0 引言

串聯(lián)電容補(bǔ)償(串補(bǔ)) 是提高交流線(xiàn)路長(zhǎng)距離輸送容量的有效方式［1-2］，目前華北地區(qū)多條500 kV 交流輸電線(xiàn)路以及正在施工中的特高壓1 000 kV 錫盟———山東交流線(xiàn)路均配置了串補(bǔ)裝置。串補(bǔ)保護(hù)裝置通過(guò)采集串補(bǔ)平臺(tái)上各電流互感器的信號(hào)，判別串補(bǔ)電容器、放電間隙、MOV以及串補(bǔ)平臺(tái)本身等元件的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)串補(bǔ)裝置的保護(hù)［3-4］。對(duì)串補(bǔ)保護(hù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試采用的是用繼電保護(hù)測(cè)試儀手動(dòng)對(duì)各電流采樣通道施加擾動(dòng)量的方式［5-6］。

1 串補(bǔ)保護(hù)功能簡(jiǎn)述

1． 1 電容器保護(hù)

電容器保護(hù)功能包括電容器過(guò)負(fù)荷保護(hù)和電容器不平衡保護(hù)［7］。通過(guò)采集計(jì)算電容器電流以及電容器不平衡電流有效值并與定值比較，實(shí)現(xiàn)電容器過(guò)負(fù)荷告警、過(guò)負(fù)荷旁路、電容器不平衡告警、不平衡(低值/高值)旁路的功能。

1． 2 MOV保護(hù)

MOV保護(hù)功能包括MOV過(guò)電流保護(hù)、MOV能量保護(hù)、MOV溫度保護(hù)和MOV不平衡保護(hù)，各保護(hù)的采集量均為MOV各分支電流［8］。由于MOV放電過(guò)程較短，一般在5 ms之內(nèi)，MOV保護(hù)功能不采用計(jì)算電流有效值的方法。MOV過(guò)電流保護(hù)和MOV不平衡保護(hù)使用MOV各分支的電流值計(jì)算出MOV總電流和不平衡電流，使用瞬時(shí)值和定值進(jìn)行比較判別。MOV能量保護(hù)和溫度保護(hù)均采用積分曲線(xiàn)的形式，根據(jù)MOV總電流在時(shí)間上的積分和定值進(jìn)行比較判別。

1． 3 間隙保護(hù)

間隙保護(hù)功能包括間隙自觸發(fā)、拒觸發(fā)、延遲觸發(fā)保護(hù)和間隙持續(xù)導(dǎo)通保護(hù)［9-10］。保護(hù)采集量為間隙電流以及保護(hù)裝置自己發(fā)出的間隙觸發(fā)命令，由于間隙觸發(fā)時(shí)間很短，間隙保護(hù)的電流均使用瞬時(shí)值。間隙自觸發(fā)保護(hù)和間隙持續(xù)導(dǎo)通保護(hù)使用間隙電流瞬時(shí)值和定值進(jìn)行比較判別。間隙拒觸發(fā)、延遲觸發(fā)保護(hù)除了間隙電流瞬時(shí)值外還需要保護(hù)裝置通過(guò)MOV保護(hù)動(dòng)作等方式發(fā)出間隙觸發(fā)命令。

1． 4 其他保護(hù)

其他保護(hù)功能包括平臺(tái)閃絡(luò)保護(hù)、旁路開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)、線(xiàn)路聯(lián)跳串補(bǔ)保護(hù)、次同步諧振保護(hù)、線(xiàn)路電流監(jiān)視等保護(hù)功能。平臺(tái)閃絡(luò)保護(hù)采集量為平臺(tái)電流，通過(guò)比較電流有效值/峰值與定值實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。旁路開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)采集量為旁路開(kāi)關(guān)電流和旁路開(kāi)關(guān)位置，將電流有效值與定值比較后，綜合旁路開(kāi)關(guān)位置進(jìn)行邏輯判別。次同步諧振保護(hù)與線(xiàn)路電流監(jiān)視功能采集量均為線(xiàn)路電流，通過(guò)計(jì)算線(xiàn)路電流低頻/工頻有效值，和定值進(jìn)行比較判斷。線(xiàn)路聯(lián)跳串補(bǔ)保護(hù)輸入量只有線(xiàn)路跳閘令，收到開(kāi)入量即旁路串補(bǔ)，次同步諧振保護(hù)也可以采用這種開(kāi)入量式的保護(hù)功能。

2 現(xiàn)有測(cè)試技術(shù)分析

目前對(duì)串補(bǔ)保護(hù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的測(cè)試系統(tǒng)，采用的是使用常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀手動(dòng)對(duì)保護(hù)施加擾動(dòng)量的方法。典型的測(cè)試步驟為:

( 1) 選擇需要測(cè)試的保護(hù)功能，如MOV過(guò)流保護(hù)，在串補(bǔ)保護(hù)裝置上投退保護(hù)功能壓板和控制字，完成對(duì)串補(bǔ)保護(hù)裝置的設(shè)置。

( 2) 將常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的電流輸出給串補(bǔ)保護(hù)裝置，將串補(bǔ)保護(hù)裝置的跳閘節(jié)點(diǎn)輸出與常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的開(kāi)關(guān)量輸入、串補(bǔ)保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)量輸入與常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的開(kāi)關(guān)量輸出連接起來(lái)。

( 3) 在串補(bǔ)保護(hù)裝置上讀取保護(hù)定值，按照保護(hù)定值設(shè)置常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的電流輸出。

( 4) 使用常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀按照保護(hù)原理與保護(hù)定值輸出電流進(jìn)行測(cè)試，查看串補(bǔ)保護(hù)裝置開(kāi)關(guān)量的動(dòng)作情況，分析保護(hù)動(dòng)作行為是否正確。

現(xiàn)有的這種測(cè)試技術(shù)存在3個(gè)缺點(diǎn)，即測(cè)試過(guò)程復(fù)雜、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)測(cè)試人員的技術(shù)水平要求較高。

常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀對(duì)串補(bǔ)保護(hù)裝置進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試，需要根據(jù)保護(hù)功能分為電容器保護(hù)、MOV保護(hù)、間隙保護(hù)和其他保護(hù)4大功能組進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)保護(hù)功能組又包含諸多保護(hù)功能，對(duì)每一個(gè)保護(hù)功能進(jìn)行測(cè)試時(shí)都需要進(jìn)行上述4個(gè)步驟的操作，因此整個(gè)測(cè)試過(guò)程非常繁瑣，不易于掌握。

使用常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試，需要從串補(bǔ)保護(hù)裝置中讀取保護(hù)功能的保護(hù)定值，根據(jù)保護(hù)功能的保護(hù)原理，按照保護(hù)定值設(shè)置常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的電流輸出特性。針對(duì)每一個(gè)保護(hù)功能，都需要重新讀取保護(hù)功能的保護(hù)定值，并設(shè)置常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的電流輸出特性，同時(shí)還要在串補(bǔ)保護(hù)裝置上反復(fù)通過(guò)投退保護(hù)功能壓板和控制字完成對(duì)各個(gè)保護(hù)功能的測(cè)試準(zhǔn)備工作，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。

常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的電流輸出特性如果設(shè)置的有差別，則測(cè)試結(jié)果有可能不同;串補(bǔ)保護(hù)裝置上投退保護(hù)功能壓板和控制字不正確，也會(huì)得到不同的測(cè)試結(jié)果。如果測(cè)試人員不熟悉串補(bǔ)保護(hù)裝置的保護(hù)原理和常規(guī)繼電保護(hù)測(cè)試儀的輸出特性，則無(wú)法進(jìn)行正確的測(cè)試。

3 串補(bǔ)保護(hù)功能測(cè)試原理

根據(jù)第1節(jié)功能分析，串補(bǔ)保護(hù)裝置的大多數(shù)保護(hù)功能(如電容器保護(hù)、MOV保護(hù)、平臺(tái)閃絡(luò)保護(hù)等)均只需要1～2 組電流量輸入即可實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，少部分保護(hù)功能還需要開(kāi)關(guān)量輸入或者保護(hù)裝置自產(chǎn)的信號(hào)(如線(xiàn)路聯(lián)跳串補(bǔ)保護(hù)、間隙保護(hù)等)。因此，如果能夠事先連接好電流通道和開(kāi)關(guān)量輸入通道，就可以通過(guò)程序控制電流通道輸出和開(kāi)關(guān)量通道輸出，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能測(cè)試。

測(cè)試程序輸出電流和開(kāi)關(guān)量時(shí)，需要各保護(hù)功能的定值作為參考，并按照定值的0．95 倍或1． 05 倍進(jìn)行輸出。同時(shí)，電流和開(kāi)關(guān)量的輸出時(shí)間也要參考保護(hù)的時(shí)間定值進(jìn)行輸出(如比保護(hù)的時(shí)間定值多100 ms輸出)。具體輸出的電流量通道和時(shí)間如表1，表中各輸出通道意義如下:電容器電流Icap，電容器不平衡電流Iunb，MOV 電流Imov，MOV 分支電流 Imov1，間隙電流 Igap，平臺(tái)電流Iplt，線(xiàn)路電流 Iline，旁路斷路器電流Iby。

4串補(bǔ)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試流程

串補(bǔ)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試流程如圖1，分為連接裝置、定義通道，選擇功能、輸入定值，功能測(cè)試、監(jiān)測(cè)輸出，查看報(bào)告、分析結(jié)果4個(gè)階段。連接裝置、定義通道的流程為:將測(cè)試裝置的電流輸出給串補(bǔ)保護(hù)裝置，將串補(bǔ)保護(hù)裝置的跳閘節(jié)點(diǎn)輸出與測(cè)試裝置的開(kāi)關(guān)量輸入、串補(bǔ)保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)量輸入與測(cè)試裝置的開(kāi)關(guān)量輸出連接起來(lái)。在測(cè)試裝置的軟件中根據(jù)連接至串補(bǔ)保護(hù)裝置的輸出，定義好各電流輸出通道及變比。選擇功能、輸入定值的流程為:選擇需要測(cè)試的功能模塊，即電容器保護(hù)測(cè)試模塊、MOV保護(hù)測(cè)試模塊、間隙保護(hù)測(cè)試模塊和其他保護(hù)測(cè)試模塊。根據(jù)需要進(jìn)行測(cè)試的保護(hù)功能，選擇對(duì)應(yīng)的測(cè)試模塊進(jìn)行測(cè)試。在選定的測(cè)試模塊中輸入各保護(hù)功能的保護(hù)定值，測(cè)試裝置將根據(jù)設(shè)置的保護(hù)功能和定值設(shè)置對(duì)應(yīng)通道的模擬量輸出。功能測(cè)試、監(jiān)測(cè)輸出的流程為:測(cè)試裝置根據(jù)設(shè)定的保護(hù)功能和定值，按照表1中的方式進(jìn)行模擬量輸出，并通過(guò)監(jiān)測(cè)測(cè)試裝置的開(kāi)關(guān)量輸入(即串補(bǔ)保護(hù)裝置的開(kāi)關(guān)量輸出)，記錄串補(bǔ)保護(hù)裝置的動(dòng)作行為。

查看報(bào)告、分析結(jié)果的流程為:在測(cè)試裝置輸出完畢后，記錄串補(bǔ)保護(hù)裝置的動(dòng)作行為并形成報(bào)告，測(cè)試人員根據(jù)形成的測(cè)試報(bào)告分析串補(bǔ)保護(hù)裝置的動(dòng)作行為是否正確。

5串補(bǔ)保護(hù)測(cè)試界面

5．1參數(shù)設(shè)置界面

在參數(shù)設(shè)置界面中，可以對(duì)電流輸出通道和開(kāi)關(guān)量輸出通道進(jìn)行定義，同時(shí)還可以設(shè)定監(jiān)測(cè)串補(bǔ)保護(hù)輸出節(jié)點(diǎn)。

由于串補(bǔ)保護(hù)裝置采集的電流為串補(bǔ)裝置上的一次電流，而測(cè)試裝置輸出的模擬量是二次值，因此需要在設(shè)置電流通道的同時(shí)設(shè)置通道的變比，對(duì)于保護(hù)內(nèi)部邏輯定值進(jìn)行變比轉(zhuǎn)換。變比為串補(bǔ)保護(hù)裝置接收到測(cè)試裝置發(fā)出的二次電流值后轉(zhuǎn)換為一次電流需乘以的倍數(shù)，在測(cè)試裝置的軟件中設(shè)置的變比應(yīng)與串補(bǔ)保護(hù)裝置中設(shè)置的變比一致。

圖2為測(cè)試裝置的參數(shù)設(shè)置界面，在參數(shù)設(shè)置界面設(shè)置好輸入輸出通道以及變比后，可以保存成配置文件，便于下次測(cè)試時(shí)直接讀取文件自動(dòng)配置。

5． 2 定值測(cè)試界面

在參數(shù)設(shè)置完成后可進(jìn)入定值測(cè)試界面，在定值測(cè)試界面中，可以選擇不同的保護(hù)功能進(jìn)行定值測(cè)試。圖3以MOV保護(hù)功能為例，在定值測(cè)試界面中能夠輸入所有MOV保護(hù)功能的定值，并通過(guò)單選按鈕選擇需要測(cè)試的功能。在某一保護(hù)功能被選定后，界面上出現(xiàn)保護(hù)原理的介紹，方便測(cè)試人員理解保護(hù)原理并進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試定值及設(shè)置可以保存為配置文件，便于下次測(cè)試時(shí)打開(kāi)文件自動(dòng)配置定值。

5． 3 全部功能測(cè)試界面

在參數(shù)設(shè)置以及各項(xiàng)保護(hù)功能的定值全部配置完成后，為方便一次性校驗(yàn)保護(hù)的全部功能，可配置全部功能測(cè)試界面如圖4。界面中羅列串補(bǔ)保護(hù)的所有保護(hù)功能，測(cè)試人員可以通過(guò)逐個(gè)點(diǎn)擊按鈕的方式測(cè)試各個(gè)功能，也可以通過(guò)點(diǎn)擊界面*下方“開(kāi)始測(cè)試”按鈕一次性對(duì)全部保護(hù)功能進(jìn)行測(cè)試。

6 結(jié)語(yǔ)

本文分析了串補(bǔ)保護(hù)全部保護(hù)功能的輸入輸出與測(cè)試原理，設(shè)計(jì)了一種串補(bǔ)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)。將測(cè)試系統(tǒng)與串補(bǔ)保護(hù)裝置連接并完成配置后，測(cè)試系統(tǒng)可以對(duì)串補(bǔ)保護(hù)的全部功能進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試系統(tǒng)采用了模塊化的測(cè)試技術(shù)。通過(guò)將串補(bǔ)保護(hù)裝置的保護(hù)功能分組，每個(gè)保護(hù)功能組作為一個(gè)測(cè)試模塊，同一模塊中的保護(hù)功能所涉及的輸入輸出量基本相同，保護(hù)功能原理類(lèi)似，測(cè)試方法相近，便于進(jìn)行測(cè)試。

與現(xiàn)階段現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)試串補(bǔ)保護(hù)功能的方式相比，使用串補(bǔ)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)串補(bǔ)保護(hù)裝置的保護(hù)功能進(jìn)行測(cè)試，不需要測(cè)試人員深入研究串補(bǔ)保護(hù)裝置的保護(hù)原理，對(duì)測(cè)試人員的技術(shù)水平要求降低，同時(shí)測(cè)試操作更加簡(jiǎn)便，測(cè)試效率更高。