0 引言

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

1 串補(bǔ)保護(hù)功能簡述

1． 1 電容器保護(hù)

電容器保護(hù)功能包括電容器過負(fù)荷保護(hù)和電容器不平衡保護(hù)［7］。通過采集計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，實現(xiàn)電容器過負(fù)荷告警、過負(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放電過程較短，一般在5 ms之內(nèi)，MOV保護(hù)功能不采用計算電流有效值的方法。MOV過電流保護(hù)和MOV不平衡保護(hù)使用MOV各分支的電流值計算出MOV總電流和不平衡電流，使用瞬時值和定值進(jìn)行比較判別。MOV能量保護(hù)和溫度保護(hù)均采用積分曲線的形式，根據(jù)MOV總電流在時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)時間很短，間隙保護(hù)的電流均使用瞬時值。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)除了間隙電流瞬時值外還需要保護(hù)裝置通過MOV保護(hù)動作等方式發(fā)出間隙觸發(fā)命令。

1． 4 其他保護(hù)

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

2 現(xiàn)有測試技術(shù)分析

目前對串補(bǔ)保護(hù)進(jìn)行現(xiàn)場測試并沒有專業(yè)的測試系統(tǒng)，采用的是使用常規(guī)繼電保護(hù)測試儀手動對保護(hù)施加擾動量的方法。典型的測試步驟為:

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

( 2) 將常規(guī)繼電保護(hù)測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)點輸出與常規(guī)繼電保護(hù)測試儀的開關(guān)量輸入、串補(bǔ)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入與常規(guī)繼電保護(hù)測試儀的開關(guān)量輸出連接起來。

( 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)測試儀的電流輸出。

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

現(xiàn)有的這種測試技術(shù)存在3個缺點，即測試過程復(fù)雜、測試時間長、對測試人員的技術(shù)水平要求較高。

常規(guī)繼電保護(hù)測試儀對串補(bǔ)保護(hù)裝置進(jìn)行手動測試，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)行測試，每個保護(hù)功能組又包含諸多保護(hù)功能，對每一個保護(hù)功能進(jìn)行測試時都需要進(jìn)行上述4個步驟的操作，因此整個測試過程非常繁瑣，不易于掌握。

使用常規(guī)繼電保護(hù)測試儀進(jìn)行手動測試，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)測試儀的電流輸出特性。針對每一個保護(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)測試儀的電流輸出特性，同時還要在串補(bǔ)保護(hù)裝置上反復(fù)通過投退保護(hù)功能壓板和控制字完成對各個保護(hù)功能的測試準(zhǔn)備工作，耗費時間較長。

常規(guī)繼電保護(hù)測試儀的電流輸出特性如果設(shè)置的有差別，則測試結(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，也會得到不同的測試結(jié)果。如果測試人員不熟悉串補(bǔ)保護(hù)裝置的保護(hù)原理和常規(guī)繼電保護(hù)測試儀的輸出特性，則無法進(jìn)行正確的測試。

3 串補(bǔ)保護(hù)功能測試原理

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)、平臺閃絡(luò)保護(hù)等)均只需要1～2 組電流量輸入即可實現(xiàn)保護(hù)功能，少部分保護(hù)功能還需要開關(guān)量輸入或者保護(hù)裝置自產(chǎn)的信號(如線路聯(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關(guān)量輸入通道，就可以通過程序控制電流通道輸出和開關(guān)量通道輸出，實現(xiàn)保護(hù)功能測試。

測試程序輸出電流和開關(guān)量時，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，電流和開關(guān)量的輸出時間也要參考保護(hù)的時間定值進(jìn)行輸出(如比保護(hù)的時間定值多100 ms輸出)。具體輸出的電流量通道和時間如表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，平臺電流Iplt，線路電流 Iline，旁路斷路器電流Iby。

4串補(bǔ)保護(hù)現(xiàn)場測試流程

串補(bǔ)保護(hù)現(xiàn)場測試流程如圖1，分為連接裝置、定義通道，選擇功能、輸入定值，功能測試、監(jiān)測輸出，查看報告、分析結(jié)果4個階段。連接裝置、定義通道的流程為:將測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)點輸出與測試裝置的開關(guān)量輸入、串補(bǔ)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸入與測試裝置的開關(guān)量輸出連接起來。在測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:選擇需要測試的功能模塊，即電容器保護(hù)測試模塊、MOV保護(hù)測試模塊、間隙保護(hù)測試模塊和其他保護(hù)測試模塊。根據(jù)需要進(jìn)行測試的保護(hù)功能，選擇對應(yīng)的測試模塊進(jìn)行測試。在選定的測試模塊中輸入各保護(hù)功能的保護(hù)定值，測試裝置將根據(jù)設(shè)置的保護(hù)功能和定值設(shè)置對應(yīng)通道的模擬量輸出。功能測試、監(jiān)測輸出的流程為:測試裝置根據(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，并通過監(jiān)測測試裝置的開關(guān)量輸入(即串補(bǔ)保護(hù)裝置的開關(guān)量輸出)，記錄串補(bǔ)保護(hù)裝置的動作行為。

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

5串補(bǔ)保護(hù)測試界面

5．1參數(shù)設(shè)置界面

在參數(shù)設(shè)置界面中，可以對電流輸出通道和開關(guān)量輸出通道進(jìn)行定義，同時還可以設(shè)定監(jiān)測串補(bǔ)保護(hù)輸出節(jié)點。

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)置電流通道的同時設(shè)置通道的變比，對于保護(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，便于下次測試時直接讀取文件自動配置。

5． 2 定值測試界面

在參數(shù)設(shè)置完成后可進(jìn)入定值測試界面，在定值測試界面中，可以選擇不同的保護(hù)功能進(jìn)行定值測試。圖3以MOV保護(hù)功能為例，在定值測試界面中能夠輸入所有MOV保護(hù)功能的定值，并通過單選按鈕選擇需要測試的功能。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，方便測試人員理解保護(hù)原理并進(jìn)行測試。測試定值及設(shè)置可以保存為配置文件，便于下次測試時打開文件自動配置定值。

5． 3 全部功能測試界面

在參數(shù)設(shè)置以及各項保護(hù)功能的定值全部配置完成后，為方便一次性校驗保護(hù)的全部功能，可配置全部功能測試界面如圖4。界面中羅列串補(bǔ)保護(hù)的所有保護(hù)功能，測試人員可以通過逐個點擊按鈕的方式測試各個功能，也可以通過點擊界面*下方“開始測試”按鈕一次性對全部保護(hù)功能進(jìn)行測試。

6 結(jié)語

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試原理，設(shè)計了一種串補(bǔ)保護(hù)現(xiàn)場測試系統(tǒng)。將測試系統(tǒng)與串補(bǔ)保護(hù)裝置連接并完成配置后，測試系統(tǒng)可以對串補(bǔ)保護(hù)的全部功能進(jìn)行測試。測試系統(tǒng)采用了模塊化的測試技術(shù)。通過將串補(bǔ)保護(hù)裝置的保護(hù)功能分組，每個保護(hù)功能組作為一個測試模塊，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)功能原理類似，測試方法相近，便于進(jìn)行測試。

與現(xiàn)階段現(xiàn)場人工測試串補(bǔ)保護(hù)功能的方式相比，使用串補(bǔ)保護(hù)現(xiàn)場測試系統(tǒng)對串補(bǔ)保護(hù)裝置的保護(hù)功能進(jìn)行測試，不需要測試人員深入研究串補(bǔ)保護(hù)裝置的保護(hù)原理，對測試人員的技術(shù)水平要求降低，同時測試操作更加簡便，測試效率更高。