第二章继电保护测试仪及测试技术

继电保护装置检验与调试四川电力职业技术学院电气工程一系第二章继电保护测试仪及测试技术继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术第一节继电保护测试装置一、继电保护测试仪的发展介绍继电保护测试仪经过十几年的发展，经历了四代的历程。（一）、第一代继电保护测试仪：是以单片机做为智能控制器为特征的，其待征是：以单片机作为智能控制器，无后台计算机控制。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术主要特点是：1、测试装置对电气量进行实时计算的速率为每周波30～60点、因此，该类测试装置输出信号的幅值、频率、相位的精度不够。2、由于单片机计算能力的限制，其数学模型简化、故障数据产生方式简单。3、能叠加二次谐波，不能叠加直流衰减，不能连续变化频率。4、采用LCD显示，人机界面不够友好。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（二）、第二代微机测试仪：是以Pc机作为智能控制器，采用D0S操作系统为特征的。主要特点是：继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术1、测试装置对电气量进行实时计算输出的速率为每周波100一200点。其输出精度高、输出信号频率带宽指标高。2、借助于PC机的操作系统，测试装置在软件方面具备手动、自动测试各种类型继电器的定值和特性。还可进行高压线路保护装置的整组试验，模拟各种类型的瞬时、永久及转换性故障的暂态过程和模拟开关跳闸及重合全过程的功能，另外还具有模拟系统振荡功能。3、功率放大器的输出端都设有变压器，可以真实地模仿突然短路时的非周期电流，放大各种暂态波形，可以考验保护设备在短路暂态过程中的工作性能。4、能叠加2—10次谐波；能叠加非周期分量；某些型号测试装置能连续变化频率；精度能达到0．5级。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（三）第三代微机测试仪：以Widows软件为界面，PC机与主机串口通信的第三代继电保护测试装置进入市场。有较好的软件界面，并可方便地使用Windows资源如word、Excel编辑报告等，可扩展电压、电流插件完成较多复杂试验。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（四）第四代微机测试仪：采用高性能的数字信号处理器(DigtalSignallProcessor，简称DSP)与后台计算机构成主从式计算机系统，并融合了测试、显示、记录、报告生成、数据库管理、通信等多项功能的综合性继电保护测试系统。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术主要优点如下：1、具有16位及以上的数模(D/A)转换精度。测试装置的暂态响应速度和幅频特性好。2、采用高性能三相电压、电流发生器，输出波形光滑真实。3、具有多通道电压、电流示被器以及多相电流、电压表计和多通道电压、开关量录波器，无需再增加其他外围设备即可完成继电保护测试。4、能较准确地进行数据回放，能准确模拟故障的暂态过程。5、能叠加按时间常数衰减的非周期分量、叠加谐波分量、模拟振荡及简单的暂态仿真试验等，能实现连续变频。6、具有继电保护测试辅助专家系统及保护装置数据库。将保护对象、保护配置、定值单、测试项目保存在数据库。7、能获得网络化远程持术支持。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术二、继电保护微机测试装置功能及要求《继电保护微机型试验装置技术条（DL/T1624—1997）对继电保护试验装置（即继电保护测试装置）的各项技术性能和指标提出明确的要求。（一）信号产生对于用PC机作为控制器的测试装置，其电压、电流信号由计算机计算产生，并由前置机向被测保护装置输出电压、电流信号，对其要求如下：1、应能利用计算机强大的运算功能可以完成一些复杂的数学运算，从而可实现一些复杂的试验过程。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术2、测试装置输出的模拟量信号应保证在额定负载以内的电流、电压信号的幅值具有良好的可调范围及分辨率，尤其对于较大幅值及微小幅值的输出信号，并满足精度要求。3、测试装置输出的模拟量信号应保证在额定负载以内的电流、电压信号的频率具有一定的可调范围（0～1000Hz），电压、电流的各相应能独立可调，并保证分辨率。4、输出电流、电压信号的总谐波畸变率（周期性交流量中含有的第n次谐波分量的方均根值与其基波分量的方均根值之比）应满足要求，以保证波形不失真。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术5、交流电流源与交流电压源的输出应具备良好的同步性，在模拟短路故障时，电流与电压输出的不同步时间应不大于l00μs。6、输出电流各相之间、输出电压各相之间、输出电流与输出电压各相之间的相位控制的范围及准确度应满足要求。7、输出电压信号与电流信号的带负荷能力应满足要求。对于电流源输出5A时应达到75VA，输出30A时应达到450vA。在短时间输出无电流时，内部功率器件温升低，从而保证可靠性。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（二）暂态特性对于暂态分量作为判据的保护装置，在试验中需要模拟和确定电流突变量、电压突变量、频率突变量、阻抗变化量。因此测试装置所输出的突变量的上升速率（响应速度）即测试装置的暂态特性应满足要求。相关规程要求输出电压和输出电流的暂态响应时间应不大于200μs。采用新一代DsP数字信号处理技术，暂态响应时间可控制在100μs以内。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（三）试验装置接口1、控制被试继电器、保护及安全自动装置的开出量接口在电气上应相互隔离，不少于4对；遮断容量应不低于250v、0、3A（直流），并能由测试人员自定（可编程）开出量逻辑关系的功能。2、检测被试继电器、保护及安全自动装置动作行为的开入量接口在电气上应相互隔离，不少于8对，各开入量的输入阻抗不低于10k，最大承受输入电压不低于250v（直流），能同时适应不同幅值与极性的带电触点或空触点的开入量，并能提供由试验人员自定（可编程）开入量逻辑关系的功能。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（四）直流输出试验装置应具备测试中间、时间继电器所需的辅助直流电源，其输出电压幅值的可调范围及分辨率、输出电压幅值的准确度、输出电压的纹波系数及带负载能力都应满足标准的要求，在额定工作条件下应能连续输出。（五）时间测量试验装置检测被试继电器、保护从安全自动装置动作时间的测量范围、分辨率及准确度应满足要求。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（六）测试功能1、试验装置应能根据需要，设定为人工测试方式与自动测试方式。2、可设定测试模式为标准测试模式或专用测试模式或者用户自定模式。3、试验装置应能设定动作特性搜索方式为模拟暂态故障时的动作特性搜索方式或模拟稳态故障时的动作特性搜索方式。4、试验条件、参数的设定。试验装置应能对以下试验条件及参数进行设定：继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术①多种故障类型；②故障有关的各种时间参数；③整定值及允许误差参数；④模拟接地故障零序补偿系数及有关网络参数；⑤模拟故障过渡电阻参数；⑥模拟转换性故障的转换相别及转换性故障电流参数；⑦模拟功率倒向故障电流参数；⑧模拟电压、电流、频率变化率所需幅值与时间变化范围参数；继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术⑨稳态交流量叠加直流分量的初始值及范围；⑩叠加谐波分量的次数、幅值和相位；⑾检测被试继电器、保护及安全自动装置动作行为的开人、开出量及其逻辑关系；⑿合闸相位控制方式；⒀计时方式。（七）故障再现功能将数字式故障录波器所记录的典型的故障波形或是通过EMTP暂态计算程序获得的计算数据，或者是将动模试验过程记录下的各种试验项目及其波形编辑成仿真和保护试验专用的数据库。通过测试装置输出再现当时故障。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（八）报告管理测试报告的管理是调试工作的一个重要环节，对试验装置的要求报告管理要求是：①提供经试验人员确认的有关被试继电器、保护及安全自动装置的检验项目、试验条件及测试程序清单；②提供打印测试数据和特性曲线功能；③测试完毕自动生成测试报告和有关特性曲线图表；④为保证测试数据的真实性，测试得到的所有数据应不能修改；继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术⑤对被试继电器、保护及安全自动装置测得的整定误差超标数据自动标注识别符号；⑥对在异常工作状况下所侧得的数据自动标注识别符号；⑦测试报告和数据应能调入常用文字处理软件，给用户提供测试报告格式再编辑的条件。（九）自检及异常工况报警功能①开机时应能进行整机功能自检；②开机时应能进行各相电流、电压源的准确度校检；继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术③电流源输出端开路就能报警；④电压源输出端短路应能报警；⑤检测过程中电流、电压源（含使用叠加谐波功能和叠加直流电压、电流功能）准确度超标应能报警；⑥检测过程中电流、电压源（含使用叠加谐波功能和叠加直流电压、电流功能）输出波形失真报警。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术三、微机型继电保护测试装置现状及发展趋势（一）便携式发展测试装置多采用单机箱，测试仪的重量约为17—25kg不等，且向小体积、轻重量、便携带的方向发展。如奥地利OMICRON公司的CMC—156装置。（二）优化的人机界面测试装置软件采用了windows视窗界面，国产的Pw系列、MRT系列、DSF系列测试装置的界面设计也考虑了我国电力系统的实际需要及现场人员的工作习，使用十分方便。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（三）高精度高速CPU及DSP技术的发展及高精度高速度的D／A转换使数据处理速度越来越快．输出信号精度不断提高，响应速度不断提高，国产Pw系列测试仪能达到32位的波形精度。（四）功能强大采用“数据回放”的方式实现的暂态仿真可以模拟线路、变压器内部各种故障，精确模拟故障的暂态过程，能够完成动模试验的测试项目，测试的真实性高。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（五）测试手段由开环测试向闭环测试发展，由手动测试向自动测试发展。在测试过程中．测试仪以较高的采样速率对模拟量输出通道和开关量输入通道进行采样。采样值不断存储于数据存储区中。（六）GPS的应用结合全球定传系统（GPS）技术的应用，多种测试仪都能实现对于双端保护的暂态试验。（七）模块化发展由集成型的测试装置向模块化的测试装置发展，如美国MEGGER公司MPRT一8430型测试装置。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（八）向绿色环保方向发展某些微机保护测试仪目前己能做到无电磁污染，在用于测试上作时不干扰正在运行的保护及仪表设备的正常运行。这一点对于220kv和500kv等采用大量数字式保护、仪表和通信设备的变电站显得更为重要。四、测试仪使用的注意问题（1）禁止带电插拔数据电缆，连接数据电缆之前先关闭计算机和测试仪主机电源。（2）为防止测试仪运行中机身感应静电，试验之前先通过接地端将主机可靠接地。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（3）36V以上电压输出时应注意安全，防止触电事故的发生。（4）禁止外部电压和电流加在测试仪的电压、电流输出端。试验中，务必防止被测保护装置上的外电压反馈到测试仪的输出端而损坏测试仪。（5）为保证测试的准确性应将保护装置的外回路断开，且将电压的N与电流的N在同一点共地。（6）主机前后部或底部留有通风的散热槽。为确保装置正常工作，请勿堵塞或封闭散热风槽。（7）切勿将装置露天放置而被雨水淋湿。继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术（8）主机采用进口机箱，不用时要及时放入外包装箱内。清洁箱体时，先将电源插头拔下，再用清洁剂或湿布小心擦洗。小结1、重点掌握继电保护微机测试装置功能及要求2、重点掌握测试仪使用的注意问题作业1、使用测试仪应注意的问题有哪些？继电保护装置检验与调试第二章继电保护仪及测试技术第二节微机保护测试技术一、继电保护测试中存在的问题（1）各种微机保护装置以其特有的“智能”，能更准确地捕捉电力系统故障，实现各种复杂的保护功能。对于微机保护的试验，要求测试装置能较真