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如何判別選擇繼電保護微機型試驗裝置
1、從電子線路結構看試驗裝置的特性
1.1 人機對話
　　國產(chǎn)的微機繼電保護試驗裝置具有漢字菜單，進入各種試驗程序，程序界面友好，并有幫助菜單，十分方便，一般繼電保護工作人員均易掌握。進口試驗裝置，具有英文菜單，如工作人員有一定的英語水平，也同樣方便。
1.2 參數(shù)設定
　　通過屏幕畫面，直接輸入或修改參數(shù)。一般試驗裝置在出廠前必須調(diào)整好，使得輸出的電流、電壓信號就是設定的數(shù)值，由于試驗裝置在自動測試過程中（如二分法漸近），一般沒有儀表監(jiān)測，在日后的試驗中，不論裝置工況如何，就認定設定值就是輸出值，這里就存在一個大問題。以下為目前解決這個問題的幾種辦法。
（1）國外試驗裝置，如FREJA RTS21等，在每次測試前，用附件對試驗裝置進行校驗，并可用軟件進行一定的修正，如OMICRON CMC156采用A/D測量自動反饋修正，它的優(yōu)點是當功放級尚未飽和時它能提高精度，如負荷阻抗較大，功放級飽和后，自動反饋修正的誤差反而會變大，但試驗裝置能告警，如CMC156抽查A相電流源，在輸出I＝0.05～9 A/負載1Ω時，誤差接近于零，而當I＝10 A/負載1Ω時，波形削頂，誤差達2%，并發(fā)出警告。
（2）江西華東電力儀器廠采用更專有的辦法，相當于硬件電路的兩表決定通過，使得輸出電流電壓的瞬時值（零點除外）和設定值的誤差超過3%時，就發(fā)出音響警告，超過5%時就關機，并提示誤差相別，避免錯誤整定，不但內(nèi)設電流電壓回路的開路短路保護，而這個失真判別措施還加強了電流的電壓電源的開路短路保護，而且當輸出信號相對計算機設定信號而言有誤差時，都能發(fā)出警告。
（3）對失真判別這一點國內(nèi)其它試驗裝置都沒有采取防止措施。
1.3 程序控制信號源
　　目前大多數(shù)的試驗裝置都是由數(shù)據(jù)通訊線將微機中已計算的瞬時值數(shù)據(jù)傳往D/A，產(chǎn)生信號源，有的是逐步傳送，有的是批處理傳送，這與試驗波形每周的點數(shù)有很大關系，有的試驗裝置每周只有40點，有的每周有180～240點。有的每周高達3600點，信號源每周數(shù)據(jù)點數(shù)多，描述細膩，不需用阻容元件平滑，自然幅頻特性就好，信號源每周數(shù)據(jù)點數(shù)少，描述粗糙，又要用阻容元件去平滑，結果幅頻特性很差，因而輸出變頻電壓幅值不能按計算機設定值來定量，也不能定量做疊加諧波試驗。
（1）北京威特MRT-02B、廣東昂立的3100D、揚州拓普的TPJBC-6680，每周只有40個點，采用無變壓器輸出，付出代價很大，其目的是為了提高幅頻特性，而每周點數(shù)太少，又被迫采用阻容平滑，使幅頻特性大為降低，很不可取。
（2）為無變壓器輸出，每周點數(shù)為180點，幅頻特性大為提高，在疊加諧波2、3、5、7次諧波時，其諧波的輸出值和計算機設定值的誤差不超過3%，對疊加11次諧波時，其誤差為10%。
（3）國外試驗裝置如OMICRON CMC156或FREJA RT21等每周的點數(shù)很多，估計在3600點左右，送出的波形十分光滑，幅頻特性很好，在20次諧波時，其諧波的輸出值和計算機設定值的誤差，均在3%以下。
1.4 數(shù)據(jù)變換D/A
　　數(shù)模變換一般采用12位或以上，在阻抗元件試驗中，電壓信號可能降得很低，這時信號源的D/A有效位數(shù)就減少，會影響波形的臺階數(shù)，由于相電壓一般只有58V，有的試驗裝置設計3個電壓的數(shù)值為150 V，但沒有必要，而且浪費了D/A的分辨率，如考慮疊加諧波的幅值裕度，一般相電壓取80V是適宜的，零序3Uo電壓一般應設計為100～150V。
1.5 功率放大級
　　目前有兩種設計，一種是經(jīng)變壓器輸出，它的好處是，通過變壓器進行阻抗匹配，充分發(fā)揮功放管的容量，它的缺點是不能傳送非周期分量，暫態(tài)響應和幅頻特性都不好，另一種設計是無變壓器輸出，暫態(tài)響應好，特別是電子器件技術的發(fā)展，高管壓降，大電流的功放管的價格降低，使用無變壓器輸出已是目前的趨勢，功放級設計有很多的關鍵技術，也和制造廠家硬件投入有關，對于試驗裝置而言，電流級功放容量要求zui大，功放級的功放管的參數(shù)選得高低不同，廠家提供容量的范圍也是不同的。
（1）所選功放管的參數(shù)為：zui大輸出功率為300V.A/相、電流30A/相時，輸出到負載上不失真的電壓為10 V，當環(huán)境溫度20 ℃時，30 A電流允許持續(xù)5 min，電流10 A/相時，輸出到負載上不失真的電壓為15V，此時允許長期工作，即功放級限制，是由直流電源電壓幅值所限，不論電流如何，它輸出的波形都不能失真，否則波形失真判別裝置會發(fā)出警告或跳閘。
（2）OMICRON CMA56功放裝置的參數(shù)，經(jīng)江蘇省電力試驗研究所測試核定zui大輸出功率為：150 V.A/相，電流0～15 A/相時，輸出到負載上不失真的電壓都為10 V，電流20 A/相時，輸出到負載上允許的電壓為6.25 V，電流30 A/相時，輸出到負載上允許的電壓只為3.85 V，電流50 A/相時，輸出到負載上允許的電壓只為1.413 V，當環(huán)境溫度20 ℃時，50 A/1.4 V時允許8 min。
（3）北京威特MRT-02B參數(shù)為：電流0～30 A/相，長期允許工作電流10 A/相以下，在輸出電流大于10 A/相時，試驗時間不宜超過10 s。
1.6 自動加載測試
　　根據(jù)繼電保護測試項目要求，試驗裝置能按設定程序輸出電流電壓，如差動繼電器助磁特性試驗，需要同時輸出工頻電流和直流電流，并自動按二分法漸近尋找動作邊界，如直流助磁電流選擇20 A，交流動作電流將接近30 A，國內(nèi)試驗裝置一般都如此進行，因而大電流下的允許持續(xù)時間，是不宜太短的，國外試驗裝置如FREJA RTS21開始做距離保護動作區(qū)時還采用過按方格點進行“地毯式轟炸”，用“.”和“＋”表示動作與否，如此形成不了臨界動作邊界，現(xiàn)也改進為用二分法漸近了。
1.7 繼電保護的反饋信息
　　繼電保護反饋信息可有多種，如空接點、電位式、脈沖式、還有正負極性之分，早期的試驗裝置智能判別很差，需要用硬件開關位置改變來約定反饋信息的處理，操作不便，目前有的已做到自動智能判別，十分方便，選擇試驗裝置時，同樣要注意這個特點。
1.8 試驗數(shù)據(jù)處理
　　如距離保護動作區(qū)試驗，通過自動二分法漸近尋找動作邊界，得到一系列測試結果， 并在屏幕上繪制這些測試點，目前有很多試驗裝置不能用智能擬合的辦法來繪制動作區(qū)曲線，也得不到實測的動作阻抗，因而表達不出實測的阻抗和整定值有多少誤差。目前我們給江西華東電力儀器廠JJC@微機繼電保護測試儀配備了這些軟件：包括阻抗元件動作區(qū)曲線、精工電流曲線、差動保護的助磁特性曲線等的智能曲線擬合程序，尤其是試驗疊加諧波對阻抗元件動作區(qū)影響時，該程序能描繪非圓曲線的動作區(qū)，非常有效，國外試驗裝置采用畫論理動作區(qū)，同時加畫±5%誤差范圍的允許區(qū)，如果測試點全部落在允許區(qū)內(nèi)，說明測試結果不超差，也能解決一些問題。
　　國內(nèi)試驗裝置測試報告一般都做到了數(shù)據(jù)存盤，并用漢字表格打印報告，如WJB系列微機繼電保護測試儀還能同時在表格中畫出試驗數(shù)據(jù)的擬合曲線圖。
2、如何在實驗室測試試驗裝置的性能
    在實驗室測試，往往沒有復雜的繼電保護，但有較多的儀表和測試裝置，盡可能多地對試驗裝置進行考核測試，就能更好地選擇訂貨。
2.1 幅頻特性測試
　　較為簡單的方法，是用雙線示波器觀測，令試驗裝置在疊加諧波狀態(tài)，其中一相送工頻電壓U1，另一相送高頻電壓Un，它們幅值相等，即U1＝Un，開始向雙線示波器兩個通道同時送U1，調(diào)節(jié)比例旋扭，使兩個波形一樣高，然后對其中一個通道改送高頻電壓Un，如果幅頻特性很好，在示波器上這兩個不同頻率的波形，應有相同的高度，如FREJA RTS21和OMTCRON CMC156在高頻頻率為1 000 Hz時，兩個波形幅值還是一樣高，從高頻波形看曲線依然光滑，由于沒有阻容平滑，幅頻特性很好，JJC@試驗裝置，在高頻頻率為350 Hz時，兩個波形還是一樣高，當高頻頻率為550 Hz時，高頻電壓的幅值相對工頻電壓約減少10%，對北京威特MRT-02B試驗裝置，由于每周點數(shù)只40點，采用了較大的阻容平滑措施，因而幅頻特性很差，在5次諧波時，其幅值對計算機設定值誤差都已減少了50%以上，還有待改進。
2.2 線性和精度測量
　　繼電保護試驗主要保證50Hz下的線性和精度，這可由一般的電流電壓表進行校驗，對電流精度的校驗，應讓試驗裝置從大電流往下逐點試驗，避免那些熱容量不足的裝置過熱。由于D/A的位數(shù)有限，對電壓要注意小電壓時的精度，對電流只需校核0.2～30 A范圍，OMICRON CMC156由于采用A/D反饋自動修正精度，所以它的精度和線性均很好，欠缺的是輸出容量較小，在試驗裝置設定送出正弦波的信號時，波形的失真度，即諧波總量一般都要求在0.5%以下，但往往在小電壓和小電流時，試驗裝置由于D/A的位數(shù)少，失真度會偏大。
2.3 帶載能力
　　用諧波儀配合負載電阻，測量試驗裝置在輸出波形不失真下的帶載能力，有時廠家向你介紹能輸出大電流時，就必須知道帶載的能力是多少V.A，或輸出端口上的電壓允許到多少V，允許持續(xù)的時間是多長，如有的送大電流時，輸出端口上的電壓很低，說明帶載能力差，有的說明輸出到端口上電壓高時，不同時說明此時電流為多少。一般帶載的能力應以5或10 A時的端口壓降來考察，否則整屏保護做整組試驗時，往往做不到。
2.4 疊加諧波的能力
　　用諧波儀測試試驗裝置疊加諧波的能力，這個項目同時可考核精度和幅頻特性。
2.5 輸出方波和臺階波的能力
　　對無變壓器輸出的試驗裝置，可用示波器觀測試驗裝置輸出方波和臺階波的能力。
2.6 助磁特性試驗
　　用差動繼電器做助磁特性試驗，是考核試驗裝置能否自動進行測試，并如何處理試驗結果的簡便方法。
2.7 動作區(qū)試驗
　　用阻抗繼電器進行動作區(qū)試驗，也是考核試驗裝置能否自動進行測試，并如何處理試驗結果的簡便方法，看看有否疊加諧波的能力，有否自動擬合繪線的能力。
2.8 精工電流試驗
　　用阻抗繼電器進行精工電流試驗，是考核試驗裝置進行動態(tài)測試能力，如果暫態(tài)響應不好，兩次精工電流測量的結果相差較大，特別是在小電流下的情況更是如此，就要分析是保護裝置的暫態(tài)分散呢?還是試驗裝置暫態(tài)特性所引起的，同時要考核精工電流擬合繪線的結果，尤其是數(shù)據(jù)分散的情況下，擬合繪線是否會產(chǎn)生不合理的振蕩，這是考核繪圖軟件的質(zhì)量問題。
3、軟件菜單設計的審查
（1）三相電流電壓能任意設定初始值、故障值，能疊加諧波，能設定各段狀態(tài)時區(qū)的長短，能智能判別繼電保護反饋接點的信息，能按一定的模式，自動尋找繼電器臨界動作值。如保持電流不變，按二分法改變電壓幅值，尋找阻抗元件的臨界動作值；也可保持電流不變，按步降低電壓幅值，在每步電壓幅值下，暫時電壓幅值不變，讓電壓的角度連續(xù)變化，看繼電器進入動作區(qū)域的角度范圍，它可用于測量上拋圓特性的阻抗繼電器，也可測量方向繼電器的動作區(qū)。
（2）三相電流電壓源可根據(jù)需要改變。如做差動保護助磁特性試驗時，其中一相送直流電流，另一相送交流電流，同時電壓可改為送直流電壓220 V等。
（3）三相電流電壓源，要能獨立變頻，以便做差動繼電器的諧波制動。
（4）三相電流電壓也可根據(jù)輸入的線路參數(shù)R、X和選擇的故障類型來自動計算產(chǎn)生。
（5）三相電流電壓的諧波不能隨意疊加，因為一旦基波電流電壓已設定，相當于線路的參數(shù)R、X已確定，因而如諧波電流先隨意設定，則諧波電壓就必須滿足參數(shù)R、X的制約。
（6）三相電流電壓還要能設定多段狀態(tài)的時區(qū)，如正常態(tài)、故障態(tài)、非全相態(tài)、重合于故障態(tài)、切除后態(tài)等，以便能校驗綜合重合閘的動作情況。
（7）三相電流電壓還要能模擬復雜故障轉(zhuǎn)換：如正常態(tài)，單相接地故障態(tài)15 ms后，再轉(zhuǎn)兩點接地故障態(tài)，因為前15 ms是單相接地故障，其后是兩點接地故障，故障距離計算的公式對單相接地和兩點接地故障的計算公式是不一樣的，微機保護此時面臨的問題是，在一個周波內(nèi)的數(shù)據(jù)是混淆數(shù)據(jù)，它究竟按哪個公式計算，還是再等待，還是混算，由于新型的繼電保護復雜，它的內(nèi)核不是很清楚，究竟在運行中，它的表現(xiàn)如何?繼電保護微機型試驗裝置要肩負此考核的責任。
（8）試驗裝置要能產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩時的三相電流電壓模型，用于試驗如振蕩解列裝置，也要能產(chǎn)生系統(tǒng)振蕩，又伴隨故障的三相電流電壓，包括先故障、后振蕩或先振蕩、后故障等的模型。
（9）仿真，用EMTP電磁暫態(tài)程序計算故障仿真數(shù)據(jù)，以一定的格式轉(zhuǎn)換成試驗裝置的數(shù)據(jù)文件，用D/A經(jīng)功率放大送出三相仿真的電流電壓，對于用計算機信息逐步傳送，每周有40點以上的無隔離變壓器的試驗裝置而言，做到這一點并不困難，每周點數(shù)多一點，仿真更細膩一點。
（10）原則上應可將故障錄波器記錄數(shù)據(jù)通過試驗裝置予以再現(xiàn)輸出，實現(xiàn)故障信息再現(xiàn)。
　　微機繼電保護測試儀的輕便可攜和單一化、外觀工藝、接插件的可靠性等，都是選擇的條件。
本文由上海菲柯特電氣科技有限公司技術部整理發(fā)布，技術咨詢： ：.