繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置

     1 引言

　　 隨著新型繼電保護(hù)裝置，特別是微機(jī)保護(hù)的推廣應(yīng)用，對(duì)測(cè)試技術(shù)有了更高的要求，涉及計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)試等先進(jìn)技術(shù)的繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置已成為不可缺少的專用設(shè)備。為此，電力部已頒發(fā)了“繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置技術(shù)條件”，使選擇試驗(yàn)裝置有了依據(jù)。有的省電力試驗(yàn)研究所對(duì)進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置進(jìn)行了測(cè)試，并公布了各種試驗(yàn)裝置的對(duì)比結(jié)果。本文從智能電子儀器的原理和繼電保護(hù)試驗(yàn)校驗(yàn)要求的綜合角度，簡(jiǎn)述目前國(guó)內(nèi)外繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置的技術(shù)性能及檢驗(yàn)方法。

2 試驗(yàn)裝置的電子線路結(jié)構(gòu)特性

　　 微機(jī)型試驗(yàn)裝置是由人機(jī)對(duì)話設(shè)定輸入電流、電壓的參數(shù)，由程序控制信號(hào)源指導(dǎo)電子線路、D/A轉(zhuǎn)換、功率放大，輸出具有一定功率的三相電流、電壓送給繼電保護(hù)裝置，同時(shí)接受繼電保護(hù)裝置的反饋信息，作出系列響應(yīng)，予以記錄，以達(dá)到自動(dòng)測(cè)試結(jié)果，并將結(jié)果以文字、圖表打印報(bào)告。

2.1 人機(jī)對(duì)話

　　 國(guó)產(chǎn)的試驗(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。進(jìn)口試驗(yàn)裝置則為英文界面。

2.2 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(hào)就是設(shè)定的數(shù)值。由于試驗(yàn)裝置在自動(dòng)測(cè)試過程中(如二分法漸近)都是電流、電壓突變，一般沒有用儀表監(jiān)測(cè)。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(gè)大問題，一旦負(fù)載阻抗較大，輸出波形削頂或產(chǎn)生自激振蕩或功放回路參數(shù)有了變化，使輸出值和設(shè)定值有誤差，就會(huì)造成繼電保護(hù)誤整定。現(xiàn)將國(guó)內(nèi)外裝置中解決這些問題的幾種辦法分述如下。

(1) 瑞典OMICRON CMC156采用A/D測(cè)量自動(dòng)反饋修正。它的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)功放級(jí)尚未飽和時(shí)能提高精度。如負(fù)荷阻抗較大，功放級(jí)飽和后，自動(dòng)反饋修正的誤差反而會(huì)變大，但試驗(yàn)裝置在誤差超標(biāo)時(shí)能在計(jì)算機(jī)屏幕上告警。

(2) 江西華東電力儀器廠JJC—1H采用專有的失真判別措施，相當(dāng)于用電路比較信號(hào)源和輸出是否一致的辦法。若輸出電流、電壓的有效值與計(jì)算機(jī)設(shè)定值誤差超過3％時(shí)，就發(fā)出音響告警，超過5％時(shí)延時(shí)關(guān)機(jī)，并指示誤差相別，避免錯(cuò)誤整定。JJC—111試驗(yàn)裝置設(shè)有電流、電壓回路的開路、短路保護(hù)，失真判別措施還加強(qiáng)了電流、電壓電源的開路、短路保護(hù)。這是國(guó)內(nèi)其它試驗(yàn)裝置所不具有的。

2.3 程序控制信號(hào)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(jì)算的瞬時(shí)值數(shù)據(jù)傳往D/A，產(chǎn)生信號(hào)源，有的是逐點(diǎn)傳送，有的是批處理傳送，這對(duì)試驗(yàn)波形每周分隔的點(diǎn)數(shù)有很大關(guān)系。

　　 北京威特MRT—02B、廣東昂立的3100D據(jù)悉基波每周只有40個(gè)點(diǎn)，幅頻特性很差，諧波疊加和變頻試驗(yàn)只是定性地，而非定量地進(jìn)行測(cè)量，在這兩個(gè)項(xiàng)目中輸出的試驗(yàn)值與計(jì)算機(jī)整定值有誤差。

　　 江西華東電力儀器廠JJC—1H試驗(yàn)裝置為無變壓器輸出，基波每周點(diǎn)為180點(diǎn)，幅頻特性大為提高。在疊加2、3、5、7次諧波時(shí)，其諧波輸出值和計(jì)算機(jī)設(shè)定值的誤差不超過3％。從計(jì)算機(jī)逐點(diǎn)傳送、通訊握手所需機(jī)時(shí)考慮，每周180點(diǎn)也已到了極限，否則要增加硬件存儲(chǔ)器，實(shí)行批處理傳送。但逐點(diǎn)傳送也有它的好處，能仿真輸出長(zhǎng)過程的故障信號(hào)。

　　 國(guó)外試驗(yàn)裝置都保證任何頻率下海周的點(diǎn)數(shù)有256點(diǎn)，送出的波形十分光滑，幅頻特性很好。在20次諧波時(shí)，其和計(jì)算機(jī)設(shè)定值的誤差均在3％以下，因而做單頻率的試驗(yàn)時(shí)，效果特好。由于采用批處理傳送需要前置存儲(chǔ)器，而前置存儲(chǔ)器容量有限，在故障仿真時(shí)，仿真信息的長(zhǎng)度就有限制。國(guó)外試驗(yàn)裝置容量偏小，增加容量需要增設(shè)功率放大器，增加體積重量，選擇時(shí)要考慮應(yīng)用場(chǎng)所。

2.4 數(shù)模變換D/A

　　 數(shù)模變換一般都采用12位或以上。在阻抗元件試驗(yàn)中，電壓信號(hào)可能降得很低，這時(shí)信號(hào)源的D/A的有效位數(shù)就減少，影響波形的臺(tái)階數(shù)。如考慮疊加諧波的幅值裕度，一般相電壓取80V是適宜的。零序電壓3Uo一般應(yīng)設(shè)計(jì)為100V。

2.5 功率放大級(jí)

　　 目前有兩種設(shè)計(jì)。一種是經(jīng)變壓器輸出，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，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；另一種是無變壓器輸出，暫態(tài)響應(yīng)好，且高電壓、大電流功放管的價(jià)格低。使用無變壓器輸出已是目前的趨勢(shì)。功放級(jí)設(shè)計(jì)有很多的關(guān)鍵技術(shù)，與制造廠家硬件投入有關(guān)。對(duì)試驗(yàn)裝置而言，電壓級(jí)的功放一般都能滿足，而電流級(jí)功放容量要求最大，功放級(jí)的功放管參數(shù)選得高低不同，廠家提供容量的表達(dá)是不同的，下面只比較電流功放級(jí)的容量。

(1) 江西華東電力儀器廠JJC—1H參數(shù)為：最大輸出功率300VA/相，電流30A/相時(shí)，輸出到負(fù)載上的不失真電壓為10V。當(dāng)環(huán)境溫度20℃時(shí)，30A電流允許持續(xù)5min，這個(gè)指標(biāo)目前在國(guó)內(nèi)外都是很高的。電流10A/相時(shí)，輸出到負(fù)載上的不失真電壓為15V，此時(shí)允許長(zhǎng)期工作。在現(xiàn)場(chǎng)用JJC—1H校驗(yàn)故障錄波器的電流時(shí)，可同時(shí)串24個(gè)CT，而同樣條件下昂立3100—D試驗(yàn)裝置只能串6個(gè)CT，可見前者帶載能力較大。

(2) 瑞典CMC156、OMICRON、CMA156帶功放裝置后的參數(shù)，經(jīng)江蘇省電力試驗(yàn)研究所測(cè)定：最大輸出功率為150VA/相，電流0～15A/相時(shí)，輸出到負(fù)載上不失真的電壓都為10V；電流20A/相時(shí)，輸出到負(fù)載上允許的電壓為6.25V；電流30A/相時(shí)，輸出到負(fù)載上的允許電壓只為3.85V；電流50A/相時(shí)，輸出到負(fù)載上的允許電壓只為1.413V。當(dāng)環(huán)境溫度20℃、50A/1.4V時(shí)允許8min。