|
1引言
随着新型继电庇护装配，非凡是微机庇护的推行运用，对测试技术有了更高的要求，触及计较机自动测试等进步前辈技术的继电庇护微机型实验装配已成为不成缺少的用装备。为此，电力部已发表了“继电庇护微机型实验装配技术条件”，使选择实验装配有了依据。有的省电力实验研究所对进口和国产继电庇护实验装配进行了测试，并公布了各类实验装配的对比成效。本文从智能电子仪器的原理和继电庇护实验校验要求的综合角度，简述今朝国内外继电庇护微机型实验装配的技术性能及检验方式。
2实验装配的电子线路结构特征
微机型实验装配是由人机对话设定输进电流、电压的参数，由法式控制旌旗灯号源指导电子线路、D/A转换、功率放年夜，输出具有一定功率的三相电流、电压送给继电庇护装配，同时接受继电庇护装配的反馈信息，作出系列响应，予以记实，以到达自动测试成效，并将成效以文字、图表打印陈述。
2.1人机对话
国产的实验装配具有汉字菜单，进进各类用实验法式，法式界面友好，并有扶助菜单。进面试验装配则为英文界面。
2.2参数设定
经由过程屏幕画面直接输进或修改参数，一般实验装配在出厂前必需调整好，使得输出的电流、电压旌旗灯号就是设定的数值。由于实验装配在自动测试进程中(如二分法渐近)都是电流、电压突变，一般没有用仪表监测。在往后的实验中，非论装配工况若何，就认定设定值就是输出值。这里就存在一个年夜问题，一旦负载阻抗较年夜，输出波形削顶或发生自激振荡或功放回路参数有了变化，使输出值和设定值有误差，就会造成继电庇护误整定。现将国内外装配中解决这些问题的几种法子分述以下。
(1)瑞典OMICRONCMC156采用A/D丈自动反馈批改。它的点是当功放级还没有饱和时能提高精度。如负荷阻抗较年夜，功放级饱和后，自动反馈批改的误差反而会变年夜，但实验装配在误差超标时能在计较机屏幕上告警。
(2)江西华东电力仪器厂JJC—1H采用有的失真判别措施，相当于用电路比力旌旗灯号源和输出是否一致的法子。若输出电流、电压的有用值与计较机设定值误差跨越3％时，就发出音响告警，跨越5％时延时关机，并指示误差相别，避免毛病整定。JJC—111实验装配设有电流、电压回路的开路、短路庇护，失真判别措施还增强了电流、电压电源的开路、短路庇护。这是国内其它实验装配所不具有的。
2.3法式控制旌旗灯号源
今朝年夜大都的实验装配都是由数据通讯线将微机中已计较的瞬时值数据传往D/A，发生旌旗灯号源，有的是逐点传送，有的是批处置传送，这对实验波形每周分隔的点数有很年夜关系。
北京威特MRT—02B、广东昂立的3100D据悉基波每周只有40个点，幅频特征很差，谐波叠加和变频实验只是定性地，而非定地进行丈，在这两个项目中输出的实验值与计较机整定值有误差。
江西华东电力仪器厂JJC—1H实验装配为无变压器输出，基波每周点为180点，幅频特征年夜为提高。在叠加2、3、5、7次谐波时，其谐波输出值和计较机设定值的误差不跨越3％。从计较机逐点传送、通讯握手所需机时斟酌，每周180点也已到了极限，否则要增加硬件存储器，实行批处置传送。但逐点传送也有它的益处，能仿真输出长进程的故障旌旗灯号。
国外实验装配都保证任何频率下海周的点数有256点，送出的波形十分滑腻，幅频特征很好。在20次谐波时，其和计较机设定值的误差均在3％以下，因而做单频率的实验时，效果特好。由于采用批处置传送需要前置存储器，而前置存储器容有限，在故障仿真时，仿真信息的长度就有限制。国外实验装配容偏小，增加容需要增设功率放年夜器，增加体积重，选择时要斟酌运用场所。
2.4数模变换D/A
数模变换一般都采用12位或以上。在阻抗元件实验中，电压旌旗灯号可能降得很低，这时候旌旗灯号源的D/A的有用位数就削减，影响波形的台阶数。如斟酌叠加谐波的幅值裕度，一般相电压取80V是适合的。零序电压3Uo一般应设计为100V。
2.5功率放年夜级
今朝有两种设计。一种是经变压器输出，益处是经由过程变压器进行阻抗匹配，充实阐扬功放管的容，错误谬误是不能传送非周期份，暂态响应和幅频特征都欠好；另外一种是无变压器输出，暂态响应好，且高电压、年夜电流功放管的价格低。使用无变压器输出已经是今朝的趋向。功放级设计有很多的要害技术，与制造厂家硬件投进有关。对实验装配而言，电压级的功放一般都能知足，而电流级功放容要求年夜，功放级的功放管参数选得凹凸分歧，厂家提供容的表达是分歧的，下面只比力电流功放级的容。
(1)江西华东电力仪器厂JJC—1H参数为：年夜输出功率300VA/相，电流30A/相时，输出到负载上的不失真电压为10V。当情况温度20℃时，30A电流答理延续5min，这个指标今朝在国内外都是很高的。电流10A/相时，输出到负载上的不失真电压为15V，此时答理持久工作。在现场用JJC—1H校验故障录波器的电流时，可同时串24个CT，而一样条件下昂立3100—D实验装配只能串6个CT，可见前者带载能力较年夜。
(2)瑞典CMC156、OMICRON、CMA156带功放装配后的参数，经江苏省电力实验研究所测定：年夜输出功率为150VA/相，电流0～1/相时，输出到负载上不失真的电压都为10V；电流20A/相时，输出到负载上答理的电压为6.25V；电流30A/相时，输出到负载上的答理电压只为3.85V；电流50A/相时，输出到负载上的答理电压只为1.413V。当情况温度20℃、50A/1.4V时答理8min。必需注重，当电流跨越1时，功放级的限制是由于热负荷的缘由，在30A时输出功率也只有115VA，可见带载能力也很小。
(3)新加坡VENUS330和FREJA300输出不失真电压只能到达3.8～3.5V，输出带载能力很低。
(4)北京威特MRT—02B和广州昂立3100D参数为：输出电流范围0～30A/相，持久答理工作电流10A/相以下。当输出电流年夜于10A/相时，实验时间不宜跨越10s，说明功放级的热容不足。
2.6自动加载测试
凭据继电庇护测试项目的要求，实验装配能按设定法式输出电流、电压，自动寻觅动作鸿沟。如差动继电器助磁特征实验需要同时输出工频电流和直流电流，并自动按二分法渐近寻觅动作鸿沟。如直流助磁电流选择20A，交流动作电流将接近30A，因而年夜电流下的答理延续时间是不宜太短的。有的装配在上述工况下测试会发生中途超温停机，使自动寻觅鸿沟进程不能完成。
2.7继电庇护的反馈信息
继电庇护反馈信息有多种，如空接点、电位式、脉冲式，还有正、负极性之分。早期的实验装配智能判别很差，需要用改变硬件开关位置来约定反馈信息的处置，操作未便。今朝，国内年夜大都装配也同国外装配一样，已做到自动智能判别，十分利便。选择实验装配时，一样要注重这个特点。
2.8实验数据处置
距离庇护动作区实验是经由过程自动二分法渐近寻觅动作鸿沟，获得一系列测试成效，并在屏幕上绘制这些测试点。今朝有很多实验装配不能用智能拟合的法子来绘制动作区曲线，也得不到实测的动作阻抗，因而表达不出实测的阻抗和整定值有几多误差。江西华东电力仪器厂JJC—1H微机继电庇护测试仪开发了这些软件：包括阻抗元件动作区曲线、精工电流曲线、差动庇护的助磁特征曲线等的智能拟合法式，尤其是实验叠加谐波对阻抗元件动作区的影响时，该法式能描画非圆曲线的动作区，并形成一页完整的实验陈述(见图1、图2)
图1谐波对阻抗继电器动作区的影响
图2差动继电器比率制动特征
3若何在实验室测试实验装配的性能
在实验室测试，往往没有复杂的继电庇护，但有较多的仪表和测试装配。
3.1幅频特征测试
较为简单的方式是用双线示波器观测。令实验装配在叠加谐波状态，其中一相送工频电压U1，另外一相送高频电压Un，计较机设定它们幅值相等，即U1=Un。假设幅频特征很好，在示波器上这两个分歧频率的波形应有不异的高度。国外装配在高频频率为1000Hz时，两个波形的幅值是一样高，从高频波形看曲线依然滑腻，说明旌旗灯号源波形每周的点数是很多的。由于没有阻容平滑，幅频特征很好。江西华东电力仪器厂JJC—1H实验装配每周点数为180点，在高频频率为350Hz以下时，两个波形的幅值是一样高。北京威特MRT—02B实验装配，由于每周点数只40点，采用了较年夜的阻容平滑措施，因而幅频特征很差，在5次谐波时，其幅值对计较机设定值的误差都已到达了50％以上。
3.2线性和精度丈
继电庇护实验主要保证50Hz下的线性和精度，这可用一般的电流、电压表对其进行校验。对电流精度的校验，应让实验装配从年夜电流往下逐点实验，有益于那些热容不足的装配避免过热。由于D/A的位数有限，要注重小电压时的精度，对电流只需校核0.2～30A范围。OMICRONCMC156由于采用A/D反馈自动批改精度，故精度和线性均很好。欠缺的是输出容较小，往往在小电压和小电流时，实验装配由于D/A的位数少，失真度会偏年夜。这一点对微机庇护影响不年夜，由于在小电压和小电流时，其微机庇护的AD采样的位数也削减，读进的精度也下降，输出波形的台阶化对测距的影响还很多。
国内实验装配在工频时的精度一般都很好，但在小电压下的精度要差些，缘由是A/D位数削减。
3.3带载能力
用示波器配合负载电阻丈实验装配在输出波形不失真下的带载能力时，必需同时指出送多年夜电流和其输出波形不失真的的年夜电压。带载能力测试是重要环节，要求可调的负载电阻阻值在1Ω以下，通流能力在30A。一般不容易找到合适的可调电阻器，可用几个电抗变压器串联来取代，丈的成效如表1。当通30A时，江西JJC—1H输出不失真电压为10～11V，新加坡VENUS330输出不失真电压为3.8V，显然前者带载能力要年夜得多。
3.4叠加谐波能力
用谐波仪测试实验装配叠加谐波的能力同时可考核精度和幅频特征。国外装配由于幅频特征好，其谐波合成都很好。江西JJC—1H其谐波合成效果也好，送台阶波时，它的响应也很快。
对无变压器输出的实验装配，可用示波器观测实验装配输出方波和台阶波的能力。
3.5差动继电器的助磁特征实验
该项实验是考核实验装配能否自动进行测试，并若何处置实验成效的简洁方式。
3.6阻抗继电器动作区实验
该项实验也是考核实验装配能否自动进行测试，并若何处置实验成效的简洁方式，用以判明其有否叠加谐波或自动描画拟合曲线的能力。
3.7阻抗继电器的精工电流实验
该项实验是考核实验装配进行动态测试的能力。假设暂态响应欠好，两次精工电流丈的成效相差会较年夜，非凡是在小电流下的情况更是如斯。这就要分析是庇护装配的暂态涣散仍是实验装配暂态特征所引发的。同时要考核精工电流拟合绘线的成效，尤其是数据涣散的情况下，拟合绘线是否会发生不合理的振荡，以此考核绘图软件的问题(图3)。国内外继电庇护微机型实验装配的性能比力见表1。
图3精工电流曲线拟合
4软件菜单设计的审查
软件丰硕与否，也是对实验装配的选择条件。一般来说，经常使用软件都应具有以下内容：
(1)三相电流、电压能肆意设定初始值、故障值；能叠加谐波；能设定各段状态时区的长短；能智能判别继电庇护反馈接点的信息；能按一定的模式，自动寻觅继电器临界动作值。如连结电流和角度不变的情况下，按二分法改变电压幅值，寻觅阻抗元件的临界动作值。也可连结电流和电压不变，让电压、电流之间的角度接连变化，看继电器进进动作区域的角度范围。它可用于丈上抛圆特征的阻抗继电器，也可丈标的目的继电器的动作区。
(2)三相电流、电压源能自力变频，也可凭据需要改变。如做差动庇护助磁特征实验时，其中一相送直流电流，另外一相送交流电流。如做差动继电器的谐波制动特征时，A相送谐波电流，B相送50Hz电流。新加坡VENUS330却没有做到分相自力变频。
(3)三相电流、电压也可凭据输进的线路参数R、X和选择的故障类型来自动计较发生。这一点FREJA300做得较好，它可以输进R、X；或Z、Φ；或I、Z；或U、I；或U、Φ等任何一种方式，据此发生故障信息。
(4)三相电流、电压的谐波不能随意叠加。由于一旦基波电流、电压已设定，相当于线路的参数R、X已肯定。假设谐波电流先随意设定，则谐波电压就必需知足参数R、X的制约。
(5)三相电流、电压要能设定多段状态的时区。如正常态、故障态、非全相态、重合于故障态、切除后态，以便能校验综合重合闸的动作情况。
(6)三相电流、电压要能模拟复杂故障转换。如正常态、单相接地故障态15ms(可调)后，再转两点接地故障态，这类设定是考核微机庇护对转换性故障的响应方式的需要。由于前15ms是单相接地故障，其后是两点接地故障，故障距离计较的公式对单相接地和两点接地故障的计较是纷歧样的。微机庇护此时面临的问题是，在一个周波的数据是混淆数据，它事实按哪一个公式计较或是再期待，仍是混算?由于新型的继电庇护复杂，它的内核不是很清晰，事实在运行中它的浮现若何?继电庇护微机型实验装配要肩负此考核的责任。
(7)实验装配要能发生系统振荡时的三相电流、电压模子，用于实验振荡解列装配；也要能发生系统振荡，又陪伴故障的三相电流、电压(包括先故障，后振荡或先振荡，后故障等)的模子。
(8)仿真。用EMTP电磁暂态法式计较故障仿真数据，以一定的花式转换成实验装配的数据文件，用D/A经功率放年夜送出三相仿真的电流、电压。对于用计较机信息逐点传送，每周有40点以上的无隔离变压器的实验装配而言，做到这点其实不难，北京威特MRT—02完成故障仿真工作较早，而后国内其它装配也完成了这项工作。每周点数多一点，仿真更细腻一点。也可计较复杂故障下短路电流、电压，将计较的电流、电压的幅值和相角直接输进到实验装配的菜单法式中对继电器进行仿真实验。
(9)故障信息再现。原则上应当可以将故障录波器记实数据经由过程实验装配予以再现输出，但这中心也需要进行数据文件的翻译(幅值定标)。如国内故障录波器每周只记实20点，就要用等距插值法将它转为每周180点(对JJC—1H实验装配而言)，对逐点传送的实验装配，可边插值边送数，使输出更细腻。对于压缩存储的文件，更要妥帖处置。
参考文献
[1]国内外继电庇护微机实验装配.JJC—1H/CMCMC156/CMA56/VENUS330/FREJA300/MRT—0202B/3100D产物说明书，2003
|