)

利用一組三相工頻大電流，在一母線支路（如母線進(jìn)線）通入試驗(yàn)電流，于母線其它支路（如母線出線）接回電流，試驗(yàn)電流通過進(jìn)線CT 、母聯(lián)開關(guān)、線路CT形成回路，在保護(hù)屏上讀取電流幅值相位及差流，檢查母差保護(hù)向量的正確性。試驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖如圖2-圖4所示。

通過上述試驗(yàn)，以雙母線接線方式一次通流接線：見圖（3）打開間隔Ⅰ線路側(cè)GIS接地開關(guān)處的接地聯(lián)絡(luò)銅排，將三相電流轉(zhuǎn)換裝置的大電流輸出相分別按照對(duì)應(yīng)相序接入到A相、B相、C相，合上間隔Ⅰ、母聯(lián)間隔和間隔Ⅱ的斷路器，合上間隔Ⅱ線路側(cè)接地開關(guān)。試驗(yàn)電流通過進(jìn)線CT 、母聯(lián)開關(guān)、線路CT形成回路，在保護(hù)屏上讀取電流幅值相位及差流，檢查母差保護(hù)向量的正確性。模擬負(fù)荷裝置三相輸出電流約為155 A，電流從間隔Ⅰ正母流入，通過母聯(lián)從副母的間隔Ⅱ流出，可同時(shí)檢驗(yàn)間隔Ⅰ開關(guān)、間隔Ⅱ開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)3個(gè)的TA回路和母線差流，通過測(cè)試，得出如表1所示的數(shù)據(jù)。

通過上述三相通流試驗(yàn)，在保護(hù)屏顯示屏查看二次回路各信號(hào)幅值相位，發(fā)現(xiàn)第一套保護(hù)接線正確無誤，但在第二套保護(hù)裝置顯示屏中出現(xiàn)了母線差流，表明第二套保護(hù)裝置互感器的二次接線有誤，懷疑是極性接反導(dǎo)致，后續(xù)進(jìn)行排查接線無誤，發(fā)現(xiàn)是第一套保護(hù)與第二套保護(hù)廠家裝置定義極性沒有保證一致引起。

通過上述數(shù)據(jù)可以看出：

利用進(jìn)線開關(guān)串帶母聯(lián)開關(guān)和出線開關(guān)回路，三相一次通流可以完整的將三個(gè)間隔的母差保護(hù)回路一次校核完成，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了雙套保護(hù)裝置因廠家極性定義不同導(dǎo)致母差保護(hù)出現(xiàn)差流的錯(cuò)誤。較使用單相大電流逐一校核開關(guān)CT二次回路提高工效數(shù)倍以上，縮短了接線校核時(shí)間。

3.2? ?線路保護(hù)試驗(yàn)

在線路保護(hù)試驗(yàn)時(shí)，利用一組三相工頻電壓和一組三相工頻電流，分別給PT加壓及線路CT通流，模擬一次負(fù)荷電流和工作電壓，電流和電壓相位可以靈活設(shè)定，檢查線路保護(hù)向量正確性。

在試驗(yàn)時(shí)，以220 kV線路保護(hù)試驗(yàn)為例，利用電壓轉(zhuǎn)換升壓裝置對(duì)220 kV母線側(cè)PT一次施加電壓約為2800 V，模擬母線三側(cè)帶電，接線如圖5所示，三相大電流對(duì)線路通流仍為155 A，與電壓移相30°，由顯示屏讀取PT二次電壓，CT二次電流及三相相位角度。斷開電壓轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)裝置的C相輸入，對(duì)220kV母線側(cè)PT一次施加電壓仍為2800 V，測(cè)量線路PT的二次開口三角電壓。

通過上述測(cè)試，得出如表2所示的數(shù)據(jù)，其中電流單位為I，電壓的單位為V。 在測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)為模擬線路帶阻感性負(fù)荷檢查。

經(jīng)過220 kV智能開關(guān)站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，采用模塊化設(shè)計(jì)的本試驗(yàn)裝置能夠靈活輸出三相對(duì)稱工頻大電流，還可同時(shí)輸出相對(duì)于電流為基準(zhǔn)進(jìn)行移相的三相對(duì)稱電壓，把該輸出加到一次開關(guān)CT和母線PT上后，可以同時(shí)檢驗(yàn)CT、PT變比和極性的正確性，以及檢測(cè)線路保護(hù)、母線保護(hù)的二次回路的正確性，同時(shí)切斷一相電壓可直接檢測(cè)出開口三角電壓。

通過表2中的數(shù)據(jù)可以看出：一次試驗(yàn)就可有效驗(yàn)證線路保護(hù)向量方向和母線電壓回路二次接線的正確的及檢查互感器開口三角電壓的有效性。

3.3? ?變壓器差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)

在變壓器差動(dòng)保護(hù)時(shí)，根據(jù)變壓器試驗(yàn)繞組對(duì)短路電抗大小，選擇對(duì)變壓器繞組施加三相工頻或低頻，對(duì)變壓器高壓側(cè)（或中壓側(cè)）一次加壓，利用激勵(lì)電流模擬加壓側(cè)一次負(fù)荷電流，中壓側(cè)（高壓側(cè)或低壓側(cè)）母線三相短路接地，利用短路電流模擬短路側(cè)一次負(fù)荷電流，檢查變壓器差動(dòng)保護(hù)向量正確性及推算差流。在變壓器差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)變壓器試驗(yàn)繞組對(duì)短路電抗大小，利用激勵(lì)電流模擬加壓側(cè)一次負(fù)荷電流，利用短路電流模擬短路側(cè)一次負(fù)荷電流，檢查變壓器差動(dòng)保護(hù)向量正確性。以某熱電廠高廠變差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。其中高壓側(cè)套管互感器變比為300/1;低壓側(cè)套管互感器變比為3000/1，變壓器額定容量為40000/25000-25000+12000 kVA，額定電壓為230+8×1.25%/6.3-6.3+6.3 （kV），連接組標(biāo)號(hào)為YNyn0-yn0+d11

測(cè)試裝置在保護(hù)裝置的二次端子進(jìn)行電流幅值和相位的檢測(cè)。為驗(yàn)證低頻相位檢測(cè)的準(zhǔn)確性，后續(xù)用工頻電源對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)回路進(jìn)行了檢測(cè)，證明了低頻法與工頻法檢查變壓器差動(dòng)保護(hù)的一致性和有效性。通過選擇高壓——低壓Ⅰ+ 低壓Ⅱ?qū)嶒?yàn)，估算電流如表4所示。在測(cè)試時(shí)，使用3 Hz試驗(yàn)頻率電源，變壓器按近似感性考慮，當(dāng)三相380 V電源加壓通流時(shí)，變壓器短路阻抗減小近8倍，大約為15 Ω左右，高壓--低壓Ⅰ+低壓Ⅱ?qū)嶒?yàn)Z≈12 Ω。

通過表4可以看出，經(jīng)過熱電廠啟備變差動(dòng)保護(hù)檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，三相低頻電源模擬帶負(fù)荷校驗(yàn)變壓器差動(dòng)保護(hù)完全可行，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)可以根據(jù)變壓器阻抗參數(shù)，通過計(jì)算等效短路阻抗，選擇工頻（或低頻）從一次側(cè)通入三相對(duì)稱電流，對(duì)電流互感器的變比、極性以及接線方式進(jìn)行確認(rèn)，檢驗(yàn)主變差動(dòng)保護(hù)，可有效地避免了帶負(fù)荷校驗(yàn)保護(hù)和計(jì)量回路極性錯(cuò)誤。解決了電廠或變電站后期為滿足保護(hù)接線檢測(cè)，采用電網(wǎng)反送電，由電廠組織帶負(fù)荷進(jìn)行保護(hù)二次接線檢查的所帶來的電能消耗及調(diào)度下令進(jìn)行倒閘操作的安全風(fēng)險(xiǎn)。開展這項(xiàng)試驗(yàn)工作后，可以大大縮減變電站啟動(dòng)投產(chǎn)所需時(shí)間。

通過在甘肅某（電力）公司內(nèi)進(jìn)行試運(yùn)行，直接的經(jīng)濟(jì)效益如下：

（1）新建投產(chǎn)電廠為滿足帶負(fù)荷測(cè)試時(shí)，節(jié)省了為組織負(fù)荷所消耗的電費(fèi)支出。目前基本上采用先由系統(tǒng)電網(wǎng)通過線路對(duì)電廠倒送電，電廠配合啟動(dòng)廠內(nèi)風(fēng)機(jī)、水泵等用電設(shè)備以提高一次電流，保護(hù)裝置的檢查費(fèi)以及電費(fèi)支出有時(shí)高達(dá)幾十萬元。

（2）縮短了啟動(dòng)投運(yùn)所消耗的時(shí)間和人員成本支出，此項(xiàng)工作涉及調(diào)度、運(yùn)行、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員多方配合。以 15 人/天計(jì)，每天平均 8 小時(shí)計(jì)，人均每小時(shí)人工費(fèi)用以100元計(jì)，每節(jié)省一天時(shí)間每次直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益12000元/天。

產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益為：

通過模擬帶負(fù)荷測(cè)試，驗(yàn)證回路無誤后設(shè)備可以不經(jīng)過帶負(fù)荷測(cè)試直接投運(yùn);可有效避免設(shè)備損壞事故、電網(wǎng)停電事故，間接經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

4? ?結(jié)? ?論

通過在一次側(cè)三相定幅值通流比較，能夠?qū)﹄娏骰ジ衅鞯淖儽?、極性以及接線方式再次進(jìn)行確認(rèn)，從電流互感器一次側(cè)通入三相對(duì)稱大電流檢驗(yàn)線路保護(hù)、計(jì)量、母線保護(hù)、主變差動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)的極性。實(shí)驗(yàn)表明，本研究的方案能夠有效地避免帶負(fù)荷校驗(yàn)保護(hù)和計(jì)量回路極性的不足，通過在電流互感器一次側(cè)通入三相對(duì)稱電流，對(duì)二次部分保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量同時(shí)檢驗(yàn)，同時(shí)輔以無線遙測(cè)相位伏安表的測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算出互感器的二次負(fù)擔(dān)，提高了測(cè)量精度，具有較好的使用價(jià)值，

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 嚴(yán)璐，張愛軍，李坤龍，等. 模擬同步帶的半實(shí)物仿真測(cè)試研究[J].? 國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2017，（09）：46-50.

[2]? ? 李秉宇，苗俊杰，陳曉東，等. 直流電源智能故障模擬與檢測(cè)系統(tǒng)的研究[J]. 電源技術(shù)，2015，39（5）：1060-1063.

[3]? ? 李文宇，王志新，張超，等. 適用于戶用分布式光伏電站的電網(wǎng)模擬器研究[J]. 電機(jī)與控制應(yīng)用，2016，43（6）：61-66 .

[4]? ? 張虎，朱曉虹，孫明山，等. 帶有負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)器的PMSM自適應(yīng)反步控制[J].? 電機(jī)與控制應(yīng)用，2016，43（4）：17-21.

[5]? ? 邵孟，朱新堅(jiān)，曹弘飛，等. 燃料電池測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究[J].? 電源技術(shù)，2017，41（7）：44-45，50.

[6]? ? 易欣. 基于EPON技術(shù)的配電網(wǎng)自動(dòng)抄表系統(tǒng)應(yīng)用[J]. 信息技術(shù)，2016，（9）：195-198.

[7]? ? 陳朋，劉金忠，孫業(yè)榮，等. 有載調(diào)容變壓器附加損耗的計(jì)算方法[J]. 變壓器，2017，54（2）：17-22.

[8]? ? 張旭，楊瑞峰，張鵬，等. 電動(dòng)負(fù)載模擬器廣義連接剛度測(cè)試系統(tǒng)研究 [J].? 中國(guó)測(cè)試，2017，43（3）：69-73.

[9]? ? 劉暢，張樹卿，黎雄，等. 無磁鏈觀測(cè)的電力動(dòng)負(fù)荷物理模擬關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù)電氣自動(dòng)化，2015，（2）：517-522.

[10]? 唐海國(guó)，冷華，朱吉然，等. 基于智能配變終端的變壓器低壓保護(hù)改進(jìn)策略[J]. 中國(guó)電力，2016，（S1） ：16-20.

[11]? 朱志成，趙海濤，李洋. 基于OPNET的電力通信EPON仿真建模研究[J].? 計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2016，26（12）：164-168.

[12]? 張振軍，李敏.? 多路EPON光纖在線并行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2016，25（2）：81-86.

[13]? 李欣笑，楊東哲，石鶴，等. 基于全年負(fù)荷模擬和空調(diào)日負(fù)荷預(yù)測(cè)控制策略的冰蓄冷系統(tǒng)可行性研究 [J]. 暖通空調(diào)，2015，（10）：91-96.

[14]? 徐云鹍，葉豪東，和敬涵，等. 帶整流性負(fù)載的分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島檢測(cè)研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（1）：33-39.

[15]? 李志遠(yuǎn)，張思齊，李超，等. 主變帶負(fù)荷相量測(cè)試軟件的編制 [J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017，45（6）：133-136.

[16]? 《DL/T995-2006繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》[S].2006.