0 引 言

由于使用繼電保護(hù)測試儀后不再外接計(jì)量儀表，加上使用場所的諸多客觀因素和測試對象的多樣化等方面的原因，必須對繼電保護(hù)測試儀的計(jì)量性能、檢定方法等提出明確的要求。

1 計(jì)量性能等級和誤差限的確定

1． 1 準(zhǔn)確度等級的劃分

雖然0．2 級的繼電保護(hù)測試儀就能滿足當(dāng)前在用繼電保護(hù)裝置的檢定要求，但隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，0．1 級繼電保護(hù)測試儀大量出現(xiàn)，故分為兩個(gè)級別:0． 1 級和0．2 級，可以較好地涵蓋微機(jī)型繼電保護(hù)測試儀各種類型。普通型不在級別劃分之列，可以參考規(guī)程檢定方法，按說明書判別合格與否。繼電保護(hù)測試儀每種指標(biāo)在檢定繼電保護(hù)裝置中作用和要求不同，交流量和頻率是重要指標(biāo)，直流輸出作為輔助供電信號出現(xiàn)，盡管更容易做出高準(zhǔn)確度，但過高準(zhǔn)確度在實(shí)際應(yīng)用中沒有意義，所以應(yīng)區(qū)別對待。*終在規(guī)程中繼電保護(hù)測試儀的等級劃分為0．1級(其中交流0．1級、直流0．2級)和0．2級(其中交流0．2級、直流0．5級)。

1．2基本誤差種類描述

根據(jù)繼電保護(hù)測試儀輸出量種類要求不同，分別用相對誤差和**誤差區(qū)別表示。電流(其中交流電流0．1IN＜I≤Imax部分)、電壓(其中交流電壓2V＜U≤Umax部分)、時(shí)間(＞1s部分)這三個(gè)部分測量的基本誤差用相對誤差表示。

交流電流( I≤0．1IN部分)、交流電壓(U≤2V部分)、頻率、相位、時(shí)間(≤1 s部分)這五個(gè)部分測量的基本誤差用**誤差表示。

1．3交流電流

對應(yīng)電流互感器二次額定電流種類，繼電保護(hù)測試儀的參比電流IN分為1A或5A，*大電流Imax分為20A或30A，有的能輸出100A或更高，規(guī)程對超出30A以上電流值不作要求。

1．3．1交流電流輸出

根據(jù)以上分析，在參比工作條件和各頻率下，每相輸出電流的基本誤差應(yīng)滿足表1的要求，其中頻率每相獨(dú)立可調(diào)。

1．3．2交流電流響應(yīng)時(shí)間

100μs是電網(wǎng)對繼電保護(hù)裝置測得異常時(shí)動(dòng)作時(shí)間的*低要求，若不動(dòng)作可引起電網(wǎng)癱瘓。所以確定:50Hz下輸出Imax、合閘角為90°時(shí)，在0．5Ω阻性負(fù)載上測得電流幅值響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于100μs。

1．3．3其它性能指標(biāo)

在輸出電流IN時(shí)總諧波畸變率滿足表2要求，那么所有電流總諧波畸變率即可滿足要求不必再檢;輸出功率因數(shù)為1，0．4L，0．4C三個(gè)相位是電網(wǎng)監(jiān)測相位關(guān)鍵點(diǎn)，應(yīng)測試其帶負(fù)載能力。

表2輸出電流其他性能指標(biāo)

1．4交流電壓

1．4．1交流電壓輸出

與交流電流基本相同的考慮，制定以下指標(biāo)。參比工作條件在各頻率下，每相輸出電壓的基本誤差應(yīng)滿足表3的要求，其中頻率每相獨(dú)立可調(diào)。

1．4．2交流電壓響應(yīng)時(shí)間

50Hz下輸出Umax、合閘角為90°時(shí)，在1kΩ阻性負(fù)載上測得電壓幅值響應(yīng)時(shí)間應(yīng)小于100μs。

1．4．3其他性能指標(biāo)

參比工作條件輸出頻率為50Hz時(shí)，性能指標(biāo)應(yīng)滿足表4要求。

1．5交流電流源與交流電壓源的同步性

10μs是電網(wǎng)對電流源與交流電壓源波形同步性的報(bào)警時(shí)限，所以交流電流源與交流電壓源的輸出應(yīng)具備良好的同步性，在模擬短路故障時(shí)電流與

電壓輸出的不同步時(shí)間應(yīng)不大于10μs。

1．6交流電流源與交流電壓源的相位控制

合閘相位角是交流激勵(lì)量在合閘瞬間施加于被試?yán)^電器、保護(hù)及安全自動(dòng)裝置電壓(或電流)的相位角。50Hz下電流源各相之間、電壓源各相之間、電流源與電壓源各相之間的相位及合閘相位角的范圍及基本誤差限在參比工作條件下應(yīng)滿足表5的要求。

1．7時(shí)間測量

參比工作條件下，繼電保護(hù)測試儀每路開關(guān)量時(shí)間測量范圍的基本誤差應(yīng)滿足表6的要求。

1．8直流輸出

直流輸出作為供電電源和輔助電路，要求不高。參比工作條件，直流輸出基本誤差應(yīng)滿足表7的要求。

2通用技術(shù)要求的確定

邏輯功能檢查是繼電保護(hù)測試儀檢定項(xiàng)目的特殊部分，雖無法形成定量數(shù)據(jù)，但都是基本和必須的檢定功能。綜合考慮，規(guī)程歸到此項(xiàng)目中。

2．1功能檢查

規(guī)程本著多方考慮篩選了以下檢查項(xiàng)，達(dá)到較準(zhǔn)確有效完成邏輯功能檢查的目的［1－5］。

2．1．1手動(dòng)測試

手動(dòng)測試功能檢查應(yīng)滿足以下要求:

(1)能任意設(shè)定交流量的各相電流、電壓的幅值、頻率和相位，能設(shè)定各種故障類型的參數(shù);

(2)能以交流電流、電壓的幅值、相位、頻率、阻抗等變量，測試相關(guān)繼電保護(hù)的電氣性能;

(3)能以直流電流、電壓變量，測試直流繼電保護(hù)的相關(guān)性能;

(4)能手動(dòng)控制步長的設(shè)定，可任意設(shè)定變量變化的步長;

(5)能控制開出量的變化;

(6)能測試動(dòng)作時(shí)間。

2．1．2遞變量測試

遞變量測試功能檢查應(yīng)滿足手動(dòng)測試功能以外，還應(yīng)能設(shè)定變量、變化步長和變化時(shí)間自動(dòng)輸出變量的參數(shù)值，測試?yán)^電保護(hù)的動(dòng)作值、返回值及其動(dòng)作時(shí)間。

2． 1． 3 多種連續(xù)狀態(tài)測試

多種連續(xù)狀態(tài)測試功能檢查應(yīng)滿足以下要求:

( 1) 能提供各種時(shí)間控制、開入量控制、手動(dòng)觸發(fā)、GPS 同步觸發(fā)等切換方式進(jìn)行狀態(tài)間的切換。

( 2) 能設(shè)定各種類型故障。

( 3) 能提供電流恒定電壓恒定系統(tǒng)阻抗恒定等測試方式。

( 4) 合閘相位角可以選擇為隨機(jī)的合閘相角和固定的合閘相角。

( 5) 能模擬斷路器的斷開合閘時(shí)間。

( 6) 能在故障電流上疊加任意幅值相位的負(fù)荷電流。

( 7) 提供單獨(dú)的電壓輸出作為零序電壓或線路抽取電壓。

( 8) 能模擬電壓互感器安裝在線路端和母線端的運(yùn)行狀況。

( 9) 能模擬電流互感器中性點(diǎn)指向線路和指向母線的運(yùn)行狀況。

( 10) 能記錄狀態(tài)切換時(shí)的電壓、電流、頻率及切換時(shí)間。

( 11) 能檢測被試?yán)^電保護(hù)動(dòng)作行為的開入量及其邏輯關(guān)系。

3 計(jì)量器具控制

所使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器只要滿足標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度應(yīng)至少優(yōu)于規(guī)定的繼電保護(hù)測試儀各允許誤差極限的1/5，從合成不確定度考慮，完全可以滿足量傳。在這里給出表8作為一種標(biāo)準(zhǔn)器參考配置。

4 檢定方法的研究

4． 1 功能檢查

邏輯量的功能檢查需要專用繼電保護(hù)測試儀自動(dòng)檢定系統(tǒng)，通過通訊接口程序控制才能完成。即通過通斷試驗(yàn)配合邏輯設(shè)置對繼電保護(hù)測試儀進(jìn)行手動(dòng)測試、遞變量測試和多種連續(xù)狀態(tài)測試［6］。

4． 2 交流電流

4． 2． 1 交流電流輸出

在輸出頻率為50 Hz;對電流準(zhǔn)確度進(jìn)行檢定，檢定點(diǎn)至少包括0．1IN、0．5IN、IN和 Imax; 用檢定標(biāo)準(zhǔn)( 或交流電流標(biāo)準(zhǔn)表)分別測出各相電流值范圍及示

值，同時(shí)用檢定標(biāo)準(zhǔn)(或頻率標(biāo)準(zhǔn)表)測試其頻率。

4． 2． 2 交流電流頻率

交流電流輸出值為IN對頻率準(zhǔn)確度進(jìn)行檢定，任選一相，均勻選取檢定點(diǎn):10 Hz、50 Hz、65 Hz 、100Hz、450 Hz、1 000 Hz，用檢定標(biāo)準(zhǔn)( 或頻率標(biāo)準(zhǔn)表和交流電流標(biāo)準(zhǔn)表)分別測出各頻率值和IN值。

4． 2． 3 交流電流總諧波畸變率

交流電流輸出為50Hz、IN，用檢定標(biāo)準(zhǔn)分別測出交流電流各相的總諧波畸變率。

4． 2． 4 交流電流中直流分量

繼電保護(hù)測試儀的交流電流中直流分量按照以下方法進(jìn)行檢定:交流電流輸出為50 Hz 、IN，用檢定標(biāo)準(zhǔn)分別測出交流電流輸出值的直流含量。

4． 2． 5 交流電流帶負(fù)載能力

( 1) 任取一相按照圖1的方式接線，設(shè)置繼電保護(hù)測試儀交流電流輸出為50 Hz、Imax;

( 2) 調(diào)節(jié)外接阻性負(fù)載，用檢定標(biāo)準(zhǔn)( 或數(shù)字示波器) 測試，當(dāng)交流電流輸出幅值相對誤差達(dá)到5%時(shí)，記錄阻值。

( 3) 改變相位得到繼電保護(hù)測試儀各相位下帶負(fù)載能力。

4． 2． 6 交流電流響應(yīng)時(shí)間

( 1) 按照圖2的方式接線，繼電保護(hù)測試儀選擇自定義程序(沒有自定義程序的繼電保護(hù)測試儀可選擇整組程序)，設(shè)置交流電流輸出為50 Hz、Imax，合

閘角為90°，阻性負(fù)載0．5 Ω;

( 2) 用檢定標(biāo)準(zhǔn)錄波，計(jì)算當(dāng)電流輸出至阻性負(fù)載上的電流由10%IN～90%IN( 或由90%IN～10%IN) 的時(shí)間。

4． 3 交流電壓

4． 3． 1 交流電壓輸出

輸出頻率為50 Hz，對交流電壓準(zhǔn)確度進(jìn)行檢定; 檢定點(diǎn)至少包括2 V、57．74 V、120 V、Umax; 用檢定標(biāo)準(zhǔn)(或交流電壓標(biāo)準(zhǔn)表)分別測出各相電壓值范圍及示值，同時(shí)用檢定標(biāo)準(zhǔn)(或頻率標(biāo)準(zhǔn)表) 測試其頻率。

4． 3． 2 交流電壓頻率

交流電壓輸出值為額定值(通常為相電壓57．74V) 對頻率準(zhǔn)確度進(jìn)行檢定，任選一相，均勻選取檢定點(diǎn):10 Hz、50 Hz、65 Hz、100 Hz、450 Hz、1 000 Hz; 用檢定標(biāo)準(zhǔn)(或頻率標(biāo)準(zhǔn)表和交流電壓標(biāo)準(zhǔn)表)分別測出頻率值和額定值。

4． 3． 3 交流電壓總諧波畸變率

交流電壓輸出為50 Hz、額定值，用檢定標(biāo)準(zhǔn)分別測出交流電壓各相的總諧波畸變率。

4． 3． 4 交流電壓直流分量

交流電壓輸出為50 Hz、額定值，用檢定標(biāo)準(zhǔn)分別測出交流電壓輸出值的直流含量。

4． 3． 5 交流電壓帶負(fù)載能力

( 1) 任取一相按照圖1的方式接線，分別設(shè)置繼電保護(hù)測試儀交流電壓輸出為50 Hz、額定值。

( 2) 調(diào)節(jié)外接阻性負(fù)載，用檢定標(biāo)準(zhǔn)檢測，當(dāng)交流電壓輸出幅值相對誤差達(dá)到5%時(shí)，測量繼電保護(hù)測試儀交流電壓輸出回路電壓、電流。

( 3) 得到繼電保護(hù)測試儀各相位下的帶負(fù)載能力。

4． 3． 6 交流電壓響應(yīng)時(shí)間

( 1) 按照圖2的方式接線，繼電保護(hù)測試儀選擇自定義程序(沒有自定義程序的繼電保護(hù)測試儀可選擇整組程序)，設(shè)置交流電壓輸出為50 Hz 、額定值，合閘角為90°，阻性負(fù)載1 kΩ;

( 2) 用檢定標(biāo)準(zhǔn)高速錄波，計(jì)算當(dāng)電壓輸出至阻性負(fù)載上的電壓由10%Umax～90%Umax( 或90%Umax～10%Umax) 的時(shí)間。

4． 4 交流電流源與交流電壓源的同步性

繼電保護(hù)測試儀的交流電流源與交流電壓源的同步性，按照以下方法任選一相檢定:

( 1) 利用繼電保護(hù)測試儀的整組試驗(yàn)程序，設(shè)定為三相金屬性短路接地故障，故障合閘角為90°;再利用繼電保護(hù)測試儀常規(guī)程序設(shè)置其同時(shí)輸出三相對稱參比電壓和三相對稱電流IN;

( 2) 繼電保護(hù)測試儀輸出并用檢定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行錄波，計(jì)算分析電流、電壓上升50%或下降50%時(shí)電流與電壓之間的時(shí)間差。

4． 5 交流電流源與交流電壓源的相位控制

4． 5． 1 交流電流與交流電壓的相位

( 1) 連接電壓、電流，設(shè)置測試儀任意二相輸出為50 Hz、IN、參比電壓;

( 2) 固定一個(gè)量變動(dòng)另一量相位，分別設(shè)置二者之間相位在0°～360°范圍內(nèi)均勻取點(diǎn);

( 3) 用檢定標(biāo)準(zhǔn)( 或相位標(biāo)準(zhǔn)表) 分別測出兩相電壓( 電流) 間、同相電壓電流之間相位。

4． 5． 2 合閘相位角

合閘相位分別設(shè)置為90°、45°時(shí)，結(jié)合數(shù)字示波器或錄波儀用檢定標(biāo)準(zhǔn)(或相位標(biāo)準(zhǔn)表)測量實(shí)際合閘相位角。

4． 6 時(shí)間測量

選擇能進(jìn)行測量動(dòng)作時(shí)間的功能，測量時(shí)間時(shí)的變化量應(yīng)能發(fā)生突變，即設(shè)置的變量從零或參比值突變到測量動(dòng)作時(shí)間規(guī)定的激勵(lì)量，設(shè)置繼電保護(hù)測試儀測量時(shí)間的啟動(dòng)和停止的條件:

( 1) 按照圖3的方式接線;

( 2) 測試儀控制時(shí)間測量方法:設(shè)定測試儀為直流電壓輸出，輸出時(shí)間為測試設(shè)定值，標(biāo)準(zhǔn)毫秒儀設(shè)置為上升沿啟動(dòng)，下降沿停止，測試儀控制時(shí)間準(zhǔn)確

度為時(shí)間設(shè)定值與毫秒儀測量時(shí)間之差;

( 3) 設(shè)定測試儀的直流電壓輸出給標(biāo)準(zhǔn)毫秒儀，觸發(fā)條件為“時(shí)間+開入量翻轉(zhuǎn)觸發(fā)”，測試儀電壓輸出的同時(shí)啟動(dòng)毫秒計(jì)計(jì)時(shí);設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)毫秒儀發(fā)出觸點(diǎn)開出量，開出量輸入給標(biāo)準(zhǔn)毫秒儀和測試儀的開入量，開入量收到觸點(diǎn)信號停止毫秒計(jì)，時(shí)間為設(shè)定測試值:通常狀態(tài)1: 直流電壓0 V，時(shí)間1 s;狀態(tài)2: 直流電壓10 V［7］。

4． 7 直流輸出

4． 7． 1 基本誤差

分別設(shè)置繼電保護(hù)測試儀直流輸出值并均勻選擇檢測，用檢定標(biāo)準(zhǔn)( 或數(shù)字多用表) 分別測出各點(diǎn)的電壓、電流值。

4． 7． 2 紋波系數(shù)

檢定標(biāo)準(zhǔn)測出直流中的交流電壓含量，其比值為紋波系數(shù)。

4． 7． 3 帶負(fù)載能力

( 1) 按照圖1的方式接線，設(shè)置繼電保護(hù)測試儀輸出;

( 2) 調(diào)整Ｒ負(fù)載電阻大小，使輸出幅值相對誤差達(dá)到10%;

( 3) 直流電壓:測量直流電壓回路電流及外接等效負(fù)載，計(jì)算直流電壓帶負(fù)載能力;

( 4) 直流電流:測量直流電流回路電壓，計(jì)算直流電流帶負(fù)載能力。

5 結(jié)束語

通過繼電保護(hù)測試儀檢定方法的研究，能夠保證量值傳遞的準(zhǔn)確可靠、邏輯功能的正確和有效。