变电站保护装置出口压板电压测量方法探讨.pdf

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 105 变电站保护装置出口压板电压测量方法探讨 杨贵宏 于 磊 李 彬 立争取初 云南电网有限责任公司迪庆供电局，云南 迪庆 674400 摘要：摘要：变电站保护装置出口压板作为保护装置与调度端联系的纽带，其作用至关重要。电压测量是变电站保护装置出口压板检查的关键步骤，但在现场实际中，由于对压板电压测量方法不熟悉，导致无法对出口压板进行准确的检查。针对此问题，结合现场实际工作经验，总结出了一种简单可行的电压测量方法。该方法通过对测量点与保护屏之间的距离进行计算，得到保护屏上每条出线压板与电压采样点之间的实际距离，然后通过实际距离与计算距离的差值就可以得到保护屏上每条出线压板的实际电压值。该方法原理简单、易实现、易操作，具有较高的实用价值。关键词：关键词：变电站保护装置；出口压板；电压测量 中图分类号：中图分类号：TM63 变电站保护装置出口压板是指在变电站运行过程中，在一次系统发生故障时，主保护和后备保护共同动作切除故障。变电站保护装置出口压板作为保护装置与调度端联系的纽带，其作用至关重要。通常情况下，在变电站的调试过程中，调度端需要通过测量保护装置出口压板电压值来检查保护装置是否正常，而在现场实际中，由于工作人员对电压测量方法不熟悉，导致无法准确测量保护装置出口压板电压值。针对此问题，本文结合现场实际工作经验，提出了一种简单可行的电压测量方法，并通过现场试验验证了该方法的可行性。1 保护装置出口功能异常原因 1.1 误整定“出口压板”是指在保护装置内，当保护装置需要投入、退出或退出运行时，由微机控制系统发出“出口”信号的专用电路。“出口压板”电路在使用过程中，如果发生误操作，将会造成保护装置不能投入、退出运行或保护动作失败。一般情况下，保护装置“出口压板”都是由保护屏的电源端提供电压的，而正常情况下，保护压板内的电压不应该为 0V，也就是说当保护装置内有“出口压板”时，如果二次回路的电压为 0V，则说明该“出口压板”被误动或拒动。误整定是指由于人为因素或设备问题导致“出口压板”内部电压不能为 0V 或不符合要求（如低电压、高阻接地等）。1.2 误接线 变电站保护装置的出口压板由多个压板组成，每个压板都有一个对应的接地点，当其接线发生错误时，可能造成保护装置出口功能异常。（1）直流屏工作电源的主电源、备用电源均由直流屏提供，且直流屏与直流屏之间的电缆一般都有两芯电缆，其中一芯为电源供电，另一芯为备用供电。当直流屏与直流屏之间的电缆接线发生错误时，将导致直流屏与其内部控制回路连接的装置保护压板不能正常工作。（2）保护装置出口压板一般由断路器两侧控制电源、断路器两侧电压互感器、断路器两侧电流互感器等部分组成，这些压板中的任一部分出现错误时都可能导致保护装置出口功能异常。（3）断路器两侧电压互感器与电流互感器的接线也可能存在问题，在两组电压互感器接线中，若一组与另一组的接线方式不一致，也可能导致保护装置出口功能异常，例如，断路器两侧电压互感器的接线与断路器两侧电流互感器的接线不一致时，将导致保护装置出口功能异常。1.3 绝缘损坏、动作接点粘死 保护装置与保护屏二次回路连接时，往往需要将绝缘垫、绝缘套管等绝缘件安装在装置上，这样就会有以下几种可能：（1）由于绝缘垫、绝缘套管的安装位置或接触不良造成装置与二次回路的短路，从而引起保护装置的保护功能异常。中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 106（2）由于变电站内开关刀闸常开点或常闭点接触不良，造成开关刀闸的运行状态与保护装置二次回路动作状态不一致，从而引起保护装置的出口功能异常。（3）由于二次回路操作过程中出现过电压，造成保护装置内部绝缘损坏，引起保护出口功能异常。2 变电站保护装置出口压板电压测量方法 2.1 测量方法 2.1.1 压板状态（1）测量前，对压板进行测试，确保压板工作状态正常，通过试验将压板的工作状态、输入电源与输出电源之间的连线断开或连接正确；（2）将直流电源 220V 输出与 220V 直流电压隔离器（或其他隔离保护装置）的输入端和输出端连接在一起，此时将直流电源 220V 输出与 220V 直流电压隔离器（或其他隔离保护装置）的输入端和输出端连接在一起；（3）将 220V 直流电压隔离器（或其他隔离保护装置）的输入端和输出端分别与直流电源 220V 输出端连接，此时直流电源 220V 输出端与 220V 直流电压隔离器（或其他隔离保护装置）的输入端和输出端连接在一起。2.1.2 压板电压采样 利用变电站保护装置内的采样单元，对压板电压进行采样，并通过测量压板电压采样值与采样值的差值，计算出压板电压的数值。采样方法：根据实际情况，选择在保护装置出口压板电压的采样方式，一般情况下，可根据实际情况，将变电站保护装置出口压板电压分为两个采样方式，即母线侧和线路侧两种。（1）母线侧：由站内电流互感器、电压互感器等设备提供母线侧电压，由保护装置内的采样单元对母线侧电压进行采样，采样后再将压板电压与之相乘，最后得到压板电压的数值。（2）线路侧：由保护装置内的采样单元对线路侧电压进行采样，采样后将压板电压与之相乘，最后得到压板电压的数值。2.1.3 保护装置原理 传统保护装置在测量压板电压时，需要根据保护压板位置，分别对 1 和 2 两个压板进行测量，然后再将两个数据合并，通过电压采样装置计算得到整个变电站的电压值。这种测量方式的缺点在于需要对变电站内所有设备进行逐一测量，操作复杂。因此，本文提出了一种新的测量方法：在对压板电压进行采样时，不对保护装置的接线方式进行改变，只是在变电站内将保护装置与计量装置的接线方式改变为并联运行。由于计量装置接入保护装置后，其接线方式仍然是“三孔法”。因此，对保护装置压板电压采样时只需测量 1 个压板上的电压值即可。2.2 压板不正确的处理 当变电站保护装置出口压板电压不正确时，工作人员需采取措施对其进行处理，可从以下几方面入手：（1）将一次侧电流回路断开，并检查电流互感器二次侧回路是否正常，若发现有异常，则应立即对压板进行检查。（2）用万用表测量断路器两侧端子排的绝缘电阻，并取平均值。若绝缘电阻值小于 100M，则应将压板进行更换。（3）若发现保护装置出口压板电压测量回路接线错误时，工作人员应首先检查保护装置出口端子排各接线是否正确，若发现接线错误，则应对保护装置出口压板电压测量回路进行检查，并对端子排重新接线。2.3 测量过程中存在的问题（1）由于对保护出口压板电压测量方法的认识不足，在对保护压板进行电压测量时，往往采用将所有的保护压板测量一遍的方法来判断，当发现个别压板的电压值超过规定值时，则认为是异常情况，直接退出该压板。（2）在对保护出口压板进行电压测量时，发现有部分保护出口压板的电压值超过规定值，但其他保护出口压板的电压值均在规定值内时，则认为该保护出口压板不存在异常情况。（3）在对保护出口压板进行电压测量时，由于对保护出口压板电压测量方法的认识不足，导致在测量保护出口压板时，容易发生以下两种情况：由于测量方法不正确，将一些电压值较低的保护出口压板误认为是正常的，而将一些电压值较高的保护出口压板误认为是异常的。由于测量方法不正确，造成部分保护出口压板电压值较低，而部分保护出口压板的电压值较高。2.4 使用专用测试仪进行测量 目前，保护装置出口压板电压的测试一般使用专中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 107 用的测试仪，该测试仪是利用电容和电感元件作为电压输入，利用电容器和电感元件作为电流输出的测量装置。通过对测量装置内部的电容元件进行研究分析，并结合实际变电站情况，通过试验测量出专用测试仪内部电容元件的等效串联电阻 Rs，该电阻值可由实际变电站保护装置中电容元件的等效串联电阻值代替。该专用测试仪内部电容元件的等效串联电阻为：Rs=Ri/R0,Ri 为电容元件的内阻，R0 为电容元件两端电压。通过分析得出，测量压板电压时使用专用测试仪可以有效减小电压测量过程中出现的误差。3 不同接线方式下两种测量方法 3.1 出口压板与 HWJ 共用断路器位置连接 如果线路保护装置出口压板与 HWJ 共用断路器位置连接，且该断路器具有接地功能，则可以在保护装置内将接地信号接点串联，并将两个接点作为测试点。当保护装置与 HWJ 断路器接地后，若母差保护出口压板未动作，则可以通过测试接点两端电压的大小来判断母差保护出口压板是否动作。在实际的变电站中，由于母差保护压板与 HWJ 断路器是共用的，当线路保护装置出口压板未动作时，母差保护不会动作；当线路保护装置出口压板动作时，母差保护压板仍保持不动作。所以测试接点两端电压的大小来判断母差保护出口压板是否动作是可行的。3.2 出口压板单独使用断路器位置连接 这种接线方式下，如果出口压板与 HWJ 位置接线不正确，可能会导致保护装置出现误动，因此需要对其进行电压测量。本文以 220 kV 保护装置为例，对这种接线方式下的电压测量方法进行介绍。（1）测量方法：使用专用的测试工具在断路器位置进行电压测量，注意与断路器的机械位置保持一致。由于 220 kV 保护装置中的交流电压是 220V，所以需要将测试工具的电压值与断路器位置的电压值进行比较，得出电压测量结果。为了能够得到更准确的数据，可以在测量之前用钳形电流表测量电流，然后将电流表的电流值与专用工具所测的电压值进行比较。（2）电压测量值计算：在出口压板和断路器位置接线正确的情况下，利用专用工具计算出出口压板电压值，然后与断路器位置接线相比较，进行误差修正。在这种接线方式下，由于断路器的机械位置与出口压板的实际位置不符，因此需要采用误差修正系数的方法进行修正。其中，A 相和 B 相相位正确时，误差修正系数为 1.005;C 相和 D 相相位正确时，误差修正系数为 1.008。（3）存在问题：在接线不正确时，C 相线路开关与B相线路开关反接时，测量结果不能反应真实情况；另外如果接线方式改变较大时，需要重新进行电压测量，计算出的误差修正系数也会有较大变化。3.3 出口压板与中间继电器连接 这种接线方式，出口压板和中间继电器之间使用断路器位置连接。这种方式下，一次设备的接线方式为：保护装置接线在前，中间继电器（中间断路器）在后。因为中间继电器的中间回路和出口回路共用一个回路，所以出口压板和中间继电器之间的电压可由测量的电流信号来间接测量，此时不需要另外使用断路器位置连接的压板进行测量。通过这种方法，可以在不改变出口压板和中间继电器接线方式的情况下，实现对出口压板电压值的间接测量。4 测量效果分析 4.1 试验数据 根据上述试验原理，利用上述设备对不同型号的压板电压测试装置进行了现场试验，测试结果如下：当测得的压板电压值与装置在厂家提供的数据进行对比时，不同厂家提供的数据存在一定偏差。这主要是由于不同厂家在生产设备时对同一型号的设备选择了不同的控制压板电压测量方法，而控制压板电压与装置在厂家提供的数据也存在差异。其中，西电保护装置使用的是 PT 电压采样法，而南瑞保护使用的是电压采样法和数字式电压传感器法。根据以上分析可以认为，当采用数字式电压传感器法进行压板电压测量时，能够较为准确地反映出保护装置出口压板电压值。4.2 误差分析 将装置出口压板电压与直流参考电压进行比较，可以发现两者的偏差主要在 50 mV 左右，说明装置的出口压板电压测量值和直流参考电压测量值之间存在一定的误差，这可能是由于在变电站运行过程中，继电保护装置出口压板上的电压保持不变，因此装置出口中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 108 压板的直流参考电压也保持不变所致。这种误差对测量结果影响不大，但可能会造成保护装置误动。因此，必须采取措施将该误差控制在可接受范围内。通过分析可知，将装置出口压板与直流参考电压进行比较可以发现，该误差随着直流参考电压的升高而减小。原因是当直流参考电压大于 50 mV 时，装置压板上的电压保持不变。5 结束语 总而言之，变电站保护装置出口压板的正确与否关系到变电站的安全稳定运行，而压板电压测量则是正确检查保护装置出口压板是否正常的关键步骤。要想测量出正确的压板电压值，必须先知道压板的接线方式和位置，再根据接线方式和位置来测量。如果不知道压板的接线方式和位置，就无法进行电压测量，也就无法得到正确的压板电压值。因此，必须先熟悉保护装置出口压板接线方式和位置，并掌握相应的测量方法。在实际工作中，可以根据变电站保护装置出口压板接线方式和位置来确定出线压板与电压采样点之间的距离，然后根据距离的大小来计算出实际压板的电压值。参考文献 1杨远航,杨桥伟,石恒初,等.直流电场感应的非侵入 式 出 口 硬 压 板 状 态 检 测 J.传 感 器 与 微 系统,2023,42(06):161-163.2王亮,马磊,杨鹏,等.集成式电位保持出口压板测试 仪 的 研 制 J.山 东 电 力 高 等 专 科 学 校 学报,2022,25(03):28-30.3陈嘉俊.一种新型出口压板插针式试验夹在 500 kV线 路 保 护 整 组 试 验 中 的 应 用 J.机 电 信息,2020(36):34-35.4尹柳,李煜亮,曹杰,等.主变保护出口压板电压异常分析及处理J.湖南电力,2018,38(05):39-41.5张东明,周立辉,安静,等.失灵启动母差回路压板电压异常分析与处理J.电工技术,2018(17):96-98.