本发明涉及电气技术领域，具体地涉及一种发变组差动保护的极性测试方法。
背景技术：
发电机及变压器(以下简称为发变组)是发电站主要的发电及输变电设备，差动保护作为发变组的主要保护，在投入运行前及大修后必须对差动保护电流回路(主要是电流互感器回路)接线的完整性及极性正确性进行校验，确保正确后才能投入使用，否则差动保护可能因接线极性错误在发变组设备正常运行时误动，或者当发变组设备发生故障时拒动，导致设备烧损，同时对电网造成巨大危害。因此，当发变组差动保护新投运或大修后，用一次负荷电流进行接线极性校验是重要的试验项目之一。
目前，短路试验是验证发变组差动保护装置及其二次回路接线正确性的重要方法，其主要过程是对短路点所在的路径进行升流，以使各升流路径上的电流互感器二次侧能有电流，从而满足进行接线极性测试的电流精度要求，因此短路试验也可理解为升流试验。通常情况下，短路试验按正常步骤应分三次完成，即发电机端短路、主变低压侧短路和主变高压侧短路，每次试验校验的电流回路都不相同，且电流回路中的每个短路点的设备状态及采用的校验措施也不相同，从而使得试验步骤繁多，工作量及风险也较大，耗费时间较多(约为15小时左右)，试验效率不高。
技术实现要素：
本发明实施例的目的是提供一种发变组差动保护的极性测试方法，用于至少部分地解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种发变组差动保护中的极性测试方法，其中发变组包括发电机、主变、厂变以及相应的开关、闸刀和电流互感器回路，所述极性测试方法包括：设置若干短路点；调节所述厂变的电压档位至期望档位，其中该期望档位使得厂变低压侧及主变高压侧从所述发电机获得的电流满足接线极性测试的电流精度要求；在所述期望档位下，从零开始升高发电机电流，并使所述发电机通过所述主变同时向各个短路点传输电流，以形成相应的升流路径；以及在发电机升流过程中，对各升流路径进行保护差流测试以确定接线极性的正确性。
可选地，所述若干短路点包括：设置在主变高压侧的接地闸刀处的短路点；设置在厂变低压侧的2a段进线端的短路点；以及设置在厂变低压侧的2b段进线端的短路点。
可选地，所述调节所述厂变的电压档位至期望档位包括：配置与厂变相连的有载分接开关，并通过该有载分接开关调节所述厂变的电压档位；以及计算在各电压档位下所述厂变低压侧电流相对于发电机电流的比值；以及选择所述比值小于设定的阈值的电压档位作为期望档位；其中，所述阈值小于1。
可选地，计算在各电压档位下所述厂变低压侧电流相对于发电机电流的比值包括：根据在各电压档位下的厂变相对阻抗和主变电抗得到厂变高压侧电流与所述发电机电流的关联关系；以及根据所述关联关系和厂变的变比计算所述厂变低压侧电流相对于所述发电机电流的比值。
可选地，在选择所述比值小于设定阈值的电压档位作为期望档位时，若存在多个电压档位能够作为期望档位，则将所述比值为最小值时对应的电压档位确定为所述期望档位。
可选地，所述从零开始升高发电机电流包括：在手动方式下调节发电机的励磁以从零开始依次升高发电机电流至1000a、3000a和4500a。
可选地，所述对各升流路径进行保护差流测试以确定接线极性的正确性包括：在发电机电流升高至第一电流值时，检测各升流路径中的电流互感器回路是否存在开路以及各短路点电流是否与理论电流值一致，在各升流路径中的电流互感器回路不存在开路以及各短路点电流与理论电流值一致时，继续升高发电机电流至第二电流值；以及在发电机电流升高至第二电流值时，检查各升流路径中的电流互感器回路的电流采样值是否与理论电流值一致，若是则进行保护差流测试，若所述保护差流测试的结果合格，则认为发变组差动保护中不存在接线极性错误，并停止升流，否则判定发变组差动保护中存在接线极性错误。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过一次短路试验即可完成发变组保护的全部电流互感器回路的极性测试，且试验结果符合要求，极大地减少了试验步骤和试验时间，从而有效地节约了成本，降低了运行人员和检修人员的工作量，提高了试验效率。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例的一种发变组差动保护的极性测试方法的流程示意图。
图2是本发明实施例的发变组短路试验接线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明实施例的一种发变组差动保护的极性测试方法的流程示意图，其中发变组包括发电机、主变、厂变以及相应的开关、闸刀和电流互感器回路等。图2是本发明实施例的发变组短路试验接线图，发变组结构也可参考图2，该发变组为500kv气体绝缘组合电器设备(gasinsulatedswitchgear，简称为gis)，图中部分元件对应的数字不是附图标记，而是指对应的开关型号，且填充有黑色的开关表示开关为闭合状态。
如图1所示，本发明实施例的极性测试方法可以包括以下步骤：
步骤s100，设置若干短路点。
其中，所述短路点是指用于进行常规短路试验的节点，而短路试验的目的是用一次电流验证主变、发电机、高厂变、零功率切机装置等电流互感器二次回路的幅值、极性、相序的正确性。现有的发变组差动保护短路试验进行极性测试的时间过长，往往就是由于短路点选择过多以至于需要进行多次短路试验(升流)而造成的。对此，本发明实施例在选择短路点之后，将多次的短路试验合并为一次短路试验以减少试验时间，具体的原理及实施细节及将下文中详细描述，在此不再赘述。
本发明实施例中，同一次短路试验的短路点可以是三个、四个或更多，具体根据是否可以通过一次短路试验来完成全部电流互感器二次回路极性校验来确定。在优选的实施例中，所述若干短路点可以包括：设置在主变高压侧的接地闸刀处的短路点；设置在厂变低压侧的2a段进线端的短路点；以及设置在厂变低压侧的2b段进线端的短路点。
步骤s200，调节所述厂变的电压档位至期望档位，其中该期望档位使得厂变低压侧及主变高压侧从所述发电机获得的电流满足接线极性测试的电流精度要求。
这里，接线极性测试的电流精度要求即是进行保护差流测试的电流精度要求，具体地，要求能够使电流互感器二次回路中有电流。
具体地，所述调节所述厂变的电压档位至期望档位可以包括：配置与厂变相连的有载分接开关，并通过该有载分接开关调节所述厂变的电压档位；以及计算在各电压档位下所述厂变低压侧电流相对于发电机电流的比值；以及选择所述比值小于设定的阈值的电压档位作为期望档位。其中，所述阈值小于1。
在更为优选的实施例中，计算在各电压档位下所述厂变低压侧电流相对于发电机电流的比值可以包括：根据在各电压档位下的厂变相对阻抗和主变电抗得到厂变高压侧电流与所述发电机电流的关联关系；以及根据所述关联关系和厂变的变比计算所述厂变低压侧电流相对于所述发电机电流的比值。
更进一步地，在选择所述比值小于设定阈值的电压档位作为期望档位时，若存在多个电压档位能够作为期望档位，则将所述比值为最小值时对应的电压档位确定为所述期望档位。
下面结合图2，通过示例具有说明期望档位的确定。
图2的发变组短路试验接线图是针对某发电厂2号机组，从图中可以看出：该厂励磁系统为自并励系统，其励磁电源取自发电机端部，在发电机短路试验特殊工况下发电机无法提供正常的励磁电源，因此，在发电机总启动过程中需要接入一路电源作为励磁变压器临时电源，需从6kv段厂用电备用间隔取一路电源作为励磁临时电源，即他励电源。
本发明实施例可采用步骤s100中的方法确定四个短路点，即主变侧500kvgis502327地刀短路点、502217地刀短路点、6kv2a段进线短路点和6kv2b段进线短路点。如果每个短路点逐一进行短路试验，所耗费时间12-15小时，期间还伴随着运行人员大量的操作。据此，本发明实施例的方案为了降低整个短路试验的时间，考虑到该厂2a、2b高厂变阻抗基本对称，因此如果同时将四个短路点短路，根据计算短路电流，从理论上分析是可行的。具体的短路电流计算过程及理论分析过程如下：
1)参数计算
其中，所有参数均以1000mva为基准，且有载分接开关以17个电压档位为例。
另外，本示例给出主变电抗xmt＝0.2885，发电机电抗xg＝0.3075，而厂变电抗xat的值与电压档位有关，厂变电抗xat关联的参数的值可以如表1及表2所示。
表1，有载分接开关的不同电压档位对应的额定电压和电流关系
表2，不同电压档位对应的阻抗
其中，短路阻抗值百分数及短路阻抗数值均为设备铭牌参数。
据此，根据有载分接开关的分接头位置，分三种电压档位分别计算短路电流(本示例中为厂变低压侧电流)，设发电机电流为ig，则
厂变高压侧电流
电压档位1档时，结合表2，厂变相对阻抗
此时厂变的变比22/6.3，则厂变低压侧电流为：
档位17档时，厂变相对阻抗
同理
中间档位时，即9b档位，厂变相对阻抗
同理
2)理论分析
经过计算发现，在上述电压档位时，通过所述厂变低压侧电流相对于发电机电流的比值可以确定厂变侧从所述发电机获得的电流(即上述计算的厂变低压侧电流)和主变高压侧从所述发电机获得的电流(即主变高压侧电流)的关系，在两者的比值小于某设定阈值时，可以认为主变高压侧获得的分流可以保证主变高压侧电流满足极性校验的测量精度要求。基于该原理，可以同时将主变侧和厂变侧的短路点短路，仅通过一次短路试验来实现接线极性校验。
更为优选地，经过上述计算，电压档位在17档时，厂变侧的分流最小，这样主变高压侧获得最大的分流，更加有利于主变高压侧电流满足极性校验的测量精度要求。因此，本发明实施例的示例中，在进行短路试验时将2a\2b厂变有载分接开关的分接头调整到17档。进一步地，经过测算验证，当发电机侧一次电流达到3000a时，各侧电流数值可满足接线极性测量的要求。
步骤s300，在所述期望档位下，从零开始升高发电机电流，并使所述发电机通过主变同时向各个短路点传输电流，以形成相应的升流路径。
承接于上述示例，对于500kvgis502327地刀短路点、502217地刀短路点、6kv2a段进线短路点和6kv2b段进线短路点，进行发电机电流的零起升流时，如图2所示，形成的升流路径如下：
1)升流路径1：2号发电机→2号发电机开关→2号主变→50236主变闸刀→50231闸刀→5023开关→502327接地闸刀。其中，接地闸刀即是地刀。
2)升流路径2：2号发电机→2号发电机开关→2号主变→50236主变闸刀→50222闸刀→5022开关→502217接地闸刀。
3)升流路径3：2号发电机→2号发电机开关→2a厂变→6kv2a段进线短路点。
4)升流路径4：2号发电机→2号发电机开关→2b厂变→6kv2b段进线短路点。
步骤s400，在发电机升流过程中，对各升流路径进行保护差流测试以确定接线极性的正确性。
优选地，在本发明实施例中，步骤s400可以进一步包括：在发电机电流升高至第一电流值时，检测各升流路径中的电流互感器回路是否存在开路以及各短路点电流是否与理论电流值一致，在各升流路径中的电流互感器回路不存在开路以及各短路点电流与理论电流值一致时，继续升高发电机电流至第二电流值；在发电机电流升高至第二电流值时，检查各升流路径中的电流互感器回路的电流采样值是否与理论电流值一致，若是则进行保护差流测试，若所述保护差流测试的结果合格，则认为发变组差动保护中不存在接线极性错误，并停止升流，否则判定发变组差动保护中存在接线极性错误。
其中，保护差流测试为进行接线极性测试的一种常规方法，若电流互感器二次回路的差流为零，则表明接线正确，测试合格，否则可能存在接线错误。
下面结合前述示例来说明本发明实施例中进行短路试验及接线极性测试的具体流程：
首先，在手动方式下调节发电机的励磁以从零开始依次升高发电机电流至1000a、3000a和4500a。
其次，在1000a(对应为上述的第一电流值)时检查各电流互感器二次回路有无开路后，确认各短路点电流是否与理想电流值一致，若电流互感器二次回路不存在开路且各短路点电流与理想电流值一致，则继续升流。
再次，继续升流至3000a(对应为上述的第二电流值)，检查各升流路径中的电流互感器二次回路的电流采样值是否与理论电流值一致，若一致则进行保护差流测试，若所述保护差流测试的结果合格，则认为发变组差动保护中不存在接线极性错误，并停止升流，否则继续升流，但升流不能超过预定的上限值4500a，升流后重复该步骤以继续判断是否存在接线极性错误。
此外，为保证更好的效果，还应该监视三相电流平衡度是否与理论电流值一致。
其中，在升流的过程的理论电流值如表3所示。
表3，理论电流值
在实际试验过程中，在发电机电流为3000a时，各个电流互感器二次回路的各个保护均能正确采样，各点的电流值分布关系与理论计算值一致。
综上所述，本发明实施例使用了优化研究后的多点同时短路的新方法，通过一次短路试验即完成了发变组保护的全部电流互感器二次回路的极性测试，且试验结果符合要求，达到了预期试验目的，且试验时间从15小时降低到5小时，有效的节约了成本，减少了试验步骤，降低了运行人员和检修人员的工作量，提高了试验效率。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，例如应用到发电厂或变电站等其他的变压器、电抗器等设备的差动保护接线极性校验。这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。