天皋微機繼電保護測試儀功率方向及阻抗試驗

    功率方向及阻抗測試模塊主要用來測試電力系統中與“方向"有關的保護，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，測試它們的動作邊界、zui大靈敏角，以及電壓、電流的動作值和動作時間、動作阻抗等。下面僅以“功率方向保護"為例，對這個測試模塊的各個測試單元進行介紹，主界面如下圖所示：
        ? 即包含功率方向保護的各種測試項目，也可以進行相間和接地阻抗的各項測試
        ? 軟件引入了“突變量啟動"選項，能滿足需突變量啟動的保護的測試要求
        ? 采用兩種示圖方式，使試驗的過程不再神秘抽象
        ? 邊界測試時，能自動繪出兩條動作邊界，自動計算zui大靈敏角并繪制zui大靈敏線

*節 界面說明
        測試項目
        測試對象名稱
可選擇的保護裝置類型有“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"。
        突變量啟動
       選擇突變量啟動時，試驗過程中每次都是先輸出故障前狀態量，然后再輸出試驗所設定的電壓電流量，為了滿足某些保護對突變量啟動的需要，此時需要設定“故障前時間"。若不選突變量啟動，則“故障前時間"無效（自動為0），試驗時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。點擊“開始試驗"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“zui大故障時間"結束；后測試儀短暫停止輸出（當“試驗間斷時間"不為0時）。
        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"（變量變化了一個步長之后的電壓），并維持至“zui大故障時間"結束；后測試儀短暫停止輸出（當“試驗間斷時間"不為0時）。如此循環輸出。
這樣，測試儀的輸出總是從正常電壓100V突變到故障電壓。整個輸出變化過程如右圖所示：

測邊界
       自動測試出方向性保護的兩個動作邊界，并且自動計算出zui大靈敏角。在“顯示動作角矢量圖"的顯示方式下，從主界面右側的圖中可以很直觀地觀察到兩條邊界線和zui大靈敏線。
        試驗參量
        選定一個電壓和一個電流輸出，其夾角Φ（U，I）在給定范圍內變化，測試出左右動作邊界。
        考慮到保護一般采用90°接線方式，所以測試時也一般取線電壓和第三相的相電流，如取電壓UAB，電流IC。有時也可以選一相電壓和一相電流進行試驗，但一般不選線電流。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，未被選擇的各相電流均為0。

    設置Φ（U，I）的搜索范圍時，首先應了解保護裝置的“zui大靈敏角"的整定值，要保證設置的搜索范圍能覆蓋保護實際的兩個動作邊界，即搜索始值和搜索終值均應設置在動作區之外，測試儀從“非動作區"向“動作區"搜索。
    搜索開始時保護不動作，當角度變化到某一值時保護動作，即認為找到一個動作邊界，并在圖中劃條線，然后立即轉換搜索方向搜索另一個邊界角（備注：此時測試儀輸出的起始角度就是所設置的“搜索終值"）。當搜索出第二條動作邊界時，軟件再次劃線。在計算出zui大靈敏線后，軟件自動在圖中標出zui大靈敏線。
        動作角定義
    根據所測試的保護類型選擇動作角是“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，應選（U0，I0）或（U2，I2）。

矢量圖顯示
         當選擇“顯示三相電壓、電流矢量圖"時，圖中顯示的是各相電壓電流的矢量圖。
         當選擇“顯示動作角矢量圖"時，圖中只顯示所選定動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，便于直觀地觀察到動作邊界的搜索過程。
        測電流
        測動作電流的方法是：電壓和夾角固定，電流由小到大按步長遞增，直到保護動作，測出動作電流值。試驗中Φ（U，I）夾角一般應設置為保護的zui大靈敏角。如右圖所示：
        試驗時，選取一個線電壓，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。所以設置角度時應注意正、負角。一般，當角度為zui大靈敏角或接近zui大靈敏角時，保護動作zui靈敏，測出的動作電流也趨于一個定值。當設置的角度接近兩個動作邊界或稍微超出邊界，測出的動作電流可能偏大或不動作。
        測電壓
        測動作電壓方法是：電流和夾角固定，電壓由小到大按步長遞增，直到保護動作，測出動作電壓值。試驗中Φ（U，I）夾角一般應設置為保護的zui大靈敏角。
試驗時，選取一相電流，為非變量；選取另外兩相的線電壓，為變量。電壓的變化范圍應包含保護的整定動作電壓。軟件對角度的定義是：電壓超前電流的角度為正。所以設置角度時應注意正、負角。一般，當角度為zui大靈敏角或接近zui大靈敏角時，保護動作zui靈敏，測出的動作電壓也趨于一個定值。當設置的角度接近兩個動作邊界或稍微超出邊界，測出的動作電壓可能偏大或不動作。
        測動作時間
        測動作時間的方法是：直接給保護加一個動作電壓和動作電流，并且電壓與電流的夾角應設置在動作區內，是靈敏角。保護動作即記錄下動作時間。
        測阻抗
        測動作阻抗的方法與上面的“測電壓"、和“測電流"很相似，也是通過單獨改變電壓或電流使保護動作。所不同的是，該單元記錄的是保護的動作阻抗值，而不是動作電壓或動作電流。如下圖所示：
        Φ（U，I）的夾角要保證在保護動作區內，一般取zui大靈敏角。
阻抗值是根據動作時的電壓電流值計算得出的，注意如果是接地阻抗時，要考慮零序補償系數的問題，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
        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作特性。其zui大靈敏角為－45°，兩個動作邊界分別為：－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作區，對應著兩個動作邊界：45°和－135°。試驗設置試驗參數時，應保證兩個搜索邊界分別大于45°和小于－135°，也即在非動作區。然后將由非動作區向動作區搜索。
        動作邊界的搜索
        在測試保護的zui大靈敏角時，若不知道其實際的動作邊界，可采用以下方法進行探求：
        將“測邊界"頁面中的“Ф（U，I）搜索范圍從"設置為0°，開始試驗。若保護不動作，再將該參數該為30°，以次類推。假設當Ф（U，I）為20°時保護不動作，在0°時動作，則說明保護的一條動作邊界在0°～20°之間。用同樣的方法找出保護動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應注意，軟件總是從“Ф（U，I）搜索范圍從"這個角度開始按步長增加，測試出一條動作邊界后，再從“到"這個角度開始按步長減小。所以，假設“Ф（U，I）搜索步長"設置為1°（正值），則以上面的數據為例時，“Ф（U，I）搜索范圍從"應設為-130°，“到"應設為20°。