浅谈电力行业向量六角图应用

浅谈电力行业向量六角图应用

发表时间：2017-01-09T11:31:44.663Z 来源：《电力技术》2016年第10期作者：苏俊妮郭志军

[导读] 当只需要判断保护装置电流回路相序、相别及相位是否正确而无需了解其电流大小时，采用相位表法无疑是一种简单易行的方法。广东电网有限责任公司东莞供电局 523600

摘要：保护装置是确保电力系统安全可靠运行的重要装置，结线的正确性和可靠性至关重要，每年的电气预防性试验都要对保护装置电流回路进行检验测定，确保正确无误。根据工作实践，在分析和总结的保护装置电流回路六角图常驻规测定方法的基础上，找到了一种简易的测定方法能达到事半功倍的效果。

关键字：保护装置电流回路六角图测定方法

一、概述

为确保电力系统安全可靠连续运行，《电力技术规程》规定变电站各电气设备每年必须按照《电气实验规程》的要求进行预防性检修试验，以确保电气设备、保护装置与自动装置的完好和动作灵活可靠性。保护装置是电力系统中重要的安全装置之一，为电力系统安全运行提供重要保证，其结线的正确性和可靠性至关重要，一旦有误，将造成无法估量的后果，因此，每年的电气预防性检修试验都要对保护装置的交流回路结线进行检验，并且是一项十分重要的工作。交流回路结线包括电压回路和电流回路，检验它们的结线正确性和可靠性的方法，通常采用负荷电流和工作电压进行检验。由于电压回路结线比较简单，电流回路结线比较复杂，因此本文只对电流回路结线的检验进行分析。通过几年的工作实践，发现常规的保护装置电流回路结线正确性和可靠性检验方法，实验接线复杂，操作不简便，处理实验数据和绘制六角图（相量图）极为不便，通过认真分析和总结，找到了一种简易的判断保护装置电流回路相序、相别及相位的检验方法，即六角图的测定方法，能达到事半功倍的效果。

二、六角图介绍

1）定义：所谓六角图就是利用功率表测量电流相位的一种方法，它是一种简单有效的相位检测方法。在继电保护回路中，对有相位要求的电流回路，一般用电流相量六角图来判断电流回路接线是否正确。

2）作用：利用六角图能正确的判断出：

从电流相量六角图可以直观反映出：

A同一组电流互感器三相电流IA、IB、IC之间的关系；同一组电流互感器三相电流之间的相位是否正确。

B差动保护中不同组别电流互感器的电流之间的关系；

C阻抗或方向元件的电流和电压之间的相位关系。

D可判别电流互感器变比是否正确。

E功率方向继电器接线是否正确。

F差动保护中不同组别电流互感器的电流相位是否正确。

3）原理：

在一定坐标系统中，任何相量都可以用它在任何两个相交轴上的垂直投影来表示。根据这一原理，我们采用的坐标系统是互成120?的三相对称电压系统。由于线电压不受零序电压的干扰，所以采用三相线电压作为测量三相电流相位的基准量。在相量图中，被测电流在一个电压相量上的投影，可以确定该电流相量端点的轨迹；在两个电压相量上的投影，可以确定被测电流相量端点的位置（即电流的相位和大小）；用此方法得出不同方向的电流数值，进行矢量计算，即可检验结果的准确性。

三、电流相量六角图的功率表法的作图方法

1）原理功率表法的原理是用被测电流在已知电压相量上的投影来判断被测电流的方向和大小是否正确。在相量图中，被测电流在一个电压相量上的投影，可以确定该电流相量端点的轨迹；在两个电压相量上的投影，可以确定被测电流相量端点的位置（即电流的相位和大小）；在第三个电压相量上的投影，可以检查试验结果的准确性。

2）试验接线和试验方法将被测电流IA按规定极性接人功率表的电流端子，再将同一系统的电压Uab、Ubc、Uca按规定极性依次接入同一功率表的电压端子，分别读取Uab、Ubc、Uca电压下的功率表的"读数"。为简化起见，该读数一般不必记录实际功率值，而以功率表指针偏转的格数表示为电流的"大小"，以功率表切换开关的方向表示为电流的"正负"。之后，再依次将IB、Ic接入功率表重复上述试验。为节约试验时间，试验时也可准备三只同型号的功率表，其电流端子分别按规定极性接入IA、IB、Ic，三只功率表的电压端子同极性并联后，依次接人同一系统的电压Uab、Ubc、Uca，分别读取三只功率表对应的"读数"，记入附表中。现以附表中K1点的测量数值为例说明。

3）电流相量六角图的画法（1）在测量电流相量六角图的专用坐标纸上按适当比例画出土Uab、Ubc、土Uca（或土Uao、土Ubo、Uco）电压相量。

（2）在Uab相量上找出接人IA、Uab的功率表的读数位置（例如附表中的+33），过该点作Uab的垂线L1-L2。（3）在Ubc相量上找出接人Ia、Ubc的功率表的读数位置（+17．5），过该点作Ubc的垂线M1一M2。

（4）在Uca相量上找出接人Ia、Uca的功率表的读数位置（-50），过该点作Uca的垂线Nl-N2。

三条直线Ll-L2、M1-M2、N1-N2应相交于一点A，OA就是电流IA的相量。当读数有误差时，三条直线可能相交于三点，只要三个交点比较靠近，就不影响试验结果的准确性。此时取三个交点的中心作为Ia的端点。

同样的方法作出IB和Ic的相量，这样就作出了电流相量六角图（如附图）。

4）试验结果的分析在用功率法作电流相量图时，是用切换开关所在的位置表示所测电流相量的"正负"。附表中同一测量点（例如K1点）的对应每一列和每一行的三个数的代数和为O或近于O，则认为试验接线和读数是准确的，否则说明试验接线和读数不准确，应找出原因改正过来。

试验方法正确，作图方法准确，电流相量不在预定位置时，说明电流互感器或电流回路接线不正确，应找出原因改正过来。

注意：在进行六角图实验时，需要了解有功功率的输送情况，功率因数或无功功率的大致的数值，才能得出正确的判断，在这些情况没有很好的了解时（如两端有电源的线路，在通过线路输送的有功功率甚少，或摆动不定时）最好不要进行六角图的实验，进行六角图实验一般应选择输送功率很稳定的时候进行。利用六角图可以方便简单快捷的测量电流的相位，能够快速判断功率方向继电器等的接线是否正确，因此，熟练掌握六角图是非常必要和有意义的。另：现在有更方便的钳型相位表，可以方便的测量相位，甚至可以直接以向量图的型式显示出来，所以不到没有办法的情况下，不建议使用六角图法。因为在运行中设备的二次电流回路上工作毕竟是有一定危险四、结论

通过保护装置电流回路六角图测定的两种方法的分析比较，不难看出，简易方法即相位表法比常规方法即瓦特表法更直观、更简便，绘制六角图时也更方便，易于接受，它是利用常规方法即瓦特表法最终要达到的目的为依据来解决问题的，起到了事半功倍的效果。当只需要判断保护装置电流回路相序、相别及相位是否正确而无需了解其电流大小时，采用相位表法无疑是一种简单易行的方法。参考文献

[1] 新型差动保护回路六角图测试仪。巴东县供电公司，湖北恩施武汉豪迈电力自动化有限责任公司，2014年7月8日。

[2] 一种新型的变压器六角图测试方法。国网湖北省电力公司荆门供电公司，湖北荆门，2014年12月1日。

[3] 浅析相量分析法在负荷六角图中的应用，广东电网公司韶关供电局，广东韶关，2013年7月11日。

[4]浅谈防止继电保护六角图测量错误的方法熊良璞 2012年3月6日。

[5]六角图试验的使用与说明湖北省公安县供电公司变电工区，湖北荆州，2012年4月21日。

项目名称：基于移动终端多功能带负荷测试软件的研发

项目编号：GDZC-0319********