电力系统微机保护测试装置及现场调试

1、电力系统微机保护测试装置及现场调试关键词:电力系统 ; 继电保护 ;测试装置 ; 调试; 解决方法1 引言继电保护在电力系统中起着非常重要的作用 , 若误动、拒动对电力设备及电网稳 定都潜在着巨大的危害。发现微机保护装置中隐藏的软、硬件错误 , 验证其工作 性能, 以保证继电保护装置的正确动作 , 避免其误动、拒动是继电保护产品的生 产者和运行者都必须面对的问题 , 继电保护测试系统是用来对各种继电器及其成 套保护装置进行调试的实验装置 ,它可以按照事先编制好的测试计划 , 连续自动 的完成保护的各种特性和整定值的测试。2测试装置硬件配置组成分析整个测试装置的硬件由数据处理单元（DSP）、D/

2、A、低通滤波、功率放大器、A/D 及监控计算机组成。其配置如图 1 所示。2.1采用DSP数据处理单元等技术由于采用了 DSP（TMS320F281数字信号处理技术以及16位的数模转换和32位 的数字计算精度 ,每周波的输出数据点提高到 600点,暂态响应速度、调频特性 和输出精度都得到了提高和改善。测试装置通过并口 （或USB口）与电脑相连，利 用并口较高的传输速率 , 提高了测试装置的响应速度 ,同时, 串口可以与被测保护 相连, 实现了实时控制和快速测试的同步进行 , 以较高的采样速率对 7 路模拟量 输出和 8路开关量输入进行采样 ,采样值存储在测试装置的存储区。在进行滤波 的同时,

3、数据经接口传回计算机 , 在计算机屏幕上实时显示出波形 , 可以对高达 20 次谐波的暂态信号进行回放。2.2 D/A 转换模块D/A转换模块与DSP的接口电路如图2所示，图中7路D/A转换片选控制信号经 译码器选中、光电隔离后接至各数模转换器的片选信号线。TMS320F281的数据总线经总线驱动后和光电隔离后再送入数模转换芯片AD669,以避免外界可能存在的干扰。转换完成后进行低通滤波处理以去除高频成分的 影响。本模块共有7路D/A转换,对应有7块D/A转换芯片,转换后分别产生三 相电流、三相电压和零序电压信号,图中只示出了第1路，即第1块D/A转换芯 片,其片选、控制信号对应为CS L1、

4、LDAC其中CS和L1连接在一起,均为低 电平有效。2.3 功率放大电路 功率放大电路既可以使仿真系统的数字部分和其后的 D/A 转换单元工作性能良 好, 又可以使系统模型完备精确。它所选用的元件有一般电阻、水泥电阻、高性 能运放TL082和N沟道场效应管IR2FP048,水泥电阻阻值为0.01 Q ,功率为5W, 最大可承受电流约为23A。TL082是高性能通用型JFET输入运算放大器，其基本 电气特性为：输入失调电压为3mV温度漂移为10卩V/C;偏置电流为5pA;增益 带宽积GB=3M转换速度为13V/卩s;电压功率放大电路由输入级、中间推动级和 输出放大级三级构成。3 系统软件设计3.

5、1上位机软件设计上位机通过USB接口和下位机进行通信：一方面上位机将各种控制命令和数据发 送给DSP另一方面实时接收DSP发送过来的检测数据。Windows独有的多线程 处理机制使计算机具备了同时运行几个线程的能力。程序中所有线程运行在同 一内存空间，拥有相同的Windows资源,故很容易共享内存变量和 Windows对 象。本系统中 ,上位机在主线程中 （即前台）专门处理消息 ,使程序能迅速响应键 盘命令和其他事件 , 而辅助线程 （ 即后台 ）则完成通信、绘图、打印及磁盘操作 3.2 下位机软件设计下位机软件用C语言编写，DSP通过定时器中断并在中断服务程序中进行数值计 算、数据输出。在测

6、试装置中充分发挥了DSP的强大运算能力，使得每周波（20ms）可以完成7个通道,每通道360个点的函数计算。4 系统调试系统调试要求详细观察系统的运行状态 ,以便及时发现隐患。4.1 差动保护极性校验主变压器带上一定的负荷后 , 才能判断出主变压器差动极性。在监控后台机上查 看某一时刻主变电流采样数据 , 根据差流相数据的大小判断差动极性 , 也可通过 对各相电流的波形分析差动极性。正常状态下 ,对于两圈变压器在同一时刻 ,主 变压器高低压侧 A-a,B-b,C-c 相电流波形应正好相反 , 即高压侧为正半波数据 , 低压侧为负半波数据 , 且最大值相加应为 0。对于三圈变压器 , 送电侧与受

7、电侧 电流波形相反，且最大值相加应为0。如相反,则需等停电以后在TA二次侧更改 极性接线。4.2 带方向保护的方向校验线路带上一定的负荷后 , 在监控后台机上查看某一时刻同相电流电压数据并进行 分析。例如：线路从变电站向线路送电，则A相电压正半波最大值应超前 A相电 流正半波最大值一定角度 （最大不超过 180°）, 即同半波数据内电流最大值落后 电压最大值几个采样点 ; 否则,线路保护方向错误。根据装置采样频率可以算出 两点之间的角度 ,如12点采样,则两点之间为 360°/12=30°。同理,可校验 B,C 两项。5 常见问题及解决方法后台机显示电流、电压不准

8、确。应查看后台机TV TA变比设置是否正确,再查看二次接线是否有误,TA二次侧是否被短接。后台机显示线路、主变各侧功率不准确。功率方向应沿袭流出母线为正、流入 母线为负的规定 , 若现场有功率测量装置 , 可直接通过测量二次电流、电压、相 位即可算出功率。若现场无功率测量装置 , 可采用两表法或三表法根据公式P=y3Ulcos计算功率,如算出的功率与显示不一致,则用相序表测量装置电压 相序、电流相序、电流极性是否正确，可以在开关柜端子排依次短接 A、B、C三 相电流,并拆掉端子排至主控室或柜上装置电流线 ,在后台机上观察三相电流数 据显示是否正确变化 , 由此可排查电流相序的正确性 ; 若电流

9、相序正确 , 应查电流 极性是否正确 , 各电压等级母线上进出有功功率应平衡 , 各母线上所有受电间隔 有功功率之和与送电间隔有功功率之和应相等。如不相等 , 可根据变电所实际运 行状态判断哪个功率方向不正确，功率反的功率点将TA极性对调即可。需要注意的是主变送电侧、受电侧有功功率和无功功率不一定完全相等。由于 主变传输的是视在功率 , 只要送电侧等于受电侧的视在功率即可。系统调试结束 后,针对试运行期间反映出来的问题进行消缺处理 ,并做好计算机监控软件的数 据备份和调试资料的整理交接。至此 , 一个综合自动化变电所的现场调试工作结 束。4 结束语新型继电保护装置特别是微机保护的推广应用 ,对相应的测试技术提出了更新、 更高的要求,继电保护测试装置的开发与应用对提高继电保护测试水平、防止继 电保护及安全自动装置不正确动作、保障电网安全运行有着