微機繼電保護測試儀頻率及高低周試驗

“頻率及高低周試驗”測試模塊主要是用來(lái)測試低周減載和高周切機等保護的各項功能。根據其功能，將這個(gè)模塊分成了六個(gè)測試單元。

l 測試項目全面，包含了幾乎所有的頻率及高低周保護

l 頻率可以下滑進(jìn)行低周減載測試，也可以上滑進(jìn)行高周試驗

 第一節   界面說(shuō)明

1. 測試項目

   有“動(dòng)作頻率”、“動(dòng)作時(shí)間”、“df/dt閉鎖”、“dv/dt閉鎖”、“低電壓閉鎖以及“低電流閉鎖”等六個(gè)測試項目。根據需要，可以選擇其中的一個(gè)或者多個(gè)進(jìn)行試驗。選擇多個(gè)測試項目時(shí)，在一個(gè)測試項目測試完畢后，會(huì )彈出相應對話(huà)框提示是否進(jìn)行下一個(gè)測試項目。

   測試對象名稱(chēng)中包含“低周保護”、“頻率繼電器”、“差頻繼電器”、“低頻繼電器”以及“高頻繼電器”五種繼電器。默認情況下選擇“低周保護”。其下拉菜單如圖所示：

2. 試驗參數

（1）頻率變化前延時(shí)

在變量的每個(gè)變化過(guò)程中，裝置先以額定頻率50Hz輸出，維持至“頻率變化前延時(shí)”結束，然后再開(kāi)始變化。該項在有些保護測試是非常有用，可以用來(lái)等待保護頻率閉鎖后解除閉鎖。

（2）測試間斷時(shí)間

每一次試驗結束后裝置將停止輸出至“測試間斷時(shí)間”結束，再進(jìn)入下一次試驗。

（3） 整定值

各測試功能頁(yè)中均有整定值輸入框，這些整定值大多在試驗期間并不起作用，只是在試驗后起到參考對比作用。根據需要自行設定“允許誤差”。試驗測得的“測試值”與“整定值”進(jìn)行比較后，得出一個(gè)相對誤差，從而反映保護的性能。

3. 動(dòng)作頻率

動(dòng)作頻率測試范圍：

動(dòng)作頻率測試范圍的測試始值和終值均應設置在動(dòng)作頻率附近。測試始值應大于保護整定動(dòng)作值，測試終值小于整定動(dòng)作值，

動(dòng)作頻率的測試方法：測試時(shí)頻率分兩階段變化：開(kāi)始以50Hz輸出，經(jīng)過(guò)變化前延時(shí)后，先按所設定的df/dt均勻下滑（或上滑）至測試始值頻率，然后按設定的步長(cháng)以一定時(shí)間間隔逐格降低（或上升）頻率，在該過(guò)程中如保護動(dòng)作，則測出動(dòng)作值。如未動(dòng)作，當變化至測試終值，即認為保護不會(huì )動(dòng)作而結束該項目測試。

這里逐格變頻的時(shí)間間隔是根據整定的動(dòng)作時(shí)間自動(dòng)確定的，該時(shí)間間隔比整定動(dòng)作時(shí)間長(cháng)0.2S。故整定動(dòng)作時(shí)間應設置正確，以保證在變化時(shí)間間隔內保護有足夠時(shí)間可以動(dòng)作。

做低周減載試驗一般測試范圍小于50Hz，做高周切機試驗一般測試范圍大于50Hz。

例如：已知低周動(dòng)作值為48.5Hz，可以設定測試范圍為48.7—48Hz，步長(cháng)為0.05Hz。測試始值和終值不能設置得太小（一般應不低于45Hz），否則保護將閉鎖。

4. 動(dòng)作時(shí)間 

動(dòng)作時(shí)間測試的方法：頻率從始值（一般為50Hz）下滑至終值并等待動(dòng)作。該終值應略小于動(dòng)作頻率值以確保裝置動(dòng)作，但測試動(dòng)作時(shí)間的計時(shí)器是從所設定的“開(kāi)始計時(shí)點(diǎn)的頻率”處開(kāi)始計時(shí)，故該值若有偏差將影響時(shí)間測量精度。試驗過(guò)程見(jiàn)右圖。

   開(kāi)始計時(shí)的頻率點(diǎn)

測動(dòng)作時(shí)間時(shí)，應特別注意正確設置“開(kāi)始計時(shí)點(diǎn)的頻率”。一般設置為裝置整定的動(dòng)作頻率，或測試出的準確動(dòng)作頻率值。

5. df/dt閉鎖

（1） df/dt測試范圍

測試“df/dt閉鎖值”時(shí)，在此范圍內逐點(diǎn)進(jìn)行試探測試，每次測試時(shí)都從頻率始值下滑（或上滑）至終值，下滑（或上滑）的df/dt值在該范圍內逐點(diǎn)變化，試探至某一輪試驗至保護動(dòng)作，則測出此時(shí)的df/dt閉鎖的邊界值。

因為保護在大于整定的df/dt值下滑時(shí)閉鎖，所以，一般變化始值應設置為大于保護整定的閉鎖值，變化終值應設置為小于保護整定的閉鎖值，即測試保護從不動(dòng)作到動(dòng)作，測出保護的df/dt閉鎖值。

（2）頻率變化范圍

每輪試驗頻率從始值下滑（或上滑）至終值。始值一般為50Hz，變化終值不能設置太小，因為一般裝置都有一個(gè)固有的“閉鎖頻率”，頻率太低了，裝置將會(huì )被閉鎖不出口。

注意：

做該試驗時(shí)頻率變化前延時(shí)一般不能太小，以使保護有足夠時(shí)間解除閉鎖狀態(tài)。

6. dv/dt閉鎖

   這個(gè)測試頁(yè)與上文中的“df/dt閉鎖”很相似，區別在于每輪測試變化的是dv/dt值。下面只對它們的不同點(diǎn)做介紹。

（1） dv/dt測試范圍

測試“dv/dt閉鎖值”時(shí)在此范圍內逐點(diǎn)進(jìn)行試探測試，每次測試時(shí)電壓都從電壓變化始值下滑至終值，下滑的dv/dt值在該范圍內逐點(diǎn)變化，試探至某一輪試驗如果保護動(dòng)作，則測出dv/dt閉鎖的邊界值。

因為裝置在大于整定的dV/dt閉鎖值時(shí)處于閉鎖狀態(tài)，所以，一般變化始值應設置為大于裝置整定的閉鎖值，變化終值應設置為小于裝置整定的閉鎖值。即試驗從裝置不動(dòng)作做到動(dòng)作，從而測出裝置的dv/dt閉鎖值。

（2）電壓變化范圍

為了模擬電壓下降的過(guò)程，一般應設電壓的“變化始值”大于“變化終值”。同時(shí)，為了保證低周裝置不因低電壓而閉鎖，因此設置的電壓“變化終值”應大于裝置定值菜單中整定的低電壓閉鎖值。

（3）測試時(shí)df/dt值

在此測試單元里頻率總是按所設置的df/dt變化，因此設置df/dt時(shí)，應保證其值小于裝置所整定的df/dt閉鎖值。

7. 低電壓閉鎖

   該頁(yè)與上文中的“df/dt閉鎖”和“dv/dt閉鎖”相似。下面僅介紹不同點(diǎn)。

   電壓測試范圍

   測試時(shí)電壓在此范圍內逐點(diǎn)進(jìn)行試探測試，每輪測試時(shí)頻率變化，但電壓固定為某一值。電壓值從始值逐漸增加，至某一值時(shí)裝置解除閉鎖正確動(dòng)作，則該值即為低電壓閉鎖邊界值

   由于裝置在電壓小于閉鎖值時(shí)處于閉鎖狀態(tài)，故一般變化始值應設置為小于裝置整定的閉鎖值，變化終值應設置為大于裝置整定的閉鎖值。即試驗從裝置不動(dòng)作到動(dòng)作，從而測出裝置的低電壓閉鎖值。

8. 低電流閉鎖

   該測試頁(yè)與“低電壓閉鎖”試驗方法非常相似。現場(chǎng)試驗時(shí)，請參考“df/dt閉鎖”、“dv/dt閉鎖”和“低電壓閉鎖”中的使用說(shuō)明。

第二節   試驗指導

   下面僅以“低周動(dòng)作值測試”為例，詳細說(shuō)明具體的試驗方法

1. 接線(xiàn)方法

   測試儀三相電壓UA、UB、UC接保護三相電壓，測試儀UN接保護的UN；測試儀開(kāi)入量A、B分別接保護的第一輪和第二輪甩負荷開(kāi)出引線(xiàn)的一端，另一端短接后接測試儀開(kāi)入量的公共端；最后接上裝置的工作電源（如果裝置需要直流工作電源，可以從測試儀后面板的獨立直流電源引接）。

2. 選擇

   打開(kāi)“頻率及高低周保護”測試模塊，選擇“低周保護”測試對象的“動(dòng)作頻率”測試項目；

3. 設置

   切換到“動(dòng)作頻率”測試界面，設置試驗數據，如右圖所示：

（1）整定值

按照保護的定值單或保護實(shí)際整定的定值設置。該設置項在試驗期間只起參考作用，不影響試驗結果。

（2）動(dòng)作頻率測試范圍

“測試始值”必須大于保護整定動(dòng)作頻率，并且“測試終值”必須小于整定動(dòng)作頻率。“變化步長(cháng)”依據對試驗的精度要求而定，一般按默認的0.05Hz設置即可。

（3）測試時(shí)df/dt值

指頻率下降過(guò)程中第一階段的均勻變頻速率，df/dt值應小于保護整定的閉鎖值。

（4）變頻步長(cháng)

指第二階段逐格變頻的“變化步長(cháng)”，該值越小能使測試的精度越高。

（5）動(dòng)作時(shí)間

整定動(dòng)作時(shí)間。第二階段逐格變頻的時(shí)間間隔等于該值加0.2秒。該值如果設置太小，有可能會(huì )使保護在一個(gè)變頻時(shí)間間隔內來(lái)不及動(dòng)作，故該值應正確設置。

4. 開(kāi)始試驗按鈕

   檢查試驗參數均設置正確后，即可開(kāi)始試驗。試驗期間，界面上的“當前頻率Hz”欄可以觀(guān)察到當前測試儀輸出的實(shí)時(shí)頻率。測試儀未輸出電壓時(shí)，保護上的“異常”燈會(huì )亮。當測試儀輸出的頻率小于保護的“啟動(dòng)值”時(shí)，保護上“啟動(dòng)”燈亮，即啟動(dòng)低周動(dòng)作元件。

   試驗的過(guò)程如下：輸出50Hz電壓電流，經(jīng)過(guò)變化前延時(shí)——頻率以df/dt速率均勻下滑至“測試初值”——按“變化步長(cháng)”以“整定動(dòng)作時(shí)間”＋0.2秒的時(shí)間間隔逐格下降頻率并記錄是否保護動(dòng)作。

3.7頻率及高低周試驗

   功率方向及阻抗測試模塊主要用來(lái)測試電力系統中與“方向”有關(guān)的保護，例如功率方向保護、負序功率方向、零序功率方向、相間功率方向、逆功率方向、相間阻抗和接地阻抗等等，測試它們的動(dòng)作邊界、最大靈敏角，以及電壓、電流的動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作阻抗等。下面僅以“功率方向保護”為例，對這個(gè)測試模塊的各個(gè)測試單元進(jìn)行介紹，主界面如下圖所示：

l 即包含功率方向保護的各種測試項目，也可以進(jìn)行相間和接地阻抗的各項測試

l 軟件引入了“突變量啟動(dòng)”選項，能滿(mǎn)足需突變量啟動(dòng)的保護的測試要求

l 采用兩種示圖方式，使試驗的過(guò)程不再神秘抽象

l 邊界測試時(shí)，能自動(dòng)繪出兩條動(dòng)作邊界，自動(dòng)計算最大靈敏角并繪制最大靈敏線(xiàn)

第一節   界面說(shuō)明

1. 測試項目

（1）測試對象名稱(chēng)

可選擇的保護裝置類(lèi)型有“功率方向保護”、“負序功率保護”、“負序功率方向”、“零序功率”、“零序功率方向”、“相間功率方向”、“逆功率保護”、“相間阻抗”和“接地阻抗”。

（2）突變量啟動(dòng)

選擇突變量啟動(dòng)時(shí)，試驗過(guò)程中每次都是先輸出故障前狀態(tài)量，然后再輸出試驗所設定的電壓電流量，為了滿(mǎn)足某些保護對突變量啟動(dòng)的需要，此時(shí)需要設定“故障前時(shí)間”。若不選突變量啟動(dòng)，則“故障前時(shí)間”無(wú)效（自動(dòng)為0），試驗時(shí)每次直接輸出試驗所設定的電壓電流量，并且連續變化。

以“測電壓”為例，突變量的意義可以用右圖表示。點(diǎn)擊“開(kāi)始試驗”按鈕后，測試儀先輸出正常的電壓，并維持至“故障前電壓”結束；后輸出“故障電壓1”（界面上設置的故障電壓），并維持至“最大故障時(shí)間”結束；后測試儀短暫停止輸出（當“試驗間斷時(shí)間”不為0時(shí)）。

之后，測試儀再次輸出正常的電壓，并維持至“故障前電壓”結束；后輸出“故障電壓2”（變量變化了一個(gè)步長(cháng)之后的電壓），并維持至“最大故障時(shí)間”結束；后測試儀短暫停止輸出（當“試驗間斷時(shí)間”不為0時(shí)）。如此循環(huán)輸出。

這樣，測試儀的輸出總是從正常電壓100V突變到故障電壓。整個(gè)輸出變化過(guò)程如右圖所示：

2. 測邊界

自動(dòng)測試出方向性保護的兩個(gè)動(dòng)作邊界，并且自動(dòng)計算出最大靈敏角。在“顯示動(dòng)作角矢量圖”的顯示方式下，從主界面右側的圖中可以很直觀(guān)地觀(guān)察到兩條邊界線(xiàn)和最大靈敏線(xiàn)。

（1）試驗參量

選定一個(gè)電壓和一個(gè)電流輸出，其夾角Φ（U，I）在給定范圍內變化，測試出左右動(dòng)作邊界。

考慮到保護一般采用90°接線(xiàn)方式，所以測試時(shí)也一般取線(xiàn)電壓和第三相的相電流，如取電壓UAB，電流IC。有時(shí)也可以選一相電壓和一相電流進(jìn)行試驗，但一般不選線(xiàn)電流。注意，所選電壓電流的值可以設定，但未被選擇的各相電壓值均等于額定電壓，角度保持對稱(chēng)，未被選擇的各相電流均為0。

設置Φ（U，I）的搜索范圍時(shí)，首先應了解保護裝置的“最大靈敏角”的整定值，要保證設置的搜索范圍能覆蓋保護實(shí)際的兩個(gè)動(dòng)作邊界，即搜索始值和搜索終值均應設置在動(dòng)作區之外，測試儀從“非動(dòng)作區”向“動(dòng)作區”搜索。

搜索開(kāi)始時(shí)保護不動(dòng)作，當角度變化到某一值時(shí)保護動(dòng)作，即認為找到一個(gè)動(dòng)作邊界，并在圖中劃條線(xiàn)，然后立即轉換搜索方向搜索另一個(gè)邊界角（備注：此時(shí)測試儀輸出的起始角度就是所設置的“搜索終值”）。當搜索出第二條動(dòng)作邊界時(shí)，軟件再次劃線(xiàn)。在計算出最大靈敏線(xiàn)后，軟件自動(dòng)在圖中標出最大靈敏線(xiàn)。

（2）動(dòng)作角定義

根據所測試的保護類(lèi)型選擇動(dòng)作角是“試驗相夾角”、“（U0，I0）”還是“（U2，I2）”。若是普通功率方向或阻抗繼電器時(shí)選“試驗相夾角”，即所選試驗電壓電流的夾角。若是零序或負序保護時(shí)，應選（U0，I0）或（U2，I2）。

（3）矢量圖顯示

當選擇“顯示三相電壓、電流矢量圖”時(shí)，圖中顯示的是各相電壓電流的矢量圖。

當選擇“顯示動(dòng)作角矢量圖”時(shí)，圖中只顯示所選定動(dòng)作角的電壓量和電流量。如選（U2，I2），則只顯示U2和I2的值和角度。這種顯示方式，便于直觀(guān)地觀(guān)察到動(dòng)作邊界的搜索過(guò)程。

3. 測電流

測動(dòng)作電流的方法是：電壓和夾角固定，電流由小到大按步長(cháng)遞增，直到保護動(dòng)作，測出動(dòng)作電流值。試驗中Φ（U，I）夾角一般應設置為保護的最大靈敏角。如右圖所示：

試驗時(shí)，選取一個(gè)線(xiàn)電壓，為非變量；選取第三相電流，為變量。電流的變化范圍應包含保護的整定動(dòng)作電流。軟件對角度的定義是：電壓超前電流的角度為正。所以設置角度時(shí)應注意正、負角。一般，當角度為最大靈敏角或接近最大靈敏角時(shí)，保護動(dòng)作最靈敏，測出的動(dòng)作電流也趨于一個(gè)定值。當設置的角度接近兩個(gè)動(dòng)作邊界或稍微超出邊界，測出的動(dòng)作電流可能偏大或不動(dòng)作。

4. 測電壓

測動(dòng)作電壓方法是：電流和夾角固定，電壓由小到大按步長(cháng)遞增，直到保護動(dòng)作，測出動(dòng)作電壓值。試驗中Φ（U，I）夾角一般應設置為保護的最大靈敏角。

試驗時(shí)，選取一相電流，為非變量；選取另外兩相的線(xiàn)電壓，為變量。電壓的變化范圍應包含保護的整定動(dòng)作電壓。軟件對角度的定義是：電壓超前電流的角度為正。所以設置角度時(shí)應注意正、負角。一般，當角度為最大靈敏角或接近最大靈敏角時(shí)，保護動(dòng)作最靈敏，測出的動(dòng)作電壓也趨于一個(gè)定值。當設置的角度接近兩個(gè)動(dòng)作邊界或稍微超出邊界，測出的動(dòng)作電壓可能偏大或不動(dòng)作。

5. 測動(dòng)作時(shí)間

測動(dòng)作時(shí)間的方法是：直接給保護加一個(gè)動(dòng)作電壓和動(dòng)作電流，并且電壓與電流的夾角應設置在動(dòng)作區內，最好是靈敏角。保護動(dòng)作即記錄下動(dòng)作時(shí)間。

6. 測阻抗

測動(dòng)作阻抗的方法與上面的“測電壓”、和“測電流”很相似，也是通過(guò)單獨改變電壓或電流使保護動(dòng)作。所不同的是，該單元記錄的是保護的動(dòng)作阻抗值，而不是動(dòng)作電壓或動(dòng)作電流。如下圖所示：

Φ（U，I）的夾角要保證在保護動(dòng)作區內，一般取最大靈敏角。

阻抗值是根據動(dòng)作時(shí)的電壓電流值計算得出的，注意如果是接地阻抗時(shí)，要考慮零序補償系數的問(wèn)題，這種情況必須正確設置零序補償系數，默認值為0.667。

第二節   試驗指導

1. 微機保護對角度的定義

一般，微機保護對角度的定義為：電壓超前電流的方向為正，反之為負。并且，常常默認電壓的角度為0°，即電流的角度是以電壓為參考的。右圖所示為某功率方向保護的動(dòng)作特性。其最大靈敏角為－45°，兩個(gè)動(dòng)作邊界分別為：－135°≤Φ≤45°。這與X/Y坐標里的角度概念正好相反。

圖中，陰影部分為保護的動(dòng)作區，對應著(zhù)兩個(gè)動(dòng)作邊界：45°和－135°。試驗設置試驗參數時(shí)，應保證兩個(gè)搜索邊界分別大于45°和小于－135°，也即在非動(dòng)作區。然后將由非動(dòng)作區向動(dòng)作區搜索。

2. 動(dòng)作邊界的搜索

在測試保護的最大靈敏角時(shí)，若不知道其實(shí)際的動(dòng)作邊界，可采用以下方法進(jìn)行探求：

將“測邊界”頁(yè)面中的“Ф（U，I）搜索范圍從”設置為0°，開(kāi)始試驗。若保護不動(dòng)作，再將該參數該為30°，以次類(lèi)推。假設當Ф（U，I）為20°時(shí)保護不動(dòng)作，在0°時(shí)動(dòng)作，則說(shuō)明保護的一條動(dòng)作邊界在0°～20°之間。用同樣的方法找出保護動(dòng)作的另一條邊界的大致范圍，假設為－130°～－120°。

在軟件界面上設置搜索角時(shí)應注意，軟件總是從“Ф（U，I）搜索范圍從”這個(gè)角度開(kāi)始按步長(cháng)增加，測試出一條動(dòng)作邊界后，再從“到”這個(gè)角度開(kāi)始按步長(cháng)減小。所以，假設“Ф（U，I）搜索步長(cháng)”設置為1°（正值），則以上面的數據為例時(shí)，“Ф（U，I）搜索范圍從”應設為-130°，“到”應設為20°。