变电站二次回路校验系统研究与应用

孙铭梁

摘要：提出了变电站二次回路校验系统，主要用于验证二次回路中的电压、电流互感器接线的正确性，确保各测量回路在变电站投运前，电流互感器二次回路不开路、电压互感器不短路，并避免因错接和变比选用不当而造成的设备故障，从而保障用电安全。

关键词：变电站；二次回路校验系统；现场检测调试

引言

变电站二次交流回路系统是变电站电气设备系统的一个重要组成部分。对变电站交流二次回路接线的验证系统和方法进行研究，是保证变电站二次回路接线正确性及互感器性能的重要工作。对电流、电压二次回路的测试，目前各级电网公司采取的方法主要为“点极法”。

1变电站二次回路校验系统结构与功能设计

变电站二次回路校验系统的研发，首先在结构设计上要满足携带方便、显示面板清晰的要求。测试使用的联接电缆，要方便储存。系统测量部分选用20寸（66.67cm）手提箱设计，重量可以确保手提，达到快速安装调试的目的。校验系统要能够方便快捷地观察测量电能参数，可验证二次回路的接线状况。校验系统由信号发生装置、信号传输装置和信号测量等部分组成。电流信号发生装置由大电流发生装置、变压器、电动调压器组成。该校验系统可以线性输出0～10A测试电流，针对变比较高（例如5000”1）的特高压变电站的应用，电流源可叠加使用，能扩展至200A，以确保二次信号幅值满足测试要求。电压信号发生装置由单相信号发生器、三相移相电流、三相信号放大装置构成。该校验系统的二次回路校验功能按测量顺序分为电压检测、电流检测和零序电流检测三部分。

1.1电压检测

电压测量按照三相电压源分别接入被测回路，确保被测回路的上下进、出线分别断开，保持开路状态。由于测量设备的功率较小，模拟输出信号不足以带动设备负载，必须在负载开路的情况下，检测仪表安装接线的正确性。选用三相程控电源，同时进行三相测量，确保三个电压互感器相序正确。电压从0～220V缓慢上升调节，观察三相被测电压互感器输出是否正确显示，并同时检测相角是否正确。被测电压互感器接线经过二次数据采集后经过串口传输至检测平台的CPU。CPU运算后显示检测数据，与初始设定的测试电源电压进行比对，如果相同则证明接线正确。相序判断可以用不同的电压区分，互感器的线序正反可以用某一时刻的峰值电压来判断，这样就能测出互感器的同名端。同理还能检测出被测电压互感器是否存在短线或损毁的特殊状况。

1.2电流检测

如果系统电流互感器要同时测量的话，测试平台需要三相电流分别接入被测回路，平台尺寸会很大，不方便移动和测量。为了确保校验系统便于携带，并出于成本考虑，设计了对电流互感器三相电流分三次单独测量的检测方案，并用同相位的电压互感器作为相序比对的参考值，做到分步确认。因此，必须在电压测量完成后，确认电压互感器的相序情况以后再进行电流互感器的测量。主回路电流互感器通过穿芯已安装在供电回路中，在不进行拆装的情况下要检测其接线正确性较为繁琐。在此情形下可通过进线端和出线端开关的安装位置在回路中串接一台低压大电流发生装置，并可以预先调整输出需要的电流参数。与此同时可以使用程控电源在被测电压互感器上叠加输出一个电压信号。在两设备之间增加了一个隔离电源和移相电流，可以确保两设备在等电势的情况下，输出任何相角差的电压、电流值。被测电压互感器和电流互感器的数据传入CPU，再与CPU在一次侧采样的数据结果进行比对，可以有效地判断电流互感器的接线是否正确。如果没有输出信号，则证明接线开路或互感器烧毁；若功率为负，则说明互感器正负极性反接，若数值偏差太大，则可能变比选取有误，需要重新检测电流互感器匹配。用同样的方法，依次进行Ｂ相和Ｃ相检测。各回路分开上电检测，可以避免线路交叉或接线错误，而引起的局部短路爆炸事故。而且检测使用的能量较小，也不足以产生很大的损耗。

1.3零序电流互感器的检测

同样使用大电流发生器从零序电流互感器后端接入系统就可以测量系统中零序电流互感器的接线是否可靠。在目前的技术水平下，使用大电流设备判断零序电流互感器的小信号输出已经十分可靠，并且在零序检测中无需正负极性指示，因此可以简化测量，比对测量数值即可。

1.4通信方式

校验工作需同时在一次侧和二次侧进行操作，一次侧通过电压、电流发生模块注入信号，二次侧对经过互感器变送后的信号进行采集，双方将输入和输出的结果进行实时比对以验证接线相序、回路及互感器是否正确。系统采用433M无线射频通信技术，实现前后端设备的信息互联。对于距离过远或屏蔽严重的极端情况，采用人工无线对讲、手动确认的方式，确保校验工作的顺利进行。

1.5人机界面及报表生成

一次侧电压源与二次侧测试端均带有大屏触摸人机模块，可进行设置的控制，信号的输出及一、二次接线校验的结果显示，并可自动生成检测记录，依照设定好的格式生成EXCEL表格文件或PDF文件。

2智能变电站二次虚回路可视化设计和配置

智能变电站二次虚回路可视化设计和配置功能基于PS6000+通用图形支撑平台实现智能变电站二次设备图元模型配置管理和虚回路的可视化设计绘制，基于一体化图、模、库实现二次系统和虚回路配置信息的统一存储和管理，并基于图形平台和应用支撑平台实现虚回路的可视化展示，智能变电站SCD系统配置文件、智能电子设备能力描述(ICD)配置文件、工程管理文件、图形文件、模型文件、知识文件等文件基于文件库实现各类文件的统一存储和管理，各类模型配置文件遵循Q/GDW1396—2012《IEC61850工程继电保护应用模型》等相关标准，同时基于通用标准接口层实现各类标准格式的智能变电站虚回路图、点表、光缆清册的生成、导出和导入。

结语

变电站二次回路校验系统可以解决变电站全站二次回路接线校验工作中存在的问题，实现变电站电流、电压互感器二次回路正确性的高效测试，提高了互感器二次回路检测效率与准确性，缩短了投运、异常及事故导致的设备停运时间，保障了变电设备的安全稳定运行。

参考文献

［1］修黎明，高湛军，黄德斌，等．智能变电站二次系统设计方法研究［J］．电力系统保护与控制，2012，40(22)124－128．

［2］高翔，杨漪俊，姜健宁，等．基于SCD的二次回路监测主要技术方案介绍与分析［J］．电力系统保护与控制，2014，42(15):149－154．