如何判別選擇繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置
1、從電子線路結(jié)構(gòu)看試驗(yàn)裝置的特性
1.1 人機(jī)對話
國產(chǎn)的微機(jī)繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置具有漢字菜單，進(jìn)入各種專用試驗(yàn)程序，程序界面友好，并有幫助菜單，十分方便，一般繼電保護(hù)工作人員均易掌握。進(jìn)口試驗(yàn)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(shè)定
通過屏幕畫面，直接輸入或修改參數(shù)。一般試驗(yàn)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(shè)定的數(shù)值，由于試驗(yàn)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(yàn)中，不論裝置工況如何，就認(rèn)定設(shè)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(yàn)裝置，如FREJA RTS21等，在每次測試前，用專用附件對試驗(yàn)裝置進(jìn)行校驗(yàn)，并可用軟件進(jìn)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(diǎn)是當(dāng)功放級尚未飽和時它能提高精度，如負(fù)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(yàn)裝置能告警，如CMC156抽查A相電流源，在輸出I＝0.05～9 A/負(fù)載1Ω時，誤差接近于零，而當(dāng)I＝10 A/負(fù)載1Ω時，波形削頂，誤差達(dá)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(dāng)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(diǎn)除外)和設(shè)定值的誤差超過3%時，就發(fā)出音響警告，超過5%時就關(guān)機(jī)，并提示誤差相別，避免錯誤整定，不但內(nèi)設(shè)電流電壓回路的開路短路保護(hù)，而這個失真判別措施還加強(qiáng)了電流的電壓電源的開路短路保護(hù)，而且當(dāng)輸出信號相對計算機(jī)設(shè)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(diǎn)國內(nèi)其它試驗(yàn)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(yàn)裝置都是由數(shù)據(jù)通訊線將微機(jī)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(yàn)波形每周的點(diǎn)數(shù)有很大關(guān)系，有的試驗(yàn)裝置每周只有40點(diǎn)，有的每周有180～240點(diǎn)。有的每周高達(dá)3600點(diǎn)，信號源每周數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)多，描述細(xì)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(diǎn)數(shù)少，描述粗糙，又要用阻容元件去平滑，結(jié)果幅頻特性很差，因而輸出變頻電壓幅值不能按計算機(jī)設(shè)定值來定量，也不能定量做疊加諧波試驗(yàn)。
(1)北京威特MRT-02B、廣東昂立的3100D、揚(yáng)州拓普的TPJBC-6680，每周只有40個點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)數(shù)為180點(diǎn)，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(jī)設(shè)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(yàn)裝置如OMICRON CMC156或FREJA RT21等每周的點(diǎn)數(shù)很多，估計在3600點(diǎn)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(jī)設(shè)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(yàn)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(yàn)裝置設(shè)計3個電壓的數(shù)值為150 V，但沒有必要，而且浪費(fèi)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(yīng)設(shè)計為100～150V。
1.5 功率放大級
目前有兩種設(shè)計，一種是經(jīng)變壓器輸出，它的好處是，通過變壓器進(jìn)行阻抗匹配，充分發(fā)揮功放管的容量，它的缺點(diǎn)是不能傳送非周期分量，暫態(tài)響應(yīng)和幅頻特性都不好，另一種設(shè)計是無變壓器輸出，暫態(tài)響應(yīng)好，特別是電子器件技術(shù)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(shè)計有很多的關(guān)鍵技術(shù)，也和制造廠家硬件投入有關(guān)，對于試驗(yàn)裝置而言，電流級功放容量要求最大，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：最大輸出功率為300V.A/相、電流30A/相時，輸出到負(fù)載上不失真的電壓為10 V，當(dāng)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(fù)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(yàn)研究所測試核定最大輸出功率為：150 V.A/相，電流0～15 A/相時，輸出到負(fù)載上不失真的電壓都為10 V，電流20 A/相時，輸出到負(fù)載上允許的電壓為6.25 V，電流30 A/相時，輸出到負(fù)載上允許的電壓只為3.85 V，電流50 A/相時，輸出到負(fù)載上允許的電壓只為1.413 V，當(dāng)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(yàn)時間不宜超過10 s。
1.6 自動加載測試
根據(jù)繼電保護(hù)測試項(xiàng)目要求，試驗(yàn)裝置能按設(shè)定程序輸出電流電壓，如差動繼電器助磁特性試驗(yàn)，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(yàn)裝置一般都如此進(jìn)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(yàn)裝置如FREJA RTS21開始做距離保護(hù)動作區(qū)時還采用過按方格點(diǎn)進(jìn)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(jìn)為用二分法漸近了。
1.7 繼電保護(hù)的反饋信息
繼電保護(hù)反饋信息可有多種，如空接點(diǎn)、電位式、脈沖式、還有正負(fù)極性之分，早期的試驗(yàn)裝置智能判別很差，需要用硬件開關(guān)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(yàn)裝置時，同樣要注意這個特點(diǎn)。
1.8 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
如距離保護(hù)動作區(qū)試驗(yàn)，通過自動二分法漸近尋找動作邊界，得到一系列測試結(jié)果， 并在屏幕上繪制這些測試點(diǎn)，目前有很多試驗(yàn)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(shí)測的動作阻抗，因而表達(dá)不出實(shí)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(jī)繼電保護(hù)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(hù)的助磁特性曲線等的智能曲線擬合程序，尤其是試驗(yàn)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(yàn)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(diǎn)全部落在允許區(qū)內(nèi)，說明測試結(jié)果不超差，也能解決一些問題。
國內(nèi)試驗(yàn)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TPJBC系列微機(jī)繼電保護(hù)測試儀還能同時在表格中畫出試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合曲線圖。
2、如何在實(shí)驗(yàn)室測試試驗(yàn)裝置的性能
在實(shí)驗(yàn)室測試，往往沒有復(fù)雜的繼電保護(hù)，但有較多的儀表和測試裝置，盡可能多地對試驗(yàn)裝置進(jìn)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(yàn)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(yīng)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(yàn)裝置，在高頻頻率為350 Hz時，兩個波形還是一樣高，當(dāng)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(yàn)裝置，由于每周點(diǎn)數(shù)只40點(diǎn)，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(jī)設(shè)定值誤差都已減少了50%以上，還有待改進(jìn)。
2.2 線性和精度測量
繼電保護(hù)試驗(yàn)主要保證50Hz下的線性和精度，這可由一般的電流電壓表進(jìn)行校驗(yàn)，對電流精度的校驗(yàn)，應(yīng)讓試驗(yàn)裝置從大電流往下逐點(diǎn)試驗(yàn)，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?zhàn)詣有拚?，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(yàn)裝置設(shè)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(yàn)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(fù)載電阻，測量試驗(yàn)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(yīng)以5或10 A時的端口壓降來考察，否則整屏保護(hù)做整組試驗(yàn)時，往往做不到。
2.4 疊加諧波的能力
用諧波儀測試試驗(yàn)裝置疊加諧波的能力，這個項(xiàng)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(yàn)裝置，可用示波器觀測試驗(yàn)裝置輸出方波和臺階波的能力。
2.6 助磁特性試驗(yàn)
用差動繼電器做助磁特性試驗(yàn)，是考核試驗(yàn)裝置能否自動進(jìn)行測試，并如何處理試驗(yàn)結(jié)果的簡便方法。
2.7 動作區(qū)試驗(yàn)
用阻抗繼電器進(jìn)行動作區(qū)試驗(yàn)，也是考核試驗(yàn)裝置能否自動進(jìn)行測試，并如何處理試驗(yàn)結(jié)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(yàn)
用阻抗繼電器進(jìn)行精工電流試驗(yàn)，是考核試驗(yàn)裝置進(jìn)行動態(tài)測試能力，如果暫態(tài)響應(yīng)不好，兩次精工電流測量的結(jié)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(hù)裝置的暫態(tài)分散呢?還是試驗(yàn)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(jié)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(shè)計的審查
(1)三相電流電壓能任意設(shè)定初始值、故障值，能疊加諧波，能設(shè)定各段狀態(tài)時區(qū)的長短，能智能判別繼電保護(hù)反饋接點(diǎn)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(jìn)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(hù)助磁特性試驗(yàn)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(dú)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?yàn)橐坏┗娏麟妷阂言O(shè)定，相當(dāng)于線路的參數(shù)R、X已確定，因而如諧波電流先隨意設(shè)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(shè)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(yàn)綜合重合閘的動作情況。
(7)三相電流電壓還要能模擬復(fù)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(diǎn)接地故障態(tài)，因?yàn)榍?5 ms是單相接地故障，其后是兩點(diǎn)接地故障，故障距離計算的公式對單相接地和兩點(diǎn)接地故障的計算公式是不一樣的，微機(jī)保護(hù)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(hù)復(fù)雜，它的內(nèi)核不是很清楚，究竟在運(yùn)行中，它的表現(xiàn)如何?繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置要肩負(fù)此考核的責(zé)任。
(8)試驗(yàn)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(yàn)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)高級仿真，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(yàn)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(jī)信息逐步傳送，每周有40點(diǎn)以上的無隔離變壓器的試驗(yàn)裝置而言，做到這一點(diǎn)并不困難，每周點(diǎn)數(shù)多一點(diǎn)，仿真更細(xì)膩一點(diǎn)。
(10)原則上應(yīng)可將故障錄波器記錄數(shù)據(jù)通過試驗(yàn)裝置予以再現(xiàn)輸出，實(shí)現(xiàn)故障信息再現(xiàn)。
微機(jī)繼電保護(hù)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。
信息來源：m.ef2822.com 信息整理：拓普電氣生技部
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