0 引言

串聯(lián)電容補償(串補) 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裝置。串補保護裝置通過采集串補平臺上各電流互感器的信號，判別串補電容器、放電間隙、MOV以及串補平臺本身等元件的運行狀態(tài)，實現(xiàn)對串補裝置的保護［3-4］。對串補保護進行現(xiàn)場測試采用的是用繼電保護測試儀手動對各電流采樣通道施加擾動量的方式［5-6］。

1 串補保護功能簡述

1． 1 電容器保護

電容器保護功能包括電容器過負荷保護和電容器不平衡保護［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)電容器過負荷告警、過負荷旁路、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

MOV保護功能包括MOV過電流保護、MOV能量保護、MOV溫度保護和MOV不平衡保護，各保護的采集量均為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保護功能不采用計算電流有效值的方法。MOV過電流保護和MOV不平衡保護使用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行比較判別。MOV能量保護和溫度保護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行比較判別。

1． 3 間隙保護

間隙保護功能包括間隙自觸發(fā)、拒觸發(fā)、延遲觸發(fā)保護和間隙持續(xù)導通保護［9-10］。保護采集量為間隙電流以及保護裝置自己發(fā)出的間隙觸發(fā)命令，由于間隙觸發(fā)時間很短，間隙保護的電流均使用瞬時值。間隙自觸發(fā)保護和間隙持續(xù)導通保護使用間隙電流瞬時值和定值進行比較判別。間隙拒觸發(fā)、延遲觸發(fā)保護除了間隙電流瞬時值外還需要保護裝置通過MOV保護動作等方式發(fā)出間隙觸發(fā)命令。

1． 4 其他保護

其他保護功能包括平臺閃絡(luò)保護、旁路開關(guān)失靈保護、線路聯(lián)跳串補保護、次同步諧振保護、線路電流監(jiān)視等保護功能。平臺閃絡(luò)保護采集量為平臺電流，通過比較電流有效值/峰值與定值實現(xiàn)保護功能。旁路開關(guān)失靈保護采集量為旁路開關(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)位置進行邏輯判別。次同步諧振保護與線路電流監(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，和定值進行比較判斷。線路聯(lián)跳串補保護輸入量只有線路跳閘令，收到開入量即旁路串補，次同步諧振保護也可以采用這種開入量式的保護功能。

2 現(xiàn)有測試技術(shù)分析

目前對串補保護進行現(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)繼電保護測試儀手動對保護施加擾動量的方法。典型的測試步驟為:

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

( 2) 將常規(guī)繼電保護測試儀的電流輸出給串補保護裝置，將串補保護裝置的跳閘節(jié)點輸出與常規(guī)繼電保護測試儀的開關(guān)量輸入、串補保護裝置的開關(guān)量輸入與常規(guī)繼電保護測試儀的開關(guān)量輸出連接起來。

( 3) 在串補保護裝置上讀取保護定值，按照保護定值設(shè)置常規(guī)繼電保護測試儀的電流輸出。

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

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)繼電保護測試儀對串補保護裝置進行手動測試，需要根據(jù)保護功能分為電容器保護、MOV保護、間隙保護和其他保護4大功能組進行測試，每個保護功能組又包含諸多保護功能，對每一個保護功能進行測試時都需要進行上述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)繼電保護測試儀進行手動測試，需要從串補保護裝置中讀取保護功能的保護定值，根據(jù)保護功能的保護原理，按照保護定值設(shè)置常規(guī)繼電保護測試儀的電流輸出特性。針對每一個保護功能，都需要重新讀取保護功能的保護定值，并設(shè)置常規(guī)繼電保護測試儀的電流輸出特性，同時還要在串補保護裝置上反復通過投退保護功能壓板和控制字完成對各個保護功能的測試準備工作，耗費時間較長。

常規(guī)繼電保護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;串補保護裝置上投退保護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保護裝置的保護原理和常規(guī)繼電保護測試儀的輸出特性，則無法進行正確的測試。

3 串補保護功能測試原理

根據(jù)第1節(jié)功能分析，串補保護裝置的大多數(shù)保護功能(如電容器保護、MOV保護、平臺閃絡(luò)保護等)均只需要1～2 組電流量輸入即可實現(xiàn)保護功能，少部分保護功能還需要開關(guān)量輸入或者保護裝置自產(chǎn)的信號(如線路聯(lián)跳串補保護、間隙保護等)。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)保護功能測試。

測試程序輸出電流和開關(guān)量時，需要各保護功能的定值作為參考，并按照定值的0．95 倍或1． 05 倍進行輸出。同時，電流和開關(guān)量的輸出時間也要參考保護的時間定值進行輸出(如比保護的時間定值多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串補保護現(xiàn)場測試流程

串補保護現(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保護裝置，將串補保護裝置的跳閘節(jié)點輸出與測試裝置的開關(guān)量輸入、串補保護裝置的開關(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)連接至串補保護裝置的輸出，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，即電容器保護測試模塊、MOV保護測試模塊、間隙保護測試模塊和其他保護測試模塊。根據(jù)需要進行測試的保護功能，選擇對應的測試模塊進行測試。在選定的測試模塊中輸入各保護功能的保護定值，測試裝置將根據(jù)設(shè)置的保護功能和定值設(shè)置對應通道的模擬量輸出。功能測試、監(jiān)測輸出的流程為:測試裝置根據(jù)設(shè)定的保護功能和定值，按照表1中的方式進行模擬量輸出，并通過監(jiān)測測試裝置的開關(guān)量輸入(即串補保護裝置的開關(guān)量輸出)，記錄串補保護裝置的動作行為。

查看報告、分析結(jié)果的流程為:在測試裝置輸出完畢后，記錄串補保護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保護裝置的動作行為是否正確。

5串補保護測試界面

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)量輸出通道進行定義，同時還可以設(shè)定監(jiān)測串補保護輸出節(jié)點。

由于串補保護裝置采集的電流為串補裝置上的一次電流，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，對于保護內(nèi)部邏輯定值進行變比轉(zhuǎn)換。變比為串補保護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)置的變比應與串補保護裝置中設(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)置完成后可進入定值測試界面，在定值測試界面中，可以選擇不同的保護功能進行定值測試。圖3以MOV保護功能為例，在定值測試界面中能夠輸入所有MOV保護功能的定值，并通過單選按鈕選擇需要測試的功能。在某一保護功能被選定后，界面上出現(xiàn)保護原理的介紹，方便測試人員理解保護原理并進行測試。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)置以及各項保護功能的定值全部配置完成后，為方便一次性校驗保護的全部功能，可配置全部功能測試界面如圖4。界面中羅列串補保護的所有保護功能，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功能進行測試。

6 結(jié)語

本文分析了串補保護全部保護功能的輸入輸出與測試原理，設(shè)計了一種串補保護現(xiàn)場測試系統(tǒng)。將測試系統(tǒng)與串補保護裝置連接并完成配置后，測試系統(tǒng)可以對串補保護的全部功能進行測試。測試系統(tǒng)采用了模塊化的測試技術(shù)。通過將串補保護裝置的保護功能分組，每個保護功能組作為一個測試模塊，同一模塊中的保護功能所涉及的輸入輸出量基本相同，保護功能原理類似，測試方法相近，便于進行測試。

與現(xiàn)階段現(xiàn)場人工測試串補保護功能的方式相比，使用串補保護現(xiàn)場測試系統(tǒng)對串補保護裝置的保護功能進行測試，不需要測試人員深入研究串補保護裝置的保護原理，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。