西门子差动保护７ＵＴ6１的工作原理、整定原则、调试大纲 国家电力公司电力自动化研究院(南瑞集团) 南京中德保护控制系统有限公司 前 言

为了促进国内厂站自动化技术向更高层次推进，实现无人值班，提高劳动生产率和运行管理水平，南京中德公司和德国西门子公司密切合作， 为广大用户成功安装了上千套的ＬＳＡ／ＮＳＣ／ＳＩＣＡＭ变电站自动化系统。在众多保护装置的调试中积累了丰富的经验，为了更好地配合用户对西门子微机保护装置的调试，我公司的广大技术人员，根据平时调试经验，特地写出了7UT61保护装置的调试大纲。

·调试大纲对差动保护装置7UT61进行了原理分析，试验方法和调试步骤的介绍。

·调试大纲对有些保护的操作方法进行了说明，但并不是完整的操作手册，还要结合保护装置的技术说明书进行调试。

·调试大纲不求面面俱到，只求现场实用

·调试大纲是积累了广大技术人员的经验和辛勤汗水的产物，但是由于实践经验有限，可能还很不完善。

最后望广大用户提出宝贵的意见，以便不断完善，更好地为广大用户服务！

目 录

一、装置的工作原理……………………………………………… 二、7UT61的整定…………………………………………………… 三、7UT61的操作说明………………………………………… 四、7UT61差动保护调试大纲………………………………………… 附录Ａ： 技术数据 ……………………………………………… 附录Ｂ： 装置端子接线图…………………………………………

附录Ｃ： 两卷变定值设定清单（供参考）…………………… 7UT61的工作原理、整定原则、调试大纲 一、装置的工作原理： 1、装置简介：

7UT61是西门子原装进口产品，作为7UT51的升级产品，其差动保护部分的工作原理与7UT51基本相同。主要应用于500KV电抗器、220KV及其以下主变压器的差动保护、大型发电机、电动机的差动保护。

装置具有带两次谐波制动的比率差动和高电流的差动速断。同时，该装置带有用于变压器过激磁的５次谐波制动功能，还具有抗外部严重短路的情况下ＣＴ饱和的附加稳定特性曲线。通常情况下，ＣＴ的二次接线均可为星形接法，装置对不同的变压器接线组别和ＣＴ的不同变比，有内部向量匹配和比例匹配之功能。另外装置本身具有多套后备保护功能，即热过负荷保护、后备过流保护功能（此功能可作为后备过负荷功能之用，用于启动风扇和闭锁有载调压）、零序过流保护功能等。如果发生故障，装置将进行故障录波，同时通过跳闸继电器、通信口、信号继电器和信号灯等执行其保护功能。 2、装置电流的归算

7UT61差动保护的动作基于被保护对象的二次额定电流。正常情况下，变压器各侧负荷电流均为相同百分比的值，在额定负荷下的高低压侧电流都为“１”即100%，这样考虑起来就变得比较方便了，忽视了矢量的匹配和ＣＴ变比等繁杂计算的影响，这也是电力系统分析中常用的一种叫做“标幺值”的计算方法。即：

I*=I/IN （1） 式中： Ｉ为负荷电流

ＩN为额定电流

根据额定容量、额定电压以及ＣＴ变比，继电器自动进行各侧电流的折算,各侧额定 的一次电流如下：

ＩN＝ＳN/3 ＵN （2） 式中：ＩN为变压器各侧额定一次电流 ＳN为变压器额定容量 ＵN为变压器各侧的额定电压 则变压器的二次额定电流为： Intr?In7ut?InctSn （3）

3Un 式中：Ｉｎtr为变压器各侧额定二次电流

Ｉｎ7ut为保护装置７ＵＴ61额定输入电流（１Ａ或５Ａ） Ｉn ct为变压器各侧所用ＣＴ的一次额定电流

7UT61差动保护装置就是根据我们输入的变压器的这些基本的参数和 ＣＴ的参数，来进行各侧二次额定电流的计算的。

3、标幺值情况下的矢量匹配

通常情况下，变压器的接线组别理论上有０、１、２、３……９、１０、１１等１２种，组别除零点接法外，原副边电流间都存在向量匹配问题，这种匹配就是在各侧均为标幺值的情况下，另外一侧的电流根据不同的对应关系，向第一侧转化，在各侧电流标幺值都转化为与第一侧相位一致的情况之下，再进行比率差动的计算，如上图中，

差动电流为：Ｉdiff＝Ｉ1＋Ｉ2

制动电流为：Ｉstab＝Ｉ1＋Ｉ2

上面两式中的I1、I2均为归算到标幺值情况下、且已进行相位转换后的电流向量。

如此分析，

１）区内故障时，不管是单侧电源，还是双侧电源 都有Ｉdiff> K*Ｉstab

２）区外故障时：Ｉdiff≈０， Ｉstab≈2*I1

4、保护装置的动作特性曲线说明

图１ 差动总特性图

7UT61的差动保护动作特性曲线如上图所示，在上图中，横坐标表示制动电流Istab=Ｉ1＋Ｉ2，纵坐标表示差动电流Ｉ1＋Ｉ2，其中 I1、I2 均为归算到同一侧的电流的标幺值，即单位都是变压器的额定电流Ie。

曲线Ｉ为整定的差动起始值Ｉｄｉｆｆ＞，即差动起动阈门值，该值整定的大小，与变压器差动保护的灵敏度有相当大的关系，该值整定越小就能越有效地保护变压器轻微的匝间故障，也就越能发挥微机差动保护的这一优势。当然，这一值的大小，既要考虑变压器两侧ＣＴ误差所形成的差动电流，还要考虑变压器有载调压造成的差动电流，

另外为了保证可靠性，Ｉｄｉｆｆ＞的整定值要由正常运行时可能有的最大差动电流乘一个可靠性系数，以保证在正常运行最大的误差情况下差动保护不会误动。

曲线Ｉ1是以Ｋ1（地址1241A）为斜率，以Base Point1(地址1242A)为基点的一条直线。Base Point1的大小决定了继电器什么时候开始提高动作值，即比率制动开始发挥作用。Ｋ1值的大小，主要考虑两个方面的因素，一是变压器有载调压造成的两侧电流的不平衡而产生的差流，二是主变两侧ＣＴ的误差，在这种情况下，两者的综合误差，再乘以可靠性系数。由此得到的差动电流，取其与制动电流的比值即为斜率Ｋ1。由于这里Istab=Ｉ1＋Ｉ2，而不是Istab=（Ｉ1＋Ｉ2）/2，所以这里Ｋ1值的大小为通常国产微机保护的一半，Ｋ1的值通常在０．２～０．５之间。由于发生区内故障时，Ｉdiff≈Ｉstab（不考虑负荷的情况下），此时K1≈1,可见工作点是在曲线之上，即在动作区内，因而装置能可靠正确地动作；反之，当发生区外故障时，不管故障离变压器有多近，故障是多么的严重，由于Ｉdiff≈0, 而Istab=Ｉ1＋Ｉ2很大，因此Ｋ值很小→０，因而工作点在曲线下面（即在制动区内），保护不会误动，可靠性很高。

通常，计算Ｋ１时是以电流互感器变比误差最大为１０％考虑的，而当穿越性短路电流很大电流互感器变比误差可能超过１０％时，Ｋ１特性曲线将难以保证保护的选择性。为此7UT61中增加了特性Ⅲ。

曲线ＩＩＩ是以Ｋ2（地址1243A）为斜率，以Base Point2(地址1244A)为基点的一条直线。有关基点Base Point2的整定，我们只要先确定Ｋ１与Ｋ２的交点，即ＣＴ饱和时增加稳定性的起始点，然后根据曲线Ｋ２的斜率，利用三角关系可以算出曲线Ｋ２与横坐标的交点，也即为Base Point2的定值的大小。根据经验 ，Base Point2的大小通常为２．５倍的额定运行电流。当然也可以根据实际情况加以确定。Ｋ２＞Ｋ１，

曲线ＩＩ与ＩＩＩ的交点，所对应的短路电流以及相应的制动电流，取决于ＣＴ的饱和电流倍数，即对应于该电流，ＣＴ的变比误差将超过１０％。当最大穿越性短路电流不可能使ＣＴ误差超过１０％时，可取Ｋ2＝Ｋ1。这种情况下Base Point2的基点值，应整定为与Base Point1一样 ，以使两条线重合。

曲线ＩＶ是高定值差动速断Ｉｄｉｆｆ>>，在Ｉｄｉｆｆ>>情况下，保护不带

谐波制动，只要达到定值，不考虑任何制动因素。

曲线Ｖ为7UT61采取的一个区外故障时抗CT饱和的附加制动措施。曲线 Ｖ的左边界为几倍的Ｉe，曲线Ｖ的上边界为Ｋ１的反向延长线。继电器正常运行时，差动电流很小，制动电流也不大，差动特性点位于A点；假如系统发生区外故障，根据ＣＴ的特性，在系统发生故障电流突然增大刚开始的一、两个周期内，ＣＴ尚能正确反映二次电流，由于是区外故障，差流很小，制动电流却很大，此时差动特性点应位于B点；而当这以后，由于系统发生短路过程时的瞬态过程中，波形发生了严重的畸变，ＣＴ就会发生饱和，若主变两侧ＣＴ的饱和特性不一样，会造成输入到装置各侧的电流严重的不相等，从而造成较大的误差电流，使得差动特性点有可能从B点跑到C点，这样保护装置就有可能发生误动。如上面所述，保护装置如检测到差动特性点位于曲线V所在的饱和附加制动区，就闭锁差动保护几个周波，从而阻止外部故障时瞬态过程中由于ＣＴ饱和而造成的差动误动。当然在外部故障瞬态过程结束时，差动保护就可能开放，因而这里把这条曲线叫做附加稳定特性曲线。曲线Ｖ发生作用的开放时间，即闭锁差动保护的时间，不能太长，也不能太短，既要保证瞬态过程的衰减至消失，也要保证区外故障时发生区内故障的情况可靠及时的动作，通常整定为几个周波时间（在地址1257A中可设置）。这也是西门子差动保护的一个重要特点，即附加的稳定特性曲线。

5、谐波制动特性说明

为了保证变压器空载送电的情况下不至于误动，本装置采用了二次谐波制动，当二次谐波分量大于整定值时，表明此时为空载送电，因而即使此时变压器产生很大的励磁涌流，差动也能产生闭锁功能，保证装置在此时不会误动。另外，本装置二次谐波制动分为相制动和相间制动（也叫交叉闭锁功能）。而我们国内通常均采用交叉闭锁功能，即只要其中一相的电流的二次谐波值达到整定值时，就闭锁三相的差动保护，因而我们要开放二次谐波交叉闭锁功能。至于交叉闭锁，还存在一个闭锁的时间问题，这里闭锁时间既不要太长，也不要太短，太长的情况下装置空载合闸于故障上就不会立即动作，存在一定的延时，太短，有可能各相二次谐波及基波衰减不同的情况下，会造成误动，这种情况在实际应用均已碰到，望注意！通常设定为３－５周波。

为了防止变压器过励磁而引起差动保护误动，通常在２２０ｋＶ以上电压等级的变压器中设立５次谐波制动，５次谐波的工作原理与要点跟上面所述的二次谐波相类似 ，这里就不再加以重复。

６、零序电流消除

对于Ｙｎ，ｄ或ｄ，Ｙｎ接线的变压器，如Ｙ侧中性点接地则Ｙ侧区外接地故障时，Ｙ侧差动电流互感器将感受到零序电流，而ｄ侧差动电流互感器不会感受到零序电流。由零序电流形成的差动电流可能使保护装置误动，常规继电器组成的差动保护中，变压器Ｙ侧的电流互感器是采用三角形接线的，因而零序电流不会反应到差动电流中去。对于7UT61型微机保护而言，各侧差动电流互感器均以Ｙ形接入，那么零序电流的影响如何消除？7UT61型微机保护的零序电流处理是在保护内部自动计算完成的，并且利用了一个相量矩阵将零序电流和相量平衡结合在一起同时完成，该保护中零序电流处理有三种对应于不同矩阵公式的方法（注：对应变压器不同钟点接线的相量矩阵也是不同的）：

(1)不消除（WITHOUT），即对零序电流不做处理，此适用于差动保护范围内无变

压器中性点接地或无其他人为中性点接地情况（注：一般是指不接地系统、消弧线圈系统、接地系统中的变压器ｄ侧、接地系统中本身中性点不接地的变压器Ｙ侧等情况），其计算公式为：

上式中，IA、IB、IC为继电器实际参与差动电流与制动电流计算的各相电流，而IL1、IL2、IL3为外部输入的二次电流向量(标幺值)。

(２)消除(Ｉo－elimination)，即不采用其他措施仅用矩阵来消除零序电流如下: 式中, IL1、IL2、IL3、IA、IB、IC含义同（1）。此矩阵适用于Ｙｎ/ ｄ11接线的情况下的Y侧。这样消除后，可防止区外接地故障时误动，但区内接地故障时差动保护灵敏度会降低；

（３）修正(Ｉo－correction)，即采用将附加的中性点电流互感器上的中性点电流引入矩阵的措施来处理零序电流，此适用于差动保护范围内变压器中性点接地或有它他人为中性点接地的情况（注：一般是指接地系统中变压器Ｙ侧中性点接地等情况），但差动保护范围内的中性接地点上必须装有电流互感器时（I7接零序变压器零序CT）才有此功能。该方法既可在区外接地故障时消除零序电流，又可保证在区内接地故障时差动保护灵敏度不降低。

式中, IL1、IL2、IL3、IA、IB、IC含义同（1），Isp为实测零序电流向量。

8、变压器d11侧的差动矩阵方程

变压器接线组别各侧有相位差异时，由于接入7UT61的电流一般为星型接线，故7UT61测到的电流也有相位差异，而差动保护比较的是各侧矢量和，因此7UT61用软

件算法来调整高低压侧的相位差。下面是Y0/d11接线时d11侧的电流矩阵方程。

式中, IL1、IL2、IL3、IA、IB、IC含义同（1）

9、后备保护

7UT61的后备保护原理相对比较简单，在此不做进一步的说明。

二、７ＵＴ61差动保护部分的整定计算原则

1、 差动定值整定包括：

ａ．差动过流定值Ｉｄｉｆｆ>

ｂ．差动速断定值Ｉｄｉｆｆ>>(变压器保护)

c. 比率制动曲线1，包括K1和基准点1（Base Point1） d. 比率制动曲线2，包括K2和基准点2（Base Point2） e．动作时间(一般为0s)

f．二次谐波制动，包括二次谐波制动值，交叉闭锁，闭锁时间等 g．五次谐波制动，包括五次谐波制动值、交叉闭锁，闭锁时间等 2、 差动保护定值的整定原则

ａ．计算变压器产生不平衡电流的原则 I、ＣＴ传变误差产生的不平衡电流

变流器的传变误差对差动而言为相对误 差，考虑最严重的条件是变压器

－侧电流互感器产生最大误差，而其它侧的互感器不产生误差。此时，不平衡电流就是ＣＴ的传变误差电流，通常ＣＴ的误差系数Ｋi=10%。对于相同类型的ＣＴ，同型系数取Ｋtx＝0,5。对于变压器不同侧的ＣＴ，类型不同时，Ｋtx＝1.0。

Ⅱ、由于变压器各侧电压分接头变动引起的不平衡电流对于非有载调压的变

压器

?Ｕ＝±5％ 对于调压的变压器

?Ｕ＝±10.5％(有时更大，根据变压器参数而定))

Ⅲ、差动保护不平衡电流的计算 Ｉｂｐ＝Ｋtx·0.1·Ｉd＋?U·Ｉd ＝（0.1Ｋtx＋?U）Ｉd

Ⅳ、 对于非周期分量的处理，由于本套微机保护装置，带有

周期分量的处理特性，不平衡电流乘以系数Ｋfzq(1—1.3), 所以不平衡电流可表示为：

Ｉbf＝Ｋfzq（0.1Ｋtx＋?U）Ｉd 因而差动电流启动值：

Ｉdiff>＝Ｋkk*Ｋfzq（0.1Ｋtx＋?U）Ｉｄ 式中Ｋkk为可靠性系数，通常取（1.3～1.8) ｂ．差动过流Ｉｄｉｆｆ＞的获得

差动保护动作门槛值Ｉｄｉｆｆ>即最小保护动作电流，其整定

则为躲过变压器额定负载下的最大不平衡电流，所以有

Ｉｄｉｆｆ＞＝Ｋkk*Ｋfzq（0.1Ｋｔｘ＋?Ｕ）*Ie

按照此计算公式，得到的差动保护动作门槛值往往很小，按照经验数据，

一般取0.3Ie以上

c. Ｋ１和Base Point1的获得

由Ｋ１与基准点1（Base Point1）决定的曲线1，主要考虑在负荷状态下及区外故障时CT未达到饱和状态时的CT误差，此时CT误差基本与穿越电流大小成比

例。曲线1与Ｉｄｉｆｆ＞确定的直线自动形成的交点，即为拐点。 K1=Ｋkk*Ｋfzq（0.1Ｋｔｘ＋?Ｕ）/2

根据经验值，一般K1取0.25—0.5左右。如果采用两段式比率制动特性，K1可取小一点，而采用一段式比率制动特性时，可相对取大一点。

Base Point1的取得可以先确定拐点，再反算得到它。如果取Base Point1为0，这样曲线1为一条反向延长线过原点的直线。 d. Ｋ2和Base Point2的获得

Ｋ２主要是装置在考虑外部故障情况下引起ＣＴ饱和而造成更大的误差时，为提高可靠性，而使Ｋ２＞Ｋ１。也可根据具体情况让Ｋ１＝Ｋ２，即国内通常不计这种情况。Ｋ２线的确定，是首先确定Ｋ２值和Ｋ２线与Ｋ１线的交点，再反算Ｋ２线的反向延长线与横坐标的交点ＩＢａｓｅ２，具体方法这里不进行细算。如选Ｋ１＝Ｋ２，则Base Point2应同于Base Point1。

e．关于差动速断Idiff>>的整定，

西门子技术说明书中建议该值大小以变压器及系统阻抗标幺值之和Ｘｄ的倒数为基准，而根据国内一般的整定原则，可以按照躲过主变空载投入时的最大励磁涌流来整定差电流速断定值 。 一般 Idiff>> 取3—10 Ie f．关于二次谐波制动的整定原则

变压器空载投入时和短路切除后，产生很大的励磁涌流，其中有

大的非周期分量，对差动保护影响很大，非周期分量中二次谐波占基波的量通常为１５％～６０％左右，励磁涌流的衰减时间与变压器和电网的时间常数有关，小容量变压器产生的最大励磁涌流较大，但是衰减较快，大容量变压器产

生的最大励磁涌流较小，但是衰减较慢。

根据上述分析，一般二次谐波制动值应为15%--20%左右（保证励磁涌流时可靠地制动），另外根据上面提到的交叉闭锁功能，其整定时间应在速动性与可靠性两者之间进行选择，通常可整定为3-5周期。 g、高次谐波制动

高次谐波制动主要考虑在大容量主变中，当外部故障切除后由于过激磁作

用，有可能产生含高次谐波的励磁涌流，从而产生了差动电流，当差动门槛值较低时，有可能造成差动误动。因此，在大容量变压器中可选用高次谐波制动功能。

根据经验，此时的励磁涌流中五次谐波分量最明显。因此我们可选用五次

谐波制动功能。一般，五次谐波制动比选在35%左右， 由于是二次谐波制动之外附加的制动特性，因此可以适当选取较小的闭锁上限值。即差动电流分量大于该上限值时，就开放差动保护，可选默认值1.5Ie，同时交叉闭锁功能可不用，闭锁时间选为0。

三、7UT61操作说明

本说明简要介绍用面板上的MENU（菜单）、↑↓← →方向键查看信号、测量值和修改定值的方法，下文路径中出现MENU↑↓← →等符号，则表示按7UT61装置面

板上的相应按键。

7UT61的主菜单共有五项： Annunciation(信息查看) Measurement(测量值查看) Control(控制) Setting(参数设定) Test/Diagnose(测试)

其中Control(控制)与Test/Diagnose(测试)用户一般不用。以下介绍一下常用的操作。 1、查看信号

路径：MENU（菜单）— Anunciation（信号）→ Event log → 详 （事件记录） ↓

Trip log

(跳闸记录) → 详事件记录：记录7UT61运行过程中的一般信号，最多200条。 跳闸记录：记录电力系统故障，最多8次。 有关“详细信息”，请参阅《7UT61技术说明书》。 2、查看测量值

路径：MENU — Anunciation

↓

详 Measurement → Operation.pri（一次值）→ （测量） ↓

Operation.sec（二次值）→ ↓ …… 说明书》。

3、查看定值（定值结构示例）

路径：MENU — Anunciation ↓

Measurement ↓ Control ↓

Settings → Device Config.(整体功能配置)

详有关一次值、二次值的详细信息以及测量子菜单中的其它项目请参阅《7UT61技术

（整定值） ↓

Masking (I/O)（开入开出） ↓

P.System Data1（系统数据1） ↓

Group A → P.System Data2 (定值组A) ↓

Diff.Prot→… （差动保护） ↓

Phase O/C→…

（后备过流） 其中每个定值块下的具体结构可参阅《7UT61技术说明书》。

4、修改定值操作

修改定值方法为：在光标选中所需修改项目后，按Enter键，输入密码（出厂设置为6个“0”），按Enter键，定值被显示在一个虚线框中。直接用数字键修改，按Enter键确认。可连续修改多个项目，修改完后按ESC退出Group A，退出Group A时7UT61装置提示是否需存入定值，按Enter键确认后定值即被修改。

关于修改定值的详细说明可参阅《7UT61技术说明书》。

四、7UT61差动保护调试大纲

1 、检验项目

1.1 现场开箱检验

a. 检验设备的完好性 b.检查技术资料及备品备件 c. 检验产品的合格证 1.2 新安装检验项目

a.核查产品的出厂试验记录 b. 保护装置的外部检查 c. 绝缘检查 d. 直流电源检验

e. 交流相色及各电流输入回路线性度检验

f. 输入整定值

g. 开关量输入回路检验 h. 差动保护的启动值校验 i. 差动保护比例制动特性曲线校验 j. 谐波制动及交叉闭锁校验 k. 整组试验及联动断路器试验 l. 主变通三相交流（３８０Ｖ）试验 m. 带负荷试验

２ 检验前准备工作

2.1 按照《继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定》做好各项准备工作。 2.2 凡与本装置有联系的保护及自动装置，应将其回路根据具体情况，

分析进行断开退出或采取其它相应措施，使之与装置脱离联系，严防引起这些保护和自动装置误动作或拒绝动作。 2.3 应检验需要临时短接或断开的端子应做好记录。 2.4 必须使用波形良好的工频试验电源。

2.5 检验前，必须掌握7UT61微机保护的基本原理。 2.6 试验所需的仪器设备如下：

１)微机型继电保护综合试验装置一台； ２)含ＤＩＧＳＩ软件的便携机一台； ３)数字式万用表； ４)交流电流表； ５)相角表；

６)１０００Ｖ兆欧表一台； ３、厂方提出的特别注意事项

3.1 在装置上插拔模件之前，必须首先断开电源开关，以切除直流电源，

决不允许带电插拔模件，以防元件损坏。

3.2 插拔模件必须有专门措施，防止因人身静电损坏元件；

3.3 在其它连接完成之前，必须将装置的接地螺丝牢固接在保护接地

导线上。

3.4 所有接于直流电源或测量量或试验量的回路和元件都有可能产生

危险的高电压。

3.5 即使在直流电源断开后，也有可能在装置上产生危险的高电压

（储能电容器放电）。

3.6 技术数据表给出的极限值均不可超过。

3.7 当用二次注入试验设备调试时，必须保证没有接入其它测量值，且若不进行

断路器联动试验时应将跳闸压板断开。

3.8 在断开流变至继电器引线前，流变的二次连接回路必须可靠短路并接地。 ４ 调试前准备工作

4.1 外观及接线检查

仔细检查各包装是否有安装不妥，表面损坏，部件缺少情况。以及按端子图检

查装置端子接线是否正确，是否有缺线、掉线及错线情况。装置是否可靠接地。尤其要注意装置的＋、－电流源的接线的正确性，以及电源的电压跟装置的工作电压的一致性。若有上述情况，应尽快纠正。

4.2 绝缘检查（绝缘电阻测试）

解除该继电器直流电源输入回路。拆除屏上所有接地点，短接直流回路正、负

输入端，短接交流回路各输入端。

用１０００Ｖ兆欧表测定各独立回路对地及独立回路之间绝缘电阻，带上二次回路应不小于１兆欧，不带二次回路应不小于１０兆欧。 4.3 上电检查

在确认了外观及接线的正确性后。给装置送电，注意此时现象，7UT61首先是电源灯（绿灯）和故障灯（红色）同亮，显示屏无显示，表明装置正在自检；过几秒钟，故障灯灭，显示屏显示装置型号及版本号。若有装置未能出现上述正常的启动过程，在确认电源输入正确的情况下，证明装置已经故障，应做替换处理。

５ 装置具体功能测试

按要求，对装置差动过流、差动速断、比率特性、二次谐波制动、５次谐波制动以及过负荷等功能进行测试。比率特性试验可以根据比率特性取几个试验点，计算对应的与高中低压侧需加入的电流值。然后再在相应高低压侧同时加单相电流，固定一侧电流，变化另一侧，相应故障灯亮。取实验所得数据相比较，误差是否在允许范围内，同时，核对送到后台及调度的信号。谐波制动只需加单相电流，附加谐波验证是否闭锁即可。

5.1 装置输入回路测试，检验线性度。

将保护退出，按图在电流回路中加电流，依次通入为0.1*In，

0.2*Ｉn，Ｉn，５*Ｉn，10*Ｉn，这时误差应＜５％。 5.2 保护参数与定值设置 (1) 主变主要参数设定(举例)

ＳＮ＝ 40ＭＶＡ 接线方式 Yno/d11 ＵＮ高＝110ＫＶ ＵＮ低 ＝10.5ＫＶ ＣＴ高＝300/5 Ａ ＣＴ低 ＝3000/5

则7UT61算得高压侧二次额定电流Ie1=3.50 A

算得低压侧二次额定电流Ie2=3.567A

(2) 定值设定（举例）： Ｉｄｉｆｆ＞＝ 0.3 Ｉ／Ｉe Ｉｄｉｆｆ＞＞＝8 Ｉ／Ｉe 比率Ｋ１＝ 0.25 Ｋ２＝0.4 二次谐波＝ 15 ％ 五次谐波＝ 30 ％

允许误差：差动电流：±≥设定值 谐波：±５％设定值 延时：１０ｍｓ（不记电流爬升时间）

(3) 根据设计及整定书需求，对LED灯、出口回路、开关量输入回路进行编

组设定。

例：可将装置前面板信号灯定义为：

１号灯：代表差动高定值段 ２号灯：代表比率差动段 ３号灯：代表过负荷 ４号灯：代表Ａ相故障 ５号灯：代表Ｂ相故障

６号灯：代表Ｃ相故障

5.3 具体测试步骤

(1)从各侧线圈的各相先后通入单相电流（模拟区内故障，且仅本侧供电），校

验低值启动整定电流值、返回电流值、动作时间。例：在高压侧通入A相电流1*Ie1（即3.5A），则装置显示A相差动电流、制动电流2/3*Ie（即66%），B相差动电流、制动电流1/3*Ie（33%），C相差动电流、制动电流1/3*Ie（33%），故动作值应为1.5*0.3*3.5=1.575 A；而在低压侧通入A相电流1*Ie2（即3.567A）后，显示A相差动电流、制动电流1/1.732*Ie（即57.7%），B相差动电流、制动电流1/1.732*Ie（即57.7%），C相差动电流、制动电流为0，故动作值应为1.732*0.3*3.567=1.8534A； (2)在相应菜单查看动作信息及ＬＥＤ指示灯，指示正确后复归LED指示灯。 (3)要求：动作值误差≤±５％的整定值；返回系数约为０.7

(4)动作时间:若差动保护低值启动值动作时间设置为０秒，则1.5倍于启动值

Idiff>时动作时间约35ms；附加延时的时间允许误差±1%的时间整定值或10ms。 (5)注意：

各侧的Ｉe均为变压器最大额定容量所对应该侧的额定电流, 而差动

保护启动值Ｉpick-up＝Ｋvg*K*Ie

K——整定的低值启动值。 Kvg——校正系数，见下表：

5.3.2 差动保护高值启动值校验。

(1) 从电源侧线圈（一般为高压侧）Ａ、Ｂ、Ｃ相先后通入单相

电流（模拟区内故障），校验高值启动整定电流值、返回值、 动作时间。校正系数同上所述。

(2) 同1）中步骤ａ。

(3) 要求：动作值误差≤±５％的整定值；返回系数约0.7；

(4) 动作时间:若差动保护高值启动值动作时间设置为０秒，则1.5倍于启动

值Idiff>>时动作时间约35ms；附加延时的时间允许误差±1%的时间整定值或10ms。

(5) 注意

a. 监视的出口接点及ＬＥＤ灯均只设置为高值启动值出口。

b. 若试验仪器输出的最大电流达不到高值启动的整定电流值，则可改小

此整定值。

c. 根据厂房规定当连续通入的试验电流＞４×ＩＮ（继电器额定电流），

产生的过电流将损坏继电器，因此试验时应注意短时通入并请观察继电器冷却所需的周期。

5.3.3 差动保护返回时间（Ｔ-REST）校验

在校验差动保护低值启动值（Ｉdiff>）时就可进行，并且选一侧线圈的一相回路来校验其返回时间。

要求：若差动保护延时返回时间（差动电流消失后的自保持时间）设置为

０秒，则返回时间约30ms；附加延时的时间允许误差≤±１％时间整定值或10ms。

5.3.4 比例制动特性曲线校验（允许仅校验—相制动特性曲线。）

（1） 高压侧通入A、B相电流，大小相同，如均为*Ie1(3.5A)，

相角差180°，低压侧相应地通入A相电流，大小为1.732*Ie2（6.178A），相角与高压侧A相差180°，模拟区外穿越故障，此时各相差流应为0。 计算公式：差动电流为

Ｉdiff=I1/Ie1-I2/1.732*Ie2

制动电流为

Ｉstab =I1/Ie1+I2/1.732*Ie2

固定高压侧电流I1，减少低压侧电流I2，直至继电器动作，将动作时的两电流按照上式转化为Ｉdiff，Ｉres，可得到比率制动特性曲线上的一点。

（2） 改变高低压侧的电流大小，重复上述（1）步骤，可得到制动特性曲线的另外一点。

（3） 要求每段至少做二点，得出整条曲线应与理论计算相符。

注： 每一次通入电流时，都可在继电器或调试软件上观测到差动百分

比、制动百分比，应与我们计算的差动电流、制动电流一致。

5.3.5 谐波制动及交叉闭锁校验

(1) 采用基波电流和谐波（二次或五次）电流叠加法测试，将基波电

流与谐波（二次或五次）电流同时通入一侧线圈的一相回路中，要求基波电流（Ｉfn）大于Ｉdiff>整定值、或大于相应谐波制动比整定值，此时Ｉdiff>（差动保护低值启动值）不动，减小Ｉ2fn或Ｉ5fn值直至Ｉdiff>（差动保护启动值）动作，测得Ｉ2fn或Ｉ5fn。一般重复测三次。

(2)谐波制动比计算结果应与整定值相符，

允许误差： 约±５％的整定值。

加基波电流（Ｉfn）和二次谐波电流(Ｉ2fn)至一侧绕组的一相回路

中，要求基波电流（Ｉfn）小于Ｉdiff>>（差动保护高值启动）整定值、大于二次谐波制动比整定值，此时Ｉdiff>>不动作；逐渐增大基波电流（Ｉfn）和二次谐波电流(Ｉ2fn)，要求始终大于二次谐波制动比整定值，当基波电流（Ｉfn）大于

Ｉdiff>>（差动保护高值启动）整定值时，Ｉdiff>>能可靠动作。

5.3.6 整组试验及联动断路器试验

（1） 测定整组动作时间：大于1.5＊Ｉdiff>时，约５０ｍｓ,

大于1.5＊Ｉdiff>>时，约４０ｍｓ；返回时间约４０ｍｓ（差动保护动作时间整定为０秒，差动电流消失后的自保持时 间整定为０秒）。 （2） 联动断路器试验，考验外回路接线是否正确，检查断路器跳闸是否

正确，各种信号是否正确。

5.3.7 注：部分校验不做８０％直流电源电压；全部及新装校验

做８０％直流电源电压。

5.3.8 主变通三相交流（３８０Ｖ）试验（有条件可以做）

（1）接线图如下图，注：A、B流变为变压器差动保护所用流变。

（2） 由于是三相对称短路，所以此时继电器测得的电流与正常带负荷

时测得的电流是等质的（大小除外），通过查看7UT61测得电流大小、角度、极性、差动电流、制动电流，我们可以借此来判断实际二次电流回路的正确性，以免在送电时再发现接线错误，造

成不必要的麻烦。

5.3.9 说明

每次试验结束后，都可在故障记录菜单中查看储存记录，最多可存8次，

再来新的将最老的记录冲掉。在所有试验结束将要投入运行时，可考虑在复归菜单中清除所有储存记录并恢复原整定值。

差动保护初次投入运行时，一般都要求带负荷测试，以检验二次电流回路的正确性和继电器正常负荷时的差流与制动电流。通常应实测各侧差动保护的电流大小和相位（做六角图），并与继电器采集到的各电流的大小、相角、差动电流数值、制动电流数值作一比较，以验证二次电流回路的正确性及7UT61内部参数的设置正确性。正常情况下，差动电流很小，几乎为0，制动量应＞＞差动量。

６ 装置的传动试验

在试验完了保护装置相应的保护功能之后，我们可以在现场将保护装置带保护回路和开关进行传动。传动时要防止保护误动相应的带电开关，应将有关带电的开关的跳闸回路压板退出，传动检验的过程也就是对整个装置的保护功能和回路进行检验的过程。传动过程中，要对保护功能开关的动作情况，动作的信号进行逐一检查和核对，在传动完后，装置就可以进行送电了。 ７ 装置的投入运行

装置在调试完毕以后，就可以进行送电，主变保护分两步送电，第一步为空载充电，空载送电时，应将差动保护压板投入，以便保护空载送电于故障而可靠跳闸，主变空载送电大概要连续充电三～五次，以确定变压器正常。

第二步为主变带负荷运行。为了防止ＣＴ的接线有误，在主变带负荷运行时，应

注意将差动保护压板退出，在带上负荷以后，对各侧各相电流的大小，相角、差动电流和制动进行校验，如果正确就可以将差动保护压板投入，自此保护装置已能正确运行。 ８ 维护

西门子数字式保护和自动装置的继电器，在设计时已考虑不需要特别的维护。所有测量和信号处理回路全部是固态的，完全不用维护。输入模件是静态的，继电器是密封或者备有保护罩。

如果装置装有后备电池以保存所存储的信息及内部时钟，则至少经过５年运行后，就应将电池更换。这一建议的有效性与电池是否偶尔因供电电压中断而放电无关。

由测量输入到命令输出继电器，保护几乎是自动监视的，硬件和软件故障能自动报警。这就保证了继电器的高度有效性。可考虑采用较多的故障性维护而不是预防性维护的对策，所以间隙时间短的经常试验是不必要的。

若检测出硬件故障，继电器即将自身闭锁，并发出“设备故障”信号。如果检测出外部测量回路故障，一般只给出报警。

判明的软件故障，引起处理机的复归和重新起动，如果这一故障不能通过重新起动消除，再次重新起动。如果三次重新起动后故障仍然存在，保护系统即自动退出运行，并由装于面板的红色ERROR显示这一“闭锁”状态。继电器发出“设备故障”信号。

继电器对系统故障的反应和指示，在菜单中作为故障识别，能单独和按时间顺序读出。

如果保护装置有故障，建议按下述步骤进行检查：

如果模件面板上的ＬＥＤ未亮，检查： ——模件是否完全推入和锁定？

——面板上的接通／断开开关，是否在接通位置？

——辅助电压是否有正确的极性和合适的数值并接于正确的端子上？ ——电源部分的微型熔丝是否熔断？

若面板上的红色ERROR灯亮，而绿色RUN灯仍保持不亮，说明装置内部有故障，可将直流辅助电压断开再投入，重新起动保护装置。这样做的结果将导致失去故障数据和信息，如果参数化过程尚未完成，就不能储存最后的一些参数。 9、 调试的有关说明及注意事项

（1）在做差动保护试验时，我们通常只在高压或低压侧加单相电流， 由于单独在继电器一侧加单相电流，就存在着由于装置高低压侧接线 方式的 不同，其中一侧电流向参考侧的转化，这样就造成了做试验时 动作值跟整定值之间的偏移，不同的接线方式，不同的试验方式， 具 体差异见表。

（2）在做差动保护试验，连续通过的电流大小不应大于４×ＩＮ的电流！ 否则可能会烧坏装置的ＣＴ，而造成装置无法工作，带来不必要的损失！

（3）在装置带上负荷以后，一定要对各侧的极性，相角，电流大小，差动电流大小，

制动电流大小进行校验！保证所使用装置跟ＣＴ装置的正确性，否则会造成装置跳闸或装置本身的损坏，后果不堪设想！！

（4）在装置空载送电时，如果发生动作，请适当加大交叉闭锁的时间，以解决这种情况。

五、附录：

1、 技术数据： 2、装置端子图

2、 两卷变定值设定清单