天皋微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀功率方向及阻抗試驗(yàn)

    功率方向及阻抗測(cè)試模塊主要用來(lái)測(cè)試電力系統(tǒng)中與“方向"有關(guān)的保護(hù)，例如功率方向保護(hù)、負(fù)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(cè)試它們的動(dòng)作邊界、zui大靈敏角，以及電壓、電流的動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作阻抗等。下面僅以“功率方向保護(hù)"為例，對(duì)這個(gè)測(cè)試模塊的各個(gè)測(cè)試單元進(jìn)行介紹，主界面如下圖所示：
        ? 即包含功率方向保護(hù)的各種測(cè)試項(xiàng)目，也可以進(jìn)行相間和接地阻抗的各項(xiàng)測(cè)試
        ? 軟件引入了“突變量啟動(dòng)"選項(xiàng)，能滿足需突變量啟動(dòng)的保護(hù)的測(cè)試要求
        ? 采用兩種示圖方式，使試驗(yàn)的過(guò)程不再神秘抽象
        ? 邊界測(cè)試時(shí)，能自動(dòng)繪出兩條動(dòng)作邊界，自動(dòng)計(jì)算zui大靈敏角并繪制zui大靈敏線

*節(jié) 界面說(shuō)明
        測(cè)試項(xiàng)目
        測(cè)試對(duì)象名稱
可選擇的保護(hù)裝置類型有“功率方向保護(hù)"、“負(fù)序功率保護(hù)"、“負(fù)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(hù)"、“相間阻抗"和“接地阻抗"。
        突變量啟動(dòng)
       選擇突變量啟動(dòng)時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程中每次都是先輸出故障前狀態(tài)量，然后再輸出試驗(yàn)所設(shè)定的電壓電流量，為了滿足某些保護(hù)對(duì)突變量啟動(dòng)的需要，此時(shí)需要設(shè)定“故障前時(shí)間"。若不選突變量啟動(dòng)，則“故障前時(shí)間"無(wú)效（自動(dòng)為0），試驗(yàn)時(shí)每次直接輸出試驗(yàn)所設(shè)定的電壓電流量，并且連續(xù)變化。
        以“測(cè)電壓"為例，突變量的意義可以用右圖表示。點(diǎn)擊“開始試驗(yàn)"按鈕后，測(cè)試儀先輸出正常的電壓，并維持至“故障前電壓"結(jié)束；后輸出“故障電壓1"（界面上設(shè)置的故障電壓），并維持至“zui大故障時(shí)間"結(jié)束；后測(cè)試儀短暫停止輸出（當(dāng)“試驗(yàn)間斷時(shí)間"不為0時(shí)）。
        之后，測(cè)試儀再次輸出正常的電壓，并維持至“故障前電壓"結(jié)束；后輸出“故障電壓2"（變量變化了一個(gè)步長(zhǎng)之后的電壓），并維持至“zui大故障時(shí)間"結(jié)束；后測(cè)試儀短暫停止輸出（當(dāng)“試驗(yàn)間斷時(shí)間"不為0時(shí)）。如此循環(huán)輸出。
這樣，測(cè)試儀的輸出總是從正常電壓100V突變到故障電壓。整個(gè)輸出變化過(guò)程如右圖所示：

測(cè)邊界
       自動(dòng)測(cè)試出方向性保護(hù)的兩個(gè)動(dòng)作邊界，并且自動(dòng)計(jì)算出zui大靈敏角。在“顯示動(dòng)作角矢量圖"的顯示方式下，從主界面右側(cè)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(yàn)參量
        選定一個(gè)電壓和一個(gè)電流輸出，其夾角Φ（U，I）在給定范圍內(nèi)變化，測(cè)試出左右動(dòng)作邊界。
        考慮到保護(hù)一般采用90°接線方式，所以測(cè)試時(shí)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(shí)也可以選一相電壓和一相電流進(jìn)行試驗(yàn)，但一般不選線電流。注意，所選電壓電流的值可以設(shè)定，但未被選擇的各相電壓值均等于額定電壓，角度保持對(duì)稱，未被選擇的各相電流均為0。

    設(shè)置Φ（U，I）的搜索范圍時(shí)，首先應(yīng)了解保護(hù)裝置的“zui大靈敏角"的整定值，要保證設(shè)置的搜索范圍能覆蓋保護(hù)實(shí)際的兩個(gè)動(dòng)作邊界，即搜索始值和搜索終值均應(yīng)設(shè)置在動(dòng)作區(qū)之外，測(cè)試儀從“非動(dòng)作區(qū)"向“動(dòng)作區(qū)"搜索。
    搜索開始時(shí)保護(hù)不動(dòng)作，當(dāng)角度變化到某一值時(shí)保護(hù)動(dòng)作，即認(rèn)為找到一個(gè)動(dòng)作邊界，并在圖中劃條線，然后立即轉(zhuǎn)換搜索方向搜索另一個(gè)邊界角（備注：此時(shí)測(cè)試儀輸出的起始角度就是所設(shè)置的“搜索終值"）。當(dāng)搜索出第二條動(dòng)作邊界時(shí)，軟件再次劃線。在計(jì)算出zui大靈敏線后，軟件自動(dòng)在圖中標(biāo)出zui大靈敏線。
        動(dòng)作角定義
    根據(jù)所測(cè)試的保護(hù)類型選擇動(dòng)作角是“試驗(yàn)相夾角"、“（U0，I0）"還是“（U2，I2）"。若是普通功率方向或阻抗繼電器時(shí)選“試驗(yàn)相夾角"，即所選試驗(yàn)電壓電流的夾角。若是零序或負(fù)序保護(hù)時(shí)，應(yīng)選（U0，I0）或（U2，I2）。

矢量圖顯示
         當(dāng)選擇“顯示三相電壓、電流矢量圖"時(shí)，圖中顯示的是各相電壓電流的矢量圖。
         當(dāng)選擇“顯示動(dòng)作角矢量圖"時(shí)，圖中只顯示所選定動(dòng)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(dòng)作邊界的搜索過(guò)程。
        測(cè)電流
        測(cè)動(dòng)作電流的方法是：電壓和夾角固定，電流由小到大按步長(zhǎng)遞增，直到保護(hù)動(dòng)作，測(cè)出動(dòng)作電流值。試驗(yàn)中Φ（U，I）夾角一般應(yīng)設(shè)置為保護(hù)的zui大靈敏角。如右圖所示：
        試驗(yàn)時(shí)，選取一個(gè)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(yīng)包含保護(hù)的整定動(dòng)作電流。軟件對(duì)角度的定義是：電壓超前電流的角度為正。所以設(shè)置角度時(shí)應(yīng)注意正、負(fù)角。一般，當(dāng)角度為zui大靈敏角或接近zui大靈敏角時(shí)，保護(hù)動(dòng)作zui靈敏，測(cè)出的動(dòng)作電流也趨于一個(gè)定值。當(dāng)設(shè)置的角度接近兩個(gè)動(dòng)作邊界或稍微超出邊界，測(cè)出的動(dòng)作電流可能偏大或不動(dòng)作。
        測(cè)電壓
        測(cè)動(dòng)作電壓方法是：電流和夾角固定，電壓由小到大按步長(zhǎng)遞增，直到保護(hù)動(dòng)作，測(cè)出動(dòng)作電壓值。試驗(yàn)中Φ（U，I）夾角一般應(yīng)設(shè)置為保護(hù)的zui大靈敏角。
試驗(yàn)時(shí)，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(yīng)包含保護(hù)的整定動(dòng)作電壓。軟件對(duì)角度的定義是：電壓超前電流的角度為正。所以設(shè)置角度時(shí)應(yīng)注意正、負(fù)角。一般，當(dāng)角度為zui大靈敏角或接近zui大靈敏角時(shí)，保護(hù)動(dòng)作zui靈敏，測(cè)出的動(dòng)作電壓也趨于一個(gè)定值。當(dāng)設(shè)置的角度接近兩個(gè)動(dòng)作邊界或稍微超出邊界，測(cè)出的動(dòng)作電壓可能偏大或不動(dòng)作。
        測(cè)動(dòng)作時(shí)間
        測(cè)動(dòng)作時(shí)間的方法是：直接給保護(hù)加一個(gè)動(dòng)作電壓和動(dòng)作電流，并且電壓與電流的夾角應(yīng)設(shè)置在動(dòng)作區(qū)內(nèi)，是靈敏角。保護(hù)動(dòng)作即記錄下動(dòng)作時(shí)間。
        測(cè)阻抗
        測(cè)動(dòng)作阻抗的方法與上面的“測(cè)電壓"、和“測(cè)電流"很相似，也是通過(guò)單獨(dú)改變電壓或電流使保護(hù)動(dòng)作。所不同的是，該單元記錄的是保護(hù)的動(dòng)作阻抗值，而不是動(dòng)作電壓或動(dòng)作電流。如下圖所示：
        Φ（U，I）的夾角要保證在保護(hù)動(dòng)作區(qū)內(nèi)，一般取zui大靈敏角。
阻抗值是根據(jù)動(dòng)作時(shí)的電壓電流值計(jì)算得出的，注意如果是接地阻抗時(shí)，要考慮零序補(bǔ)償系數(shù)的問(wèn)題，這種情況必須正確設(shè)置零序補(bǔ)償系數(shù)，默認(rèn)值為0.667。

第二節(jié) 試驗(yàn)指導(dǎo)
        微機(jī)保護(hù)對(duì)角度的定義
        一般，微機(jī)保護(hù)對(duì)角度的定義為：電壓超前電流的方向?yàn)檎?，反之為?fù)。并且，常常默認(rèn)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(hù)的動(dòng)作特性。其zui大靈敏角為－45°，兩個(gè)動(dòng)作邊界分別為：－135°≤Φ≤45°。這與X/Y坐標(biāo)里的角度概念正好相反。
        圖中，陰影部分為保護(hù)的動(dòng)作區(qū)，對(duì)應(yīng)著兩個(gè)動(dòng)作邊界：45°和－135°。試驗(yàn)設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)時(shí)，應(yīng)保證兩個(gè)搜索邊界分別大于45°和小于－135°，也即在非動(dòng)作區(qū)。然后將由非動(dòng)作區(qū)向動(dòng)作區(qū)搜索。
        動(dòng)作邊界的搜索
        在測(cè)試保護(hù)的zui大靈敏角時(shí)，若不知道其實(shí)際的動(dòng)作邊界，可采用以下方法進(jìn)行探求：
        將“測(cè)邊界"頁(yè)面中的“Ф（U，I）搜索范圍從"設(shè)置為0°，開始試驗(yàn)。若保護(hù)不動(dòng)作，再將該參數(shù)該為30°，以次類推。假設(shè)當(dāng)Ф（U，I）為20°時(shí)保護(hù)不動(dòng)作，在0°時(shí)動(dòng)作，則說(shuō)明保護(hù)的一條動(dòng)作邊界在0°～20°之間。用同樣的方法找出保護(hù)動(dòng)作的另一條邊界的大致范圍，假設(shè)為－130°～－120°。

      在軟件界面上設(shè)置搜索角時(shí)應(yīng)注意，軟件總是從“Ф（U，I）搜索范圍從"這個(gè)角度開始按步長(zhǎng)增加，測(cè)試出一條動(dòng)作邊界后，再?gòu)摹暗?這個(gè)角度開始按步長(zhǎng)減小。所以，假設(shè)“Ф（U，I）搜索步長(zhǎng)"設(shè)置為1°（正值），則以上面的數(shù)據(jù)為例時(shí)，“Ф（U，I）搜索范圍從"應(yīng)設(shè)為-130°，“到"應(yīng)設(shè)為20°。