第一节继电保护测试装置的现状与发展

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 Processor)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)