變壓器比率差動保護調試計算器開發(fā)及應用

胡金理，劉曼，楊明，劉騰飛，劉鋼

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南株洲412000；2.西安交通大學，陜西西安710049)

變壓器比率差動保護調試計算器開發(fā)及應用

胡金理1，劉曼1，楊明1，劉騰飛2，劉鋼1

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司株洲供電分公司，湖南株洲412000；2.西安交通大學，陜西西安710049)

比率差動保護是變壓器的主保護，原理復雜，計算步驟多。在現(xiàn)場調試過程中因參數(shù)和原理不同，每次調試需要計算大量數(shù)據(jù)，導致耗時長，出錯率高，給工程技術人員帶來較大困難。本文利用Android平臺開發(fā)了一款適用于比率差動保護調試的計算器，調試類型及方法可選，無須后續(xù)升級。經(jīng)工程實踐驗證，其計算速度快，結果正確，有效提高了現(xiàn)場調試效率。

變壓器；比率差動；Android；計算器

變壓器差動保護是變壓器保護的主保護，其動作的正確性是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的前提。比率差動是差動保護的重點和難點，無論是在新建變電站投運還是狀態(tài)檢修的調試過程中，一直因原理復雜、計算步驟多而給現(xiàn)場工作帶來以下問題:

1)變壓器比率差動保護調試參數(shù)計算過程繁瑣，現(xiàn)場調試人員往往要花長時間 (30～60 min)來完成此項工作，有時還難免出錯；

2)變壓器比率差動保護原理復雜，涉及到Y/D(D/Y)變換、相位補償，即使是調試經(jīng)驗豐富的人員，現(xiàn)場對調試儀器與保護裝置之間的試驗接線也要經(jīng)過深思熟慮后才能確定；

3)變壓器保護檢驗周期較長，即使對變壓器比率差動保護原理和試驗接線有過系統(tǒng)的學習和掌握，長時間不接觸裝置也會造成遺忘，導致計算速度慢和頻繁出錯。

有關文獻中介紹了基于Visual Basic或Delphi的比率差動調試軟件，雖然能部分解決上述問題，但是在實際工作中還存在以下問題:

1)只能在電腦上運行，無法在智能手機上安裝，不利于檢修現(xiàn)場調試；

2)只用了一種方法實現(xiàn)比率差動計算，缺乏對比驗證依據(jù)；

3)都是以裝置劃分算法，而不是以原理劃分算法，隨著保護廠家開發(fā)新的保護型號需要升級軟件功能。

文中提出一種新方式，在現(xiàn)場調試過程中快速、準確獲得驗證變壓器差動保護功能所需參數(shù)，替代傳統(tǒng)手算參數(shù)方式，提高工作效率。

1 調試輔助軟件的開發(fā)

1.1 Android系統(tǒng)的介紹

隨著通信技術的迅猛發(fā)展，智能手機在市場上得到了極大的普及。由于Android系統(tǒng)具有較大的優(yōu)勢，其成為了使用最多的智能手機操作系統(tǒng)〔1－2〕。

Android平臺的開發(fā)環(huán)境Eclipse比較成熟，非常適合Java的開發(fā)，特別是其支持插件技術，有利于軟件的開發(fā)。

1.2 軟件的構成和特點

利用Java語言編寫計算、邏輯程序，利用XML語言編寫人機交互界面〔3〕，在具備人機對話界面友好、數(shù)據(jù)智能判斷及主動提示功能等功能的基礎上，還具有以下特點:

1)該軟件基于Android系統(tǒng)，能在所有基于該系統(tǒng)的智能手機上運行，方便現(xiàn)場調試工作；

2)在比率差動調試中，由于大部分調試設備并不具備六相電流測試，所以開發(fā)的計算器主要針對三相電流調試設備，除目前常用的 “斜率法”外，將現(xiàn)在用地較多的 “求值法”也同樣用軟件實現(xiàn)，兩種方法可以相互驗證；

3)采用原理劃分算法替代裝置劃分。因生產裝置的廠家眾多，算法各有所區(qū)別，但原理相同，如此可避免因新的保護裝置投入市場而引起的軟件升級問題。共設四級菜單:一級菜單按制動電流劃分，二級菜單按變換方式劃分，三級菜單按調試方法劃分，四級菜單按比率差動調試主變三側劃分。

結合不同型號變壓器保護裝置的特點和工程應用情況，軟件共分以下四個菜單，軟件主界面如圖1所示。

圖1 軟件操作主界面

1.3 輸入數(shù)據(jù)智能判斷

在計算器的比率制動項設置了提示，在輸入“主變參數(shù)定值”和 “比率差動定值”后，當光標點擊斜率法數(shù)據(jù)輸入界面時，軟件將給定一個輸入數(shù)據(jù)的范圍，保證所取點在對應的斜率段上。

1.4 調試參數(shù)計算

軟件的核心模塊是 “比率差動保護數(shù)據(jù)計算”模塊，在主界面中輸入 “主變參數(shù)定值”和 “比率差動定值”后，軟件將自動計算出 “二次額定電流和平衡系數(shù)”，在 “比率差動保護數(shù)據(jù)計算”中有四個子菜單。

2)轉換類型。在該下拉菜單中可以選擇補償?shù)念愋?Y→△，△→Y。

3)調試方法。在該下拉菜單中可以選擇比率差動保護調試的計算方法:求值法和斜率法

4)差流類型。該菜單可以選擇的比率差動類型為高對中、高對低、中對低。

2 軟件計算實例

以110 kV美泉變電站1號變壓器差動保護校驗為例，裝置型號為南瑞科技 NSR691RF—D60，在 “主變參數(shù)定值設置”和 “比率差動定值設置”中設置好參數(shù)。

2.1 比率差動 “斜率法”計算步驟

1)點擊 “比率差動保護數(shù)據(jù)計算”，根據(jù)南瑞科技的NSR691RF—D60型變壓器保護說明書選擇制動電流類型:轉換類型為Ir＝max ( Ir)， i＝2，3，4，轉換為Y→△，計算方法為斜率法，差流類型為高對低。

2)在高壓側A相 (Ah)中的高對低1和高對低2分別輸入 “1.5 A” 和 “4 A”， 點擊 “計算”，軟件自動計算出差流平衡時的低壓側A相電流(Al):1.816 A和4.842 A，以及差流平衡時高壓側補償電流:1.816 A和4.842 A，圖中的角度為保護校驗儀器上該電流值輸入時對應的電流相位，如圖2所示。將 “高對低1”和 “高對低2” 這兩點的高、低壓側電流幅值和相位分別輸入保護校驗儀器，此時裝置上差動電流顯示為0。

圖2 差流為0的輸入值

3)對于 “高對低1”和 “高對低2”，分別逐步升高高壓側A相 (Ah)中的電流，直到差動保護動作，把差動保護動作時對應的高壓側A相(Ah)電流值 (2.7 A和7.6 A)再次輸入到 “高壓側A相 (Ah)”中，點擊 “計算”，此時軟件將自動計算出差動保護動作時 “高對低1”和 “高對低2”分別對應的 “差動電流”和 “制動電流”，以及曲線斜率值，如圖3所示。

圖3 差動動作時的計算結果

4)比較差動電流的動作值，計算結果與實際動作值一致。

2.2 比率差動 “求值法”計算步驟

為驗證其正確性，以 “斜率法”中差動動作時的制動電流為動作曲線上該點的橫坐標。

1)計算制動電流值。將斜率法計算出的1.559 A的制動電流換算成為基準電流 (高壓側二次額定電流)的倍數(shù) (1.559/1.64＝0.95Ie)。

2)依次輸入G1，G2，K1，K2和該制動電流的數(shù)值，軟件將計算出曲線上以該數(shù)值為橫坐標(制動電流)時的高低壓側各相電流差動保護動作臨界值，如圖4所示。

圖4 比率差動動作臨界值1

3)將另一制動電流換算成基準電流的倍數(shù)(4.388/1.64＝2.68Ie)，輸入后動作臨界點如圖5所示。

圖5 比率差動動作臨界值2

將求值法的計算結果圖4、圖5與圖3中的數(shù)據(jù)比較，計算結果一致，輸入該數(shù)值時差動保護動作，完成了求值法對斜率法的驗證。

3 結語

開發(fā)適用于Android平臺的變壓器比率差動保護調試計算器，以其智能性、準確性、便捷性替代傳統(tǒng)人工計算，有效地縮短了現(xiàn)場調試時間。下一步將著眼拓展該計算器適用保護范圍，進一步優(yōu)化、完善其他配套功能。

〔1〕吳立勇，丁作文.基于Android系統(tǒng)的手機計算器的設計與實現(xiàn) 〔J〕.電子技術 (上海)，2014(4):58-60.

〔2〕詹成國，朱偉，徐敏.基于Android的測控裝置人機界面的設計與開發(fā) 〔J〕.電力自動化設備，2012，32(1):119-122.

〔3〕Nicholas C.Zakas JavaScript高級程序設計 (第3版).北京:人民郵電出版社.2012.

〔4〕北京四方繼保自動化股份有限公司.CSC-326系列數(shù)字式變壓器保護裝置說明書 〔Z〕.2015.

〔5〕國電南京自動化股份有限公司，南京新寧電力技術有限公司.PST—1200系列110 kV電壓等級電壓等級數(shù)字式變壓器保護裝置說明書 〔Z〕.2012.

〔6〕南京南瑞繼保電氣有限公司.RCS-978型變壓器成套保護裝置110 kV版說明書 〔Z〕.2014.

〔7〕深圳南瑞科技有限公司，深圳南京自動化研究所.ISA-300變電站綜合自動化系統(tǒng)技術使用說明書 〔Z〕.2008.

Development and Application of Debugging Calculator of Transformer Ratio Differential Protection

HU Jinli1， LIU Man1， YANG Ming1， LIU Tengfei1， LIU Gang1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Zhuzhou Power Supply Company， Zhuzhou 412000， China；2.Xi'an Jiaotong University， Xi'an 710049， China)

Ratio differential protection is the main protection of the transformer，and its principle is complex and calculation steps are more.Because of the different parameters and principles，it need calculating a large number of data in the field debugging process every time.As a result，there are a lot of wasted time and some inevitable mistakes and it brings greater difficulties to the engineering technical personnel.In this paper，the Android platform is used to develop a computer which can be used in the ratio differential protection.The debug type and method of the computer are optional and there is no need to subsequent upgrades.It is proved that the calculation speed is fast and the result is correct in practice.

transformer； ratio differential； Android； calculator

TM77

B

1008-0198(2017)05-0036-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.05.009

2017-02-27

胡金理(1983)，男，漢族，湖南婁底人，工程師，目前研究方向為繼電保護。