对变电所潮流异常的分析

摘 要：文章讨论分析了变电所潮流常见的异常问题，对110kV康马变等变电所出现的调度监控端或变电站现场测控装置潮流异常问题进行了分析，并进一步拓展分析各种接线错误情况下的潮流异常问题，以及对不同接线错误情况下如何运用相量图进行快速运算的技巧，并将分析结果分类、汇总成表，以方便保护人员今后工作中参考。

关键词：潮流；异常；分析

引言

针对近两年处理、分析的几起典型潮流异常问题进行了详细地剖析。供班组人员学习和参考，并以此抛砖引玉，期望在今后工作中，班组人员能逐步形成不畏困难、善于分析、勤于钻研技术的良好风气。

1 10kV康马变等变电所潮流异常分析

从处理的各类问题来看，不少问题是设备投运之初就已经存在的。例如监控反映康马变“875、701、101A、101B、B40、B41遥测量错误”，查阅康马变历史运行数据，发现875、701的功率不平衡问题从4月18日的初投运就一直存在，101A所带Ⅰ、Ⅳ段母线潮流不平衡问题也是从4月20日B41出线投运之后出现的，而这两个问题在6月29日才被发现。自动化班反映875、701潮流遥测系数按CT变比600/5计算。对于一台100MVA的变压器，其110kV侧流变高压侧额定电流应大于■倍的主变高压侧额定电流，即应大于910A，那么701CT的变比应至少为1000/5，进线CT变比也不应低于1000/5，再根据主变低压侧的潮流，可以推得875、701的CT变比应该为1200/5，所以由此即可判断875、701开关CT变比应该搞错了。如果单纯地作某个间隔的电流、电压、功率之间的数值计算，那就很难找到问题的症结。

表1 监控显示潮流一览表

对于101A所带Ⅰ、Ⅳ段母线B40、B41、B58出线潮流不平衡问题（见表1），安排保护班人员到现场，按照“101A变比4000/5，B40、B41、B58变比600/5”核实，各间隔现场二次电流、功率值与监控画面OPEN3000显示的一次值都满足关系。且定值单上反映的变比与此一致。似乎每个间隔都没问题，但潮流误差确实又很大。所以需要换一种思路来分析。

如图1示，对于任何时间的有效值I∑、I1、I2、I3，必有I∑≤I1+I2+I3。

而B40、B41、B58出线电流分别为62.58A、68.74A、43.25A，三者之和为174.57A，小于101A的电流220.31A，不管各个间隔的电流相序或相位是否接线正确，单从这一点来说也显然是错误的。对于这个错误，唯一的解释就是某一个或某几个间隔的CT变比搞错了，这一点从定值单上无法得到证实。查PMIS系统台帐，B40、B41、B58出线还为备用、未投役状态，可见该变电所此几个间隔投运时间不长，很可能是安装人员从一开始就提供错了CT的变比信息。查阅电试班的初始调试报告，发现B41的CT变比为1000/5。对照监控画面，将B41间隔的电流、功率都扩大1.67倍（即1000/600），101A所带Ⅰ、Ⅳ段母线潮流完全平衡。

B41间隔的CT变比出错对保护的影响更严重，保护定值由CT变比1000/5被误当做600/5整定，则实际的一次保护定值被扩大1.67倍，可能导致该线路故障时保护跳闸失去选择性。因此联系定值整定人员及时变更定值单，并迅速安排保护人员到现场执行。至此，该变电所的问题得到了比较彻底的解决。故在对新投运主变及110kV线路做保护回路带负荷测试时，应要求将计量、测量回路一并纳入测试内容，可以大大减少此类问题的发生。

这一方面说明了施工单位调试人员对设备的调试把关不严，提供错误数据信息给相关单位；另一方面，相关单位对验收工作未予以充分地重视，验收把关的深度不足。如遥信数据的正确性、完整性，经常会发生设备投运很长一段时间才发现某个遥信量未采集或信息错误。以及系统潮流是否平衡（包括变电所内各个设备上的潮流平衡、线路首尾端的潮流平衡）等都应该在新设备刚投运带负荷后及时核对检查，纳入新设备的验收工作范畴，以便有问题及时让施工单位整改。如万达变101A开关计量长期不正确，经查A相电流约为C相的一半，N回路电流较C相略小，且A相电流滞后C相120°左右，但超前N回路电流约90°。由此判断是开关柜内A相CT计量二次回路首端存在接地。

北郊变915、917监控反映潮流错误，917在监控端显示有功负值，无功正值，是厂家在柜内电压回路配線错误所致（实际接入电压相序为CAB）。915出线在监控端显示的电流、功率值不满足正常的逻辑关系，较功率而言，电流明显偏大，经检查分析915监控显示电流、功率均约为计算值的0.9倍，且接入装置的A、C电流相位差为180°，经相量图和理论计算综合分析后判定应该是电流回路N线柜内断线，如图2所示。后经安排停电检查得到确认。具体分析如下：

P=P1（uAB，iA）+P2（uCB，iC）=■U*I*[cos（uAB超前iA角度）+cos（uCB超前iC角度）]=■U*I/2*[cos（φ+60°）+cos（φ-60°）]=（■/2）U*Icosφ

同理 Q=Q1（uAB，iA）+Q2（uCB，iC）=（■/2）U*Isinφ

图2 北郊变915测量电流回路接线图

由图2可画出如图3左侧的等值回路图：■'A1、■A2分别为归算至二次侧的A相流变一次、二次回路电流，■'A0为归算至二次侧的A相流变励磁回路电流，同样■'C1、■C2、■'C0为归算至二次侧的C相流变一次、二次及励磁回路电流。此处假设A、C两相流变参数对称，即相应的阻抗参数相等，Z1、Z2、Z0分别为流变的一次、二次及励磁回路阻抗。

由图3左半侧图可得

由此可见流变两相不完全星形接线N线断线时，A、C两相二次回路电流相位相反、大小相等，且为正确接线时的A、C相电流相量差的一半；而A、C两相流变励磁回路电流大小、相位基本相同，为正确接线时的A、C相电流相量和的一半，如图3右半图所示。这和现场实测完全一致。虽然流变二次侧电流及保护装置电流回路电压降比正常时还略小（0.866倍），但因流变的励磁回路电流比正常时大很多倍（为B相电流折算至二次侧的一半），所以流变二次测量回路的压降很大，尤其是发生三相短路或AB、BC两种情况下的不对称相间短路时，因励磁回路流过很大的短路电流，将会导致流变损坏，所以这种类型的故障必须尽快得到处理。

2 测控装置电压、电流回路不同错误接线情况下的功率分析

这类问题有些需要到变电所查看现场数据，而大部分问题其实不需要到现场，经过理论分析就可判断是什么样的问题。对于某种接线下的电流、电压来计算有功、无功功率，借助相量图（图4）计算过程会变得很简单，正确接线时

P=P1（uAB，iA）+P2（uCB，iC）=U*I*[cos（uAB超前iA角度）+cos（uCB超前iC角度）]

=U*I*[cos（φ+30°）+ cos（φ-30°）]=■U*I cosφ

Q=Q1（uAB，iA）+Q2（uCB，iC）=U*I*[sin（uAB超前iA角度）+sin（uCB超前iC角度）]

=U*I*[sin（φ+30°）+sin（φ-30°）]=■U*I sinφ

S=■U*I

图4 相量图表示的相量相加

对于错误接线，完全套用上式，兹举两例：

（1）“电流回路A相接反，电压回路相序由ABC变为BAC”（见图5左半部分），则

P=-P1（uBA，iA）+P2（uCA，iC）=U*I*[-cos（uBA超前iA角度）+cos（uCA超前iC角度）]

=U*I*[-cos（φ-150°）+ cos（φ+30°）] = 2U*I* cos（φ+30°）

Q=-Q1（uBA，iA）+Q2（uCA，iC）=U*I*[-sin（uBA超前iA角度）+sin（uCA超前iC角度）]

=U*I*[-sin（φ-150°）+ sin（φ+30°）]= 2U*I* sin（φ+30°）

所以S= 2U*I

若基准功率Sj=■U*I，则

P=[（2/■）cos（φ+30°）]Sj；Q=[（2/■）sin（φ+30°）]Sj；S=2/■Sj=1.154Sj

（2）“电流回路C相接反，电压回路相序由ABC变为BCA”（见图5右半部分），两个正弦、余弦三角函数相减的快速计算见图6所示。

则 P=P1（uBC，iA）-P2（uAC，iC）=U*I*[cos（uBC超前iA角度）-cos（uAC超前iC角度）]

=U*I*[cos（φ-90°）-cos（φ-150°）]=U*I*cos（φ-30°）

=U*I*cos（30°-φ）

Q=-Q1（uBA，iA）+Q2（uCA，iC）=U*I*[sin（uBC超前iA角度）-sin（uAC超前iC角度）]

=U*I*[sin（φ-90°）-sin（φ-150°）]=-U*I*sin（30°-φ）

所以S=U*I

同样，若Sj=■U*I，则P=[（1/■）cos（30°-φ）]Sj；Q=-[（1/■）sin（30°-φ）]Sj；S=1/■Sj=0.577Sj

图6 有效值相等时的相量相减分析

如此可很方便地得出，在电流电压不同的错误接线情况下，所对应的有功、无功功率计算值汇总如下（表2），为方便起见，均以标幺值表示（以Sj=■UI为基准值）

表2 各种接线下潮流分析

由上分析知，电流电压的错误接线可分为四大类（表3）：

表3 错误接线分类

故对某个间隔的有功、无功显示不正确，先根据电流计算出视在功率S，将画面显示的■与此S比较，根据大小关系，先初步判斷出错误类别和对应区域，再在该区域找出P、Q显示值所对应的位置，即可基本诊断出故障。

事实上，遥测回路接线最常见的错误是两类（如表2中虚线框内所示）：

（1）电压回路接线正确，电流回路A、C两相互调（有功、无功都为0）或A、C两相中一相电流反相（总视在功率为计算值的1/■）；（2）电流回路接线正确，电压回路某两相互调变为负相序（有功、无功都为0），或三相虽为正相序但三相都接错（总视在功率等于计算值，但P很小或偏小）

电流、电压同时出错的复合故障是很少的，掌握这两类错误接线的特征，判断故障将会变得很简单。如监控反映杨井变电所10kV#1电容器无功为0，操作人员到现场查看后反映现场单元箱内显示“电流：1.96A、电压：105V、无功：0、有功：+206W”，对照表2，可以很简单地判断出是C相电流反相（电容器φ=-90°，sinφ=-1，实际S=356VA）。

3 结束语

二次系统工作的技术含量很高，不仅要熟悉继电保护、二次回路等专业方面的知识，也要熟悉变压器、电容器、互感器等一次设备的基本理论，还要善于借助电力系统理论分析、计算的方法。在某种意义上，可以说理论功底比经验积累还要重要得多。在处理问题之初，要充分收集、利用有用信息，不能简单地把某个问题预设为只是一次设备或二次设备问题，这样分析处理各类异常、事故才能思路开阔、得心应手，会少走很多弯路。

作者简介：吴绍武（1974-），男，籍贯：江苏淮安，职称：高级工程师，岗位：淮安供电公司变电检修室变电检修主管。