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第一节继电保护测试装置的现状与发展
在我国，继电保护的应用己有80多年的历史，但就其试验和测试来说，长期使用经典的电气测量方法和常规电工仪表。近年来，随着我国电力工业的迅速发展，新型继电保护装置特别是微机型继电保护得到广泛使用，对测试技术提出了更高的要求，正在逐渐形成有别于一般电气测量的专门技术领域——继电保护测试技术。国内外的科研单位、电力系统及其相关产品的生产厂家纷纷投入大批的科研力量，相继研制出多种新型的继电保护测试装置。采用计算机实现故障再现、实时仿真、自动测试等先进技术的数字式继电保护试验装置已经成为电力系统的生产、调试、运行以及科研等部门不可缺少的专用设备，随着计算机、数字仿真及微电子技术的发展，数字式暂态试验系统发展迅速，它的发展方向大致可以分为两类：一类是朝着功能强大、实时仿真的方向发展。另一类是朝着轻巧便携、专用系统的方向发展。
1.1继电保护测试技术的发展动力
1.1.l继电保护的发展促进了保护测试的发展
新型继电保护装置特别是数字式保护和安全自动装置已得到广泛的推广应用。在对这些设备检验的过程中，已逐步屏弃传统试验方法而引进新的试验手段，涉及计算机自动测试、数字仿真、微电子、大功率器件等先进技术的微机型继电保护试验装置己成为继电保护测试领域必不可少的专用设备。1.1.2新技术的发展促进了保护测试技术及测试装置的发展
随着计算机芯片和电子器件技术的高速发展，高性能运放IGBT、MOSEFT等高速、全控型器件的广泛应用以及逆变电源技术的飞速发展，使一些新的测试技术以及数字仿真技术的实现成为可能。1.2.1提高工作效率
先进的测试技术和测试手段的应用，不断的使测试工作变得方便快捷，从而大大的提高了测试工作的效率。
1.2.2对产品的整体性能更全面、深入的了解
应用新的测试技术和测试设备，能够更加真实的模拟系统状况，检验继电保护装置在各种复杂情况下的运行状况和动作特性。l.2.3避免在实际应用中的损失 新技术的应用，使测试装置具有很强的综合分柝和判断能力，几乎就是一个智能专家系统，因此极大的提高了测试工作可靠性。避免在实际中由于人为的疏忽造成的损失。
1.3继电保护测试的发展历程 1.3.1模拟式继电保护测试装置
20世纪70、80年代我国使用的模拟式测试台，主要由各种模拟设备、仪表连接 而成，精度低、体积大、重量沉、操作繁琐，现场使用极不方便，现基本被淘汰。1.3.2微机型继电保护测试装置
20世纪80年代后期，出现了内置CPU、无后台PC计算机控制的测试装置。由于单片机计算能力的限制．该类装置界面不够友好：数学模型简化、故障数据产生方式简单；输出精度不高；输出信号频率带宽较窄。1.3.3基于后台计算机控制的测试装置
测试装置和后台计算机通过并口连接。采用“微机+智能控制放大电路”的整体设计方案，故障数据的产生、控制由后台计算机完成。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。另外，功率放大器的输出端都没有变压器，可以真实地仿真突然短路时的非周期电流，能放大各种暂态波形，可以考验保护设备在短路暂态过程中的工作性能：是目前我国的主流机型。但是由于并口传输速率的限制，测试装置的精度和暂态特性受到一定影响，并且这种设计方案只能被限制在DOS下运行。
1.3.4单CPU、有后台计算机的测试装置
特点为人机界面友好，WINDOWS界面；测试装置和后台计算机之间通过串口或网络连接，故障数据产生方式简单、模型简化；输出精度高：输出信号频率带宽指标高；开放性好、功能强。
l.3.5基于多CPU、DSP技术的实时继电保护测试系统
高性能信号处理器DSP(Digital Signal Proceor)与后台计算机构成主从式计算机系统。(PC机用作人机界面，控制仿真运行及实时数据处理等，DSP进行实时解算系统模型、I／O输入输出处理等)。可以实现电力系统的实时仿真。通过保 护装置、自动重合闸、操作箱、模拟断路器的完全闭环，实现对继电保护装置的动态测试。
1.3.6基于专用硬件平台的多DSP并行系统
该结构是继电保护测试装置未来发展的方向。可以建立高精度的各种电力系统元件的数学模型，通过DSP强大的运算能力，和多DSP的相互配合，模拟复杂电力系统的运行状况，从而实现对继电保护装置的全面闭环测试。1.4继电保护测试技术及测试装置的现状
不同用户在不同场合对继电保护测试技术和测试系统的要求是不同的。先进的微机型继电保护测试装置基本上可以满足大多数用户的需要，分下面两类情况。1.4.1静态模拟试验
静态的输出故障电压、故障电流等故障信号。目前的微机型继电保护测试装置可以胜任。
1.4.2动态模拟试验
对故障暂态过程模拟的真实程度、是否引入保护的动作信号、测试保护的类型作为其性能指标，分下述情况。(1)对故障暂态过程模拟的真实程度
a．只考虑基波及较低频率分量。可以通过简化的数学模型计算得到。
b．考虑较高次频率分量、发电机和负荷动态特性、输电线路分布参数等因素时，模型比较复杂。如要考虑闭环保护动作信号，动模能够满足要求。(2)动作信号的返回
a．开环试验。模拟系统不随保护动作情况的变化而相应变化；实时性要求不高，常用故障录波或EMTP等高级离线仿真软件产生故障数据并回放。
b．闭环试验。模拟系统随保护动作情况的变化而相应变化；能够真实模拟实际电力系统的运行状况，可很好的测试继电保护装置的动作特性。(3)实时性要求较高的被测试保护的类型
a．线路保护测试。故障暂态模拟比较精确，测试手段比较完善。
b．元件保护测试(发电机、变压器内部故障测试)。参数计算比较复杂电流、频率以及电动势之间的角位移等等；电磁过程比较复杂。
大多数继电保护试验(如静态试验、只考虑基波和较低频率分量的动态模拟试验)可以由微机型继电保护测试装置来完成。对于精度要求高、保护信号闭环返回的情况，需要利用动模试验等先进的数字实时仿真器进行测试。继电保护生产和运行单位的大部分试验是简单的静模和动模试验，微机型继电保护测试装置完全可以胜任继电保护设备的生产测试以及继电保护应用部门的现场定期年检的需要，受到广泛认可和欢迎。这类设备体积小，重量轻、携带方便、使用方便且高度自动化。一套装置既可进行各种保护的测试、仪表的校准，无须携带多种设备。第二节继电保护测试装置目前需要解决的问题及解决方案 2．1测试信号的产生及处理
大部分国产数字式继电保护测试装置的电压、电流信号由计算机产生，通过并口或总线同时送到测试装置。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。实现一些复杂的试验过程，如叠加按时间常数衰减的非周期分量、简单的暂态仿真试验等。另外，利用计算机巨大的存储空间，还可以实现长过程的故障再现及离线数学仿真。这种方式的缺点是，由于计算机计算速度有限，使得每周波的离散数据点数不能太多，一般在150点左右。由于大量的计算和输出控制任务是通过计算机来完成，使计算机忙于大量的计算和控制任务中，造成计算机处于“只讲(only talking)”状态，没有时间对测试装置输出的电压和电流进行实时临控。当电流回路开路或过载时，计算机并不清楚测试装置电流输出的异常情况而仍在运行，只有试验人员分析了最终结果后，才能发现问题。因此具备闭环的实时测试系统，对于被试保护装置的测试精度和测试装置自身的安全都是必不可少的，具有实时监视和完善的自检及异常工况报警功能，是国产继电保护测试装置近期亟待研究解决的重大课题。
假设计算机每工频周波输出的数据点为100点，用5kHz采样频率，根据采样定律，信号的低通滤波器的截止频率可以取到2．5kHz。虽然有2．5kHz信号带宽，但由于低通滤波器的幅频特性不是特别平坦．实际上对150kHz及以上的信号随着频率的升高其幅值明显降低。所以,要在有用的信号频带内保持非常好的幅频特性和相频特性，唯一的办法是增加每周波数据点数，提高低通滤波器的截止频率。在一定的采样频率下，小信号精度主要与D／A转换位数有关系。对于满量程为30A(交流有效值)，如果采用12位D／A．其量化误差约为6mA：采用16位时则只有0．4mA，对于0．1A输出电流其误差分别为6％和0．4％。通过对离散信号的傅里叶分析，采用12位D／A，在0．1A的输出电流中含有一定成分的500Hz、1500Hz等谐波信号。而采用16位D／A，在0．1A电流中所包含的谐波信号在5kHz以上，这些谐波完全可通过低通滤波过滤掉。另外，小信号的精度问题也可采用信号分档的办法得到解决。例如，对于满量程为30A的测试装置，可以将其输出在6A的地方分为两档，当输出电流值小于6A时，通过软件在试验之前自动切换到低档。当输出电流值大于或等于6A时则采用高档位。采用分档的方法可以极大地提高信号分辨率、减少量化误差。2.2暂态特性
近年来，使用暂态分量作为判据的保护装置逐步增多，在试验中需要模拟和确定电流变化率(di／dt)、电压变化率(dv／dt)、频率变化率．(df／dt)和短路阻抗(z)的数值大小。所以，对测试装置所输出的突变量上升速率即测试装置的暂态特性提出了更高的要求。电压、电流上升速率过慢将使第一个周波的波形产生较大的失真，因而不能准确控制合闸角，严重时甚至直接影响到以突变量为判据的保护以及快速保护的调试。2.3电源电压自动跟踪技术
对于所带负载较大或需要较大的试验电流(如故障再现)的继电保护装置的调试，为了使测试装置输出的电流不失真，要求功放级的直流电源电压必须足够大，以保证测试装置一定的带载能力。但如果电流功放级的直流电源电压按最高要求设计，那么在小于10A的长期工作电流下，消耗在功放管上的压降将过大，功放管的散热及可靠性问题将变得十分突出。因此，有必要采用电源电压自动跟踪技术，当电流端口上的电压降低或升高时，电流功放的直流电源电压自动跟随降低或升高。这样，既保证了较大负载下输出电流不至于失真，又使较小负载下的管耗不至于过大。在测试装置中采用高效的开关电源技术将极大地降低电源回路的时间常数，提高电压和电流的响应速度。2.4计算机操作系统及程序语言的选择
Windows以其丰富一致的图形用户界面、强大的系统资源、简单灵活的操作方式已广泛被用户所使用，因此，采用Windows操作系统，用户可以充分利用Windows的系统资源。目前大部分国产继电保护测试装置是采用中断来实现的定时输出方式，而Windows则是非抢先式多任务系统，不具备实时性。仅仅领先系统资源并严格遵守既定的Windows规范及消息驱动机制是无法进行实时系统开发的。只有依靠测试装置本身的高速微处理器或多CPU并行处理进行数据运算和实时控制，才能取消PC机的中断工作机制。这样计算机的控制和数据采集就可用Windows操作系统，使测试装置的应用软件上升到Windows的使用平台上。2．5软件设计思想
测试装置的测试软件，应为用户提供以下三种测试模式：
(1)标准测试模式。用在某种未知特性的保护装置测试中，按常规保护的典型持性对其进行测试。
(2)专用测试模式。是专门用于由保护生产厂家提供的经运行单位确认的专用测试模块。如WXB一11或LFP一901等保护产品的专用测试模块。试验人员只需输入一些必要的试验条件和保护整定值，即可自动对保护进行全面检测。
(3)自定义(可编程)测试模式。用于一些不常用的或是有特殊需要而自行编程组合的测试方式。这种测试模块中包含为试验人员提供绘制特性曲线的工具。
另外，还应汇集有较为典型的保护装置的测试模板，对其试验参数和试验条件不需修改或只要做很小的修改即可对保护装置进行测试。这样，可大大提高测试人员的工作效率，同时减少试验参数和试验条件设置时人为因素造成的误差。2.6试验报告的规范化管理
为了适应不同单位管理方面的要求、测试数据应能调入WORD、EXCEL和FORPR0等文字处理、电子表格和数据库等常用软件，对测试数据进行再处理。在试验报告的数据库中应汇集有发、供电部门提供的标准的试验报告格式，当用户选择了其中的一种格式，测试完成后，试验数据自动存入数据库，并自动生成所选定记录格式的试验报告。
2.7建立特殊仿真数据的数据库
保护的测试或故障分析过程中，有时需要考虑一些复杂因素对保护的影响，如直流分量、CT饱和、弧光电阻、次同步谐波以及复杂短路故障等因素的模拟。这些物理过程在试验过程中很难模拟，但如果将数字式故障示波器所记录的典型故障波形或是通过EMPT暂态计算程序获得的计算数据，或者是将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。根据需要，在现场实验时随时提取到需要的仿真数掘进行各类性质的仿真和故障再现。2．8采用复杂的故障的数学模型
目前，继电保护测试装置普遍考虑了试验过程中的断路器延时动作的特殊情况。在模型建立过程中只考虑一般故障理论的情况，例如：考愿负荷电流影响采用故障的序分量算法，并在假设正序阻抗和负序阻抗相等的基础上进行计算。但是，实际上过渡电阻，接地电阻在故障情况中是普遍存在的，并且正、负序阻抗在一些情况下是不相等的。只有真实的模拟实际故障情况，才能更好的检验继电保护装置的优良。
继电保护装置悬赏分：45|解决时间：2009-3-1 23:53|提问者：Wuli一枝梅最近在做一个有关继电保护的课题，想问一下继电保护的销售流程大概是什么样子的，从生产商到最终用户，经过了几个......
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