继电保护配置

继电保护配置研究摘要：本文从继电保护校验要求、电子线路结构剖析、计算机软件配备等角度，通过调查、试验的方法，对目前国内外继电保护微机型试验装置的优缺点作了对比，供使用者选择时参考。关键字：继电保护配置人机对话试验装置1引言随着新型继继电保护装置置，特别是微微机保护的推推广应用，对对测试技术有有了更高的要要求，涉及计计算机自动测测试等先进技技术的继电保保护微机型试试验装置已成成为不可缺少少的专用设备备。为此，电电力部已颁发发了“继电保护微微机型试验装装置技术条件件”，使选择试试验装置有了了依据。有的的省电力试验验研究所对进进口和国产继继电保护试验验装置进行了了测试，并公公布了各种试试验装置的对对比结果。本本文从智能电电子仪器的原原理和继电保保护试验校验验要求的综合合角度，简述述目前国内外外继电保护微微机型试验装装置的技术性性能及检验方方法。2试验装置的的电子线路结结构特性微机型试验验装置是由人人机对话设定定输入电流、电电压的参数，由由程序控制信信号源指导电电子线路、D/A转换、功率率放大，输出出具有一定功功率的三相电电流、电压送送给继电保护护装置，同时时接受继电保保护装置的反反馈信息，作作出系列响应应，予以记录录，以达到自自动测试结果果，并将结果果以文字、图图表打印报告告。2.1人机对话国产的试验验装置具有汉汉字菜单，进进入各种专用用试验程序，程程序界面友好好，并有帮助助菜单。进口口试验装置则则为英文界面面。2.2参数设定通过屏幕画画面直接输入入或修改参数数，一般试验验装置在出厂厂前必须调整整好，使得输输出的电流、电电压信号就是是设定的数值值。由于试验验装置在自动动测试过程中中(如二分法渐渐近)都是电流、电电压突变，一一般没有用仪仪表监测。在在日后的试验验中，不论装装置工况如何何，就认定设设定值就是输输出值。这里里就存在一个个大问题，一一旦负载阻抗抗较大，输出出波形削顶或或产生自激振振荡或功放回回路参数有了了变化，使输输出值和设定定值有误差，就就会造成继电电保护误整定定。现将国内内外装置中解解决这些问题题的几种办法法分述如下。(1)瑞典OMICRONCMC156采用A/D测量自动反馈修正。它的优点是当功放级尚未饱和时能提高精度。如负荷阻抗较大，功放级饱和后，自动反馈修正的误差反而会变大，但试验装置在误差超标时能在计算机屏幕上告警。(2)江西华东电力仪器厂JJC—1H采用专有的失真判别措施，相当于用电路比较信号源和输出是否一致的办法。若输出电流、电压的有效值与计算机设定值误差超过3％时，就发出音响告警，超过5％时延时关机，并指示误差相别，避免错误整定。JJC—111试验装置设有电流、电压回路的开路、短路保护，失真判别措施还加强了电流、电压电源的开路、短路保护。这是国内其它试验装置所不具有的。2.3程序控制信号源目前大多数的试验装置都是由数据通讯线将微机中已计算的瞬时值数据传往D/A，产生信号源，有的是逐点传送，有的是批处理传送，这对试验波形每周分隔的点数有很大关系。北京威特MRT—02B、广东昂立的3100D据悉基波每周只有40个点，幅频特性很差，谐波叠加和变频试验只是定性地，而非定量地进行测量，在这两个项目中输出的试验值与计算机整定值有误差。江西华东电力仪器厂JJC—1H试验装置为无变压器输出，基波每周点为180点，幅频特性大为提高。在叠加2、3、5、7次谐波时，其谐波输出值和计算机设定值的误差不超过3％。从计算机逐点传送、通讯握手所需机时考虑，每周180点也已到了极限，否则要增加硬件存储器，实行批处理传送。但逐点传送也有它的好处，能仿真输出长过程的故障信号。国外试验装置都保证任何频率下海周的点数有256点，送出的波形十分光滑，幅频特性很好。在20次谐波时，其和计算机设定值的误差均在3％以下，因而做单频率的试验时，效果特好。由于采用批处理传送需要前置存储器，而前置存储器容量有限，在故障仿真时，仿真信息的长度就有限制。国外试验装置容量偏小，增加容量需要增设功率放大器，增加体积重量，选择时要考虑应用场所。2.4数模变换D/A数模变换一般都采用12位或以上。在阻抗元件试验中，电压信号可能降得很低，这时信号源的D/A的有效位数就减少，影响波形的台阶数。如考虑叠加谐波的幅值裕度，一般相电压取80V是适宜的。零序电压3Uo一般应设计为100V。2.5功率放大级目前有两种设计。一种是经变压器输出，好处是通过变压器进行阻抗匹配，充分发挥功放管的容量，缺点是不能传送非周期分量，暂态响应和幅频特性都不好；另一种是无变压器输出，暂态响应好，且高电压、大电流功放管的价格低。使用无变压器输出已是目前的趋势。功放级设计有很多的关键技术，与制造厂家硬件投入有关。对试验装置而言，电压级的功放一般都能满足，而电流级功放容量要求最大，功放级的功放管参数选得高低不同，厂家提供容量的表达是不同的，下面只比较电流功放级的容量。(1)江西华东电力仪器厂JJC—1H参数为：最大输出功率300VA/相，电流30A/相时，输出到负载上的不失真电压为10V。当环境温度20℃时，30A电流允许持续5min，这个指标目前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，此时允许长期工作。在现场用JJC—1H校验故障录波器的电流时，可同时串24个CT，而同样条件下昂立3100—D试验装置只能串6个CT，可见前者带载能力较大。(2)瑞典CMC156、OMICRON、CMA156带功放装置后的参数，经江苏省电力试验研究所测定：最大输出功率为150VA/相，电流0～15A/相时，输出到负载上不失真的电压都为10V；电流20A/相时，输出到负载上允许的电压为6.25V；电流30A/相时，输出到负载上的允许电压只为3.85V；电流50A/相时，输出到负载上的允许电压只为1.413V。当环境温度20℃、50A/1.4V时允许8min。必须注意，当电流超过15A时，功放级的限制是由于热负荷的原因，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达到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，长期允许工作电流10A/相以下。当输出电流大于10A/相时，试验时间不宜超过10s，说明功放级的热容量不足。2.6自动加载测试根据继电保护测试项目的要求，试验装置能按设定程序输出电流、电压，自动寻找动作边界。如差动继电器助磁特性试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找动作边界。如直流助磁电流选择20A，交流动作电流将接近30A，因而大电流下的允许持续时间是不宜太短的。有的装置在上述工况下测试会发生中途超温停机，使自动寻找边界过程不能完成。2.7继电保护的反馈信息继电保护反馈信息有多种，如空接点、电位式、脉冲式，还有正、负极性之分。早期的试验装置智能判别很差，需要用改变硬件开关位置来约定反馈信息的处理，操作不便。目前，国内大多数装置也同国外装置一样，已做到自动智能判别，十分方便。选择试验装置时，同样要注意这个特点。2.8试验数据处理距离保护动作区试验是通过自动二分法渐近寻找动作边界，得到一系列测试结果，并在屏幕上绘制这些测试点。目前有很多试验装置不能用智能拟合的办法来绘制动作区曲线，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多少误差。江西华东电力仪器厂JJC—1H微机继电保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、差动保护的助磁特性曲线等的智能拟合程序，尤其是试验叠加谐波对阻抗元件动作区的影响时，该程序能描绘非圆曲线的动作区，并形成一页完整的试验报告(见图1、图2)图1谐波对阻阻抗继电器动动作区的影响响图2差动继电电器比率制动动特性3如何在实验验室测试试验验装置的性能能在实验室测测试，往往没没有复杂的继继电保护，但但有较多的仪仪表和测试装装置。3.1幅频特性测测试较为简单的的方法是用双双线示波器观观测。令试验验装置在叠加加谐波状态，其其中一相送工工频电压U1，另一相送送高频电压Un，计算机设设定它们幅值值相等，即U1=Un。如果幅频频特性很好，在在示波器上这这两个不同频频率的波形应应有相同的高高度。国外装装置在高频频频率为1000HHz时，两个波波形的幅值是是一样高，从从高频波形看看曲线依然光光滑，说明信信号源波形每每周的点数是是很多的。由由于没有阻容容平滑，幅频频特性很好。江江西华东电力力仪器厂JJC—1H试验装置每每周点数为180点，在在高频频率为为350Hz以下时，两两个波形的幅幅值是一样高高。北京威特特MRT—02B试验装置，由由于每周点数数只40点，采用了了较大的阻容容平滑措施，因因而幅频特性性很差，在5次谐波时，其其幅值对计算算机设定值的的误差都已达达到了50％以上。3.2线性和精度度测量继电保护试试验主要保证证50Hz下的线性和和精度，这可可用一般的电电流、电压表表对其进行校校验。对电流流精度的校验验，应让试验验装置从大电电流往下逐点点试验，有利利于那些热容容量不足的装装置避免过热热。由于D/A的位数有限限，要注意小小电压时的精精度，对电流流只需校核0.2～30A范围。OMICRRONCMCC156由于采用A/D反馈自动修修正精度，故故精度和线性性均很好。欠欠缺的是输出出容量较小，往往往在小电压压和小电流时时，试验装置置由于D/A的位数少，失失真度会偏大大。这一点对对微机保护影影响不大，由由于在小电压压和小电流时时，其微机保保护的AD采样的位数数也减少，读读入的精度也也降低，输出出波形的台阶阶化对测距的的影响还不少少。国内试验装装置在工频时时的精度一般般都很好，但但在小电压下下的精度要差差些，原因是是A/D位数减少。3.3带载能力用示波器配配合负载电阻阻测量试验装装置在输出波波形不失真下下的带载能力力时，必需同同时指出送多多大电流和其其输出波形不不失真的的最最大电压。带带载能力测试试是重要环节节，要求可调调的负载电阻阻阻值在1Ω以下，通流流能力在30A。一般不易易找到合适的的可调电阻器器，可用几个个电抗变压器器串联来代替替，测量的结结果如表1。当通30A时，江西JJC—1H输出不失真真电压为10～11V，新加坡VENUSS330输出不失真真电压为3.8V，显然前者者带载能力要要大得多。3.4叠加谐谐波能力用谐波仪测测试试验装置置叠加谐波的的能力同时可可考核精度和和幅频特性。国国外装置由于于幅频特性好好，其谐波合合成都很好。江江西JJC—1H其谐波合成成效果也好，送送台阶波时，它它的响应也很很快。对无变压器器输出的试验验装置，可用用示波器观测测试验装置输输出方波和台台阶波的能力力。3.5差动继电器器的助磁特性性试验该项试验是是考核试验装装置能否自动动进行测试，并并如何处理试试验结果的简简便方法。3.6阻抗继电器器动作区试验验该项试验也也是考核试验验装置能否自自动进行测试试，并如何处处理试验结果果的简便方法法，用以判明明其有否叠加加谐波或自动动描绘拟合曲曲线的能力。3.7阻抗继电器器的精工电流流试验该项试验是是考核试验装装置进行动态态测试的能力力。如果暂态态响应不好，两两次精工电流流测量的结果果相差会较大大，特别是在在小电流下的的情况更是如如此。这就要要分析是保护护装置的暂态态分散还是试试验装置暂态态特性所引起起的。同时要要考核精工电电流拟合绘线线的结果，尤尤其是数据分分散的情况下下，拟合绘线线是否会产生生不合理的振振荡，以此考考核绘图软件件的质量问题题(图3)。国内外继继电保护微机机型试验装置置的性能比较较见表1。图3精工电流流曲线拟合4软件菜单设设计的审查软件丰富与与否，也是对对试验装置的的选择条件。一一般来说，常常用软件都应应具备如下内内容：(1)三相电流、电电压能任意设设定初始值、故故障值；能叠叠加谐波；能能设定各段状状态时区的长长短；能智能能判别继电保保护反馈接点点的信息；能能按一定的模模式，自动寻寻找继电器临临界动作值。如如保持电流和和角度不变的的情况下，按按二分法改变变电压幅值，寻寻找阻抗元件件的临界动作作值。也可保保持电流和电电压不变，让让电压、电流流之间的角度度连续变化，看看继电器进入入动作区域的的角度范围。它它可用于测量量上抛圆特性性的阻抗继电电器，也可测测量方向继电电器的动作区区。(2)三相电流、电电压源能独立立变频，也可可根据需要改改变。如做差差动保护助磁磁特性试验时时，其中一相相送直流电流流，另一相送送交流电流。如如做差动继电电器的谐波制制动特性时，A相送谐波电电流，B相送50Hz电流。新加加坡VENUSS330却没有做到到分相独立变变频。(3)三相电流、电电压也可根据据输入的线路路参数R、X和选择的故故障类型来自自动计算产生生。这一点FREJAA300做得较好，它它可以输入R、X；或Z、Φ；或I、Z；或U、I；或U、Φ等任何一种种方式，据此此产生故障信信息。(4)三相电流、电电压的谐波不不能随意叠加加。因为一旦旦基波电流、电电压已设定，相相当于线路的的参数R、X已确定。如如果谐波电流流先随意设定定，则谐波电电压就必须满满足参数R、X的制约。(5)三相电流、电电压要能设定定多段状态的的时区。如正正常态、故障障态、非全相相态、重合于于故障态、切切除后态，以以便能校验综综合重合闸的的动作情况。(6)三相电流、电电压要能模拟拟复杂故障转转换。如正常常态、单相接接地故障态15ms(可调)后，再转两两点接地故障障态，这种设设定是考核微微机保护对转转换性故障的的响应方式的的需要。因为为前15ms是单相接地地故障，其后后是两点接地地故障，故障障距离计算的的公式对单相相接地和两点点接地故障的的计算是不一一样的。微机机保护此时面面临的问题是是，在一个周周波的数据是是混淆数据，它它究竟按哪个个公式计算或或是再等待，还还是混算?由于新型的的继电保护复复杂，它的内内核不是很清清楚，究竟在在运行中它的的表现如何?继电保护微微机型试验装装置要肩负此此考核