1、第 46 卷 第 1 期 2023 年 02 月Vol.46 No.1Feb.2023广 西 电 力GUANGXI ELECTRIC POWER一种基于特征相位的带负荷测试二次电流回路接线判别算法杨志豪，张鹏，何厚都，李玉（广西电网有限责任公司玉林供电局，广西 玉林 537000）摘要：针对当前带负荷测试人工判别二次电流回路极性及相序错误接线经验依赖性强、分析不迅速的问题，分析6种接线特征相位，提出一种基于电流特征相位的接线判别算法，算法考虑负荷功率、CT接线及变压器绕组对电流相位的影响并进行角度补偿与等效旋转，通过与特征相位进行误差比对实现40余种二次电流回路极性、相序错误接线的自动判别，适
2、应现场不同负荷功率、不同CT接线、不同一次设备情况下的判别需求。使用带负荷测试历史数据及PL661BE继保测试仪生成的不同错误接线模拟数据验证了算法的正确性与适用性。关键词：带负荷测试，二次电流回路，特征相位，接线判别 中图分类号：TM645.2 文献标志码：A 文章编号：1671-8380（2023）01-0049-07A Wiring Identification Algorithm of Secondary Current Circuit with on-load Test Based on Characteristic PhaseYANG Zhihao,ZHANG Peng,HE Ho
3、udu,LI Yu（Yulin Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co.,Ltd.,Guangxi Yulin 537000,China）Abstract:Manual identification of wrong wiring in secondary current circuits leading to incorrect polarity or phase sequence,which is based on on-load tests,relies heavily on experience and is of low effici
4、ency.To address this problem,six kinds of wiring characteristic phases are analyzed,and a wiring identification algorithm based on current characteristic phase is proposed.The algorithm takes into account the influence of load,CT wiring and transformer windings on the current phase and performs angl
5、e compensation and equivalent rotation.By comparing the error with the characteristic phase,the automatic identification of more than 40 kinds of wrong wirings of secondary current circuit polarity and phase sequence is implemented.The method can meet the requirements of different load power,CT wiri
6、ng conditions,and primary equipment.The algorithm is verified by using the historical data of the on-load test and the simulation data of different wrong wirings generated by PL661BE relay protection tester.Key words：on-load test,secondary current circuit,characteristic phase,wiring identification目前
7、，现场带负荷测试判别电流回路极性、相序接线正确性仍以人工判别为主，现场判别人员通过测量电压电流相位并绘制向量图判断接线正确性，但图形绘制步骤繁琐，且受人员经验影响，准确性、时效性无法保证。总结常用向量图及接线分析1-3、利用计算软件绘制向量图4-6是提高人工判别效率与准确性的直接方法，总结不同错误接线的特征相位7-8则进一步了提高人员的判别能力，但后者少有考虑不同负荷功率对相位特征量的影响，无法有效应对不同负荷情况下的错误接线判别。上述方法均改善了人工判断的不足，但无法实现自动接线判别。功率判别法9-10是带负荷测试中自动判别电流回路接线正确性的主流方法，可利用实际功率方向与采样计算所得功率进
8、行比对实现判别，其中李本瑜等人基于潮流分析11-12和功率理论13，研究了极性判别的自适应算法，但尚未实现具体的错误接线分析，对现场查找错误接线提供的帮助有限。为实现带负荷测试时的具体错误接线分析判别，适应不同负荷功率、不同一次设备情况下的现收稿日期：2022-07-04 修回日期：2022-07-2450Vol.46 No.1杨志豪，等：一种基于特征相位的带负荷测试二次电流回路接线判别算法场判别需求，本文考虑带负荷测试人员的现场判别习惯，分析可统一表征三相电流接线情况的6种特征相位，考虑负荷功率、CT接线及变压器绕组对电流相位的影响并进行角度补偿，提出一种基于电流特征相位的二次电流回路极性、
9、相序接线判别算法，在接线错误时自动诊断可能存在的40余种极性、相序接线错误，将人工经验判断转化为数字化判断，弥补不同人员面对接线错误时经验不充足、分析不迅速的缺点，有效地缩短错误接线分析时间，为接线排查提供有效指导。1 相位特征分析现场带负荷测试通常以该间隔最高电压等级的A相电压UA为基准，将UA超前电流的角度作为电流相位（若无特殊说明，本文电流相位均为基准电压超前电流的角度）。当二次电流回路接线正确，且功率因数为1，三相电流与基准电压的典型相位如图1所示，基准电压UA相位为0，A、B、C三相电流相位分别为0、120、240，为方便下文分析说明，将上述三相电流定义为标准电流Istd，其相位为标
10、准相位std，其中A,B,C。图1 电流相位图Fig.1 The current phase diagram 当二次电流回路极性、相序接线错误，错误特征反映在电流相位上。根据相序和极性特点，二次电流回路任意一相的错误接线均可分为以下5种：1）超前相极性接反后接于本相；2）滞后相接于本相；3）本相极性接反；4）超前相接于本相；5）滞后相极性接反后接于本相。以标准相位为基础进行分析，A、B、C三相电流回路接线错误对应的标志相位A、B、C如表1所示。以A相为例，当“超前相极性接反后接于本相”，有A=180+Cstd；当“滞后相接于本相”，有A=Bstd；当“本相极性接反”，有A=180+Astd；B
11、、C类似。其中Astd =0、Bstd =120、Cstd =240 均为接线正确时的标准相位。表1 不同接线情况的三相电流相位Tab.1 Three-phase current phases for different wiring conditions编号接线情况A/（）B/（）C/（）1超前相极性接反后接于本相601803002滞后相接于本相120240360 or 03本相极性接反180300604超前相接于本相240360 or 01205滞后相极性接反后接于本相300601806本相接线正确360 or 0 120240由于B、C两相可视为由A相分别顺时针旋转120、240得来，为
12、优化特征判据，将表2中 B、C对应相位分别逆时针旋转120、240，如表2所示，三相电流的标志相位可统一使用特征相位iChr表示，其中i=1,2,6表示表2中第i种接线情况，此时三相电流相位均可通过与iChr比对实现接线判别。表2 6种接线特征相位Tab.2 The characteristic phases of 6 kinds of wiring编号接线情况 Chr/（）1超前相极性接反后接于本相602滞后相接于本相1203本相极性接反1804超前相接于本相2405滞后相极性接反后接于本相3006本相接线正确360 or 0 2 接线判别分析在实际负荷测试中，负荷功率、CT接线（若无特殊说
13、明，本文所述CT接线均为Y/Y接线方式且采用减极性接法）、主变绕组、基准电压等因素均会对电流相位产生影响，但在上节分析中，标准相位与特征相位未将上述因素纳入考虑。为此在利用实际电流相位进行接线判别前，需要对电流相位进行角度补偿校正，以排除上述因素的影响。为便于说明，将接线正确性未知情况下的测量相位定义为Mea，将已知接线正确情况下的正确相位定义为Cor（Cor可通过理论推导或实际测量获得）。不考虑传变误差和测量误差，有：（若无特殊说明，本文等式中同时出现的 均指代同一相）=std-Cor （1）式中，为补偿角度，它反映了负荷功率、CT接线、变压器绕组等导致实际电流位相较于标准相位的角度偏移，也
14、即利用测量相位Mea进行接线判别前需要补偿的角度。在接线正确性未知情况下，利用Mea和iChr对PQUAIAICIB0240120第 46 卷 第 1 期51广 西 电 力某一相接线进行判别的思路如下：1）首先使用该相测量相位Mea减去，获得补偿后的伪标准相位Fstd：Fstd =Mea -（2）2）其次对Fstd进行等效旋转：对AFstd逆时针旋转0，对BFstd逆时针旋转120，对CFstd逆时针旋转240，获得判别相位Jud：（3）3）最后通过Jud与iChr比对实现接线判别。经过上述补偿及等效旋转后，电流相位值将有可能小于0，为方便基于特征相位进行判断，需要对 Jud进行归正处理，使0
15、 Jud360，有 Jud =Jud +360 n （4）n为整数。在实际测量中，由于误差的存在，判别角度 Jud在对应的特征相位前后浮动，考虑到实际误差通常不大于15，认为当 Jud -iChr 15，判定该相电流对应表1中第i种接线情况。3 相位补偿角度分析反映了负荷功率、CT极性、变压器绕组等导致实际电流相位相较于标准相位的角度偏移，实际取值受功率补偿角度g、极性补偿角度k、绕组补偿角度t影响：=g+k+t （5）下文以A相电流为例对g、k、t的取值进行分析说明。3.1 功率补偿角度功率补偿角度根据基准电压所在母线的实际功率数据计算获得，定义功率流出母线为正，流入母线为负。在图2(c)中
16、，选取M母电压UA为基准电压，受M母功率P、Q功率影响，CT1二次电流相位如图2(a)所示，当Q 0，IACT1偏移IAStd的角度为g1；当Q 0、P 0，偏移的角度为g2，B、C两相情况类似。三相电流的功率补偿角度g可计算为:（6）3.2 极性补偿角度在同一电流方向上，若CT2的一次极性与基准电压母线侧CT1的不一致，此时CT2的二次电流相位需要考虑极性补偿角度。以图2(c)CT一次接线为例进行说明：电流相位以M母UA为基准，一次电流从CT1极性端流入，从CT2极性端流出，如图2(b)所示，A相二次电流IACT1、IACT2相位相反，此时若将IACT2返回标准电流所在位置，不仅需要补偿g，
17、还需要补偿180。不难得到，在图2(c)中，当以M母UA为基准电压，对ICT1而言无极性补偿角度，对ICT2有极性补偿角度k=180；若以N母UA为基准电压，上述情况相反，对ICT1有k=180，对ICT2无极性补偿角度。对部分采用加极性接线方式的CT，可根据实际电流情况分析是否需要考虑极性补偿角度180，分析方式与上述一致，本文不再展开说明。图2 补偿角度及一次设备接线示意图Fig.2 Schematic diagram of compensation angle and primary equipment connection3.3 绕组补偿角度当上述CT1、CT2之间存在电力变压器，需要
18、考虑绕组补偿角度。我国厂站变压器星型绕组通常采用12点接线方式，三角绕组通常采用11点接线方式14，此时一次电流流过星型绕组不会产生转角，但流过三角绕组会产生转角，后者电流相位需要考虑绕组补偿角度。以图2(d)中常见的YN/D11变压器为例，主变三角侧相电流超前星型侧相电流303。在图2(b)中，当以M母（星型侧）UA为基准电压，一次电流流经变压器三角绕组后逆时针旋转30（对应二次电流如IACT1所示），再流经CT2时，由于极性相反，二次电流相位变化180得到IACT1，IACT2超前IACT230。不难得到，在图2(d)中，当以M母UA为基准电压，ICT1无绕组补偿角度，对ICT2有绕组补偿
19、角度t=-30；当以N母UA为基准电压，ICT1有绕组=FstdJudFstdFstd,A120,B240,C=?()()2222garccos/,0,0360arccos/,0,00,0,0PPQQPPPQQPQP?Q?QQIg2gt?k?g1CT1AICT2AICT1AI?CT2CT1MMNNY/YY/YY/YY/YCT2CT1CT2AI?CT1AICT1AIStdAUPAIStdAUPAP?Q?P?52补偿角度t=30，ICT2无绕组补偿角度。上述分析默认CT采用Y/Y连接方式，CT一、二次电流相位一致，当CT采用Y/连接方式，同样需要考虑绕组补偿角度，分析方式与上述主变类似，本文不再展
20、开说明。4 算法流程结合上文分析，本文提出以下二次电流回路接线判别算法，算法流程图如图3所示。1）输入核对无误的基准电压，基准电压所在母线的有功功率P、无功功率Q，电流测量相位Mea，CT极性及变压器绕组等信息。2）计算功率补偿角度g，并对进行补偿：Fstd=Mea-g。3）判断是否需要考虑极性补偿角度，若需要，有Fstd=Fstd-k，否则进入下一步。4）判断是否需要考虑绕组补偿角度，若需要，有Fstd=Fstd-t，否则进入下一步。5）对Fstd进行等效旋转，获得判别相位Jud。6）对Jud归正处理，并与特征相位iChr进行比对，判断接线情况。7）输出三相判别结果，结束。图3 算法流程图F
21、ig.3 Algorithm flow chart5 案例分析本文基于Excel 2007 VBA模块编写算法程序，使用带负荷测试历史相位和装置模拟试验相位对本文算法进行验算。其中，历史相位使用110 kV主变负荷试验数据，试验相位使用PL661BE继电保护测试仪产生。5.1 历史案例测试某110 kV YN/D11主变高压侧-低压侧带负荷测试，高压侧开关CT与低压侧开关CT极性相反，高压侧有功功率2.80 MW、无功功率-1.93 Mvar，功率补偿角度325.4。以高压侧UA为基准电压，主变测控屏内测量回路的电流测量相位、判别相位，及各相接线判别结果如表3所示。表3 变压器测量回路接线判别
22、结果Tab.3 The wiring identification results of transformer measurement circuit CT位置 回路编号测量相位/（）判别相位/（）判别结果高压侧开关CTA 1131324.7359.3接线正确B 113185.3359.9接线正确C 1131204.6359.2接线正确低压侧开关CTA 4141112.8357.4接线正确B 4141352.5117.1滞后相接于本相C 414153.458.0超前相极性接反后接于本相对于高压侧，三相电流进行功率因数角度补偿并等效旋转后，其判别相位分别为359.3、359.9、359.2，误
23、差比对后均判别为“接线正确”。对于低压侧，有变压器接线补偿角度-30，三相电流分别补偿325.4(功率补偿角度)、180(极性补偿角度)、-30(绕组补偿角度)并等效旋转后，其判别相位分别为357.4、117.1、58.0，分别对应特征相位360、120、60，判别结果为：A相接线正确，C相接于B相，B相极性接反后接于C相，即B相极性接反，B、C两相对调。现场查找错误接线，实际接线情况如示意图4所示，主变低压侧开关柜内，B相由CT接线盒引至开关柜端子排的S1（极性端）、S2（非极性端）电缆在端子排上接反，且开关柜端子排引出至主变测控屏的B、C两相电缆接反，排查结果与算法判别结果一致。Vol.4
24、6 No.1杨志豪，等：一种基于特征相位的带负荷测试二次电流回路接线判别算法图4 变压器低压侧测量回路接线示意图Fig.4 Schematic diagram of the measurement circuit on low voltage side of transformer5.2 试验数据测试使用PL661BE继保测试仪的电压电流输出模块，模拟不同功率因数、不同错误接线下的电流相位，对算法正确性进一步验证。模拟的错误接线类型如表4所示，其中，Uout（以0为基准）为输出的基准电压相位，不同取值表示不同功率因数角度；Aout、Bout、Cout（以0为基准）为仪器输出电流相位，不同取值表
25、示不同错误接线。4种错误接线对应的测量相位Mea和判别相位Jud如表5所示，测试判别结果如表6所示。对比表4、表6，接线判别与模拟情况一致，测试结果表明，在不同功率因数角下，本算法能正确判别多种不同极性、相序的复杂错误接线。表4 不同错误接线场景的电压电流相位输出值Tab.4 Voltage and current phase output in different wrong wiring scenarios编号模拟类型Uout/()Aout/()Bout/()Cout/()1A相极性接反，B、C两相对调。451801202402A、C相极性接反，B、C两相对调。75.0180.0300.0
26、240.03三相依次逆时针错位对调。105.0120.00.0240.04三相极性均接反，且依次逆时针错位对调。135.0300.0180.060.0表5 不同错误接线场景的测量相位和判别相位Tab.5 The measurement phases and judgment phases in different wrong wiring scenarios编号AMea/()BMea/()CMea/()AJud/()BJud/()CJud/()1219.4279.2159.2174.4114.2234.22250.3130.9190.7175.3295.9235.73340.3100.1220
27、.5235.3235.1235.54190.1310.270.355.155.255.3表6 不同错误接线判别结果Tab.6 The identification results of different wrong wirings编号判别结果1A相极性接反，C相接于B相，B相接于C相。2A相极性接反，C相极性接反后接于B相，B相接于C相。3C相接于A相，A相接于B相，B相接于C相。4C相极性接反后接于A相，A相极性接反后接于B相，B相极性接反后接于C相。6 结论本文总结了二次电流回路不同极性、相序接线情况下的电流相位特征，分析了负荷功率、CT接线、变压器绕组对电流相位的影响以及角度补偿方法，
28、提出了一种适应多种带负荷测试场景的二次电流回路极性、相序接线判别算法。数据算例表明，本算法能正确判别多种不同极性、相序接线错误下的错误接线，具有较强的工程实用价值。值得注意的是，本文所提方法需要获得稳定电流相位，对于因错误接线导致保护跳闸而无法获得实测相位的情况，在故障录波投入的情况下，仍然可以根据录波相位关系实现接线判别。但对于主变高压侧，在主变充电时若因错误接线导致差动保护动作，畸变的励磁涌流波形无法提供有效相位，无法实现准确判别，后续仍有待继续研究。参考文献：1 李志兴,许志华,张泽良,等.利用六角图对500 kV自耦变压器进行带负荷测试的原理与分析J.陕西电力,2013,41(12):
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40、东梅县人，工程师，工学学士，从事电力系统继电保护及其自动化工作。13647754887，；何厚都（1989），男，广西玉林人，工程师，工学学士，从 事 电 力 系 统 继 电 保 护 及 其 自 动 化 工 作，15277957522，；李 玉（1985），女，广西玉林人，工程师，工学学士，从 事 电 力 系 统 继 电 保 护 及 其 自 动 化 工 作，15108006177，。项目简介：申请单位 广西电网有限责任公司玉林供电局项目名称 广西电网有限责任公司职工创新项目（职创2022-243）带负荷诊断电流二次回路接线正确性的判别算法和应用程序。项目概述 主要研究内容为带负荷诊断电流二次回
41、路接线正确性的判别算法和应用程序。主要创新点 1）总结分析不同二次接线情况下的电流特征相位用于接线判别；2）分析负荷功率、CT接线方式、变压器绕组对电流相位的影响以及角度补偿方法；3）提出一种基于特征相位的带负荷测试二次电流回路接线判别算法。项目介绍 本项目研制可与主流相位仪配合的电流二次回路接线诊断算法和应用程序，基于电流相位特征，智能54Vol.46 No.1杨志豪，等：一种基于特征相位的带负荷测试二次电流回路接线判别算法判别判负荷结果正确性，并在带负荷测试数据异常时快速诊断可能存在的40余种电流二次回路接线错误，将带负荷判方向数据异常时的人工经验判断转化为智能化、数字化判断，弥补不同人员
42、面对数据异常时经验不充足、分析不迅速的缺点，适应智能化、数字化运维趋势，有效地缩短故障分析时间，为故障排查提供有效指导，保证设备正常投运。判别算法程序灵活性强，后期可依托现有录波保信平台进行二次开发和推广，提高智能运维效率。文章创新点介绍：目前带负荷测试判极性以人工判别为主，现有自适应判别算法尚未能判别具体错误接线，本文总结分析二次电流回路不同接线的特征相位，分析负荷功率、CT接线方式、变压器绕组对电流相位的影响以及角度补偿方法，提出一种基于电流特征相位的接线判别算法，自动分析判别40余种电流回路极性、相序错误接线，可适应现场不同负荷功率、不同CT接线、不同一次设备情况下的判别需求。55第 4
43、6 卷 第 1 期广 西 电 力YU Yingjie.Changes in the Characteristics of Energy Consumption in Guangxi and Suggestions for Further Optimizaion and UpgradingJ.Market Forum,2022,44(05):63-67.15 曹敏.管住中间 放开两头 构建全环节配气价格监管体系国家发展改革委就加强配气价格监管答记者问J.中国经贸导刊,2017,34(19):2.CAO Min.Control the Middle and Release the Two Side
44、s to Build a Full Link Gas Distribution Price Supervision System-The National Development and Reform CommissionAnswered Reporters Questions on Strengthening Gas Distribution Price Supervision J.China Economic&Trade Herald,2017,34(19):216 白玫.新电改方案的逻辑起点与政策影响J.价格理论与实践,2015,35(06):8-13.BAI Mei The logic
45、al Starting Point and Policy Impact of the New Electricity Reform Plan J.Price Theory and Practice,2015,35(06):8-13.作者简介：梁妙珠（1992），女，广西河池人，工程师，工学硕士，主要从事能源规划工作，17807718565，;柒明媚（1997），女，通讯作者，助理工程师，工学硕士，主要从事能源规划工作，15277175436，；龚 里（1979），男，高级工程师，工学硕士，主要从事能源规划工作；李斯琪（1993），女，助理工程师，工学硕士，主要从事能源规划工作；李夏阳（1979
46、），男，高级工程师，工学硕士，主要从事能源规划工作；李昭昱（1989），男，工程师，工学硕士，主要从事能源规划工作；付 菁（1993），男，工程师，工学硕士，主要从事能源规划工作。文章创新点介绍：本文研究将能源经济和供应安全的关系延伸至“能源经济环境”的关系，进行较为系统的分析，并以建模量化的方式分析广西各类能源中长期发展适应性，使研究成果更具有严谨性和说服力。文中选取清洁性指标（能源生态安全），安全可得性指标（能源供给安全）和经济性指标（能源价格安全）共三类指标构建广西能源经济和供应安全发展的综合评价模型，分析了广西中长期能源品种适应性，明确了未来广西能源发展方向，并根据资源禀赋和资源分布，预测了2025年和2030年的能源品种发展格局和全区能源项目发展布局，提出广西“十四五”及中长期能源发展的具体路径。（上接第31页）
