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國內(nèi)市場微機型繼電保護測試儀的現(xiàn)狀和發(fā)展
點擊次數(shù)：1586 發(fā)布時間：2017-5-9
摘要：面對國內(nèi)市場中各種微機型繼電保護測試儀，該文對它們目前的現(xiàn)狀作了簡要的回顧，從現(xiàn)場實用的角度出發(fā)，對國內(nèi)市場主流的微機型測試儀的輸出精度、功率輸出能力、持續(xù)工作能力、可靠性、暫態(tài)輸出性能及軟件的實用性、易操作性和報告的產(chǎn)生等方面進行了比較，對普遍存在的問題進行了討論，并對未來微機測試儀的發(fā)展方向作了論述。
引言 近年來，隨著我國電力工業(yè)的迅速發(fā)展，新型繼電保護裝置特別是微機型繼電保護得到廣泛推廣使用，對測試技術提出了更高的要求，形成并發(fā)展了繼電保護測試技術。從早期的調(diào)壓器、升流器、三相移相器及相關的儀器儀表組成的調(diào)試線路， 到如今的一體化微機型測試儀，繼電保護測試產(chǎn)品在不斷地更新?lián)Q代。 在上世紀九十年代初，*的微機型繼電保護測試儀逐漸進入中國市場，并在部分省市中試所和大型合資電廠得到應用。之后國內(nèi)不少研究單位相繼開發(fā)生產(chǎn)出了不同類型的微機型繼電保護測試儀。 微機型繼電保護測試儀的開發(fā)與應用大大提高了繼電保護裝置的測試水平，提高了調(diào)試效率，對保證繼電保護的正確動作，提高電網(wǎng)的安全水平有積極的現(xiàn)實意義。本文從現(xiàn)場實用的角度出發(fā)，對目前國內(nèi)市場上使用較多的微機型繼電保護測試儀進行了討論，并對微機型繼電保護測試儀的發(fā)展方向進行了探討。
1 國內(nèi)市場微機型繼電保護測試儀的現(xiàn)狀 測試儀經(jīng)過了從單相到三相及微機化的發(fā)展，重量越來越輕，體積越來越小，輸出功率越來越大，功能越來越多，軟件水平越來越高。目前國內(nèi)現(xiàn)場使用較多的微機測試儀種類很多，根據(jù)面世的時間和生產(chǎn)廠家的不同，主要有以下幾種代表性產(chǎn)品：
1）以原北京威特公司生產(chǎn)的MRT系列測試儀、廣東昂利公司生廠的ONLLY系列測試儀為代 表。
2）以北京博電新元公司生產(chǎn)的P系列、S系列及PW系列測試儀，南京信達公司生產(chǎn)的VENUS系列測試儀為代表。
3）以成都天進公司生產(chǎn)M2000系列測試儀、博電新元公司和昂利公司的新一代產(chǎn)品為代表。
4）以奧地利OMICRON公司生產(chǎn)的CMC系列測試儀、瑞典Programma公司生產(chǎn)的FREJA系列進口測試儀為代表。
各個公司的測試儀從功能上來說，都能滿足大多數(shù)繼電保護的試驗要求，但由于開發(fā)能力和生產(chǎn)條件各不相同，因此各廠家的測試儀在整機性能、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、工藝等方面有較大的差距，有些測試儀的軟件設計、帶載能力、精度、工作穩(wěn)定性及可靠性等方面存在問題。 同時因為對測試儀沒有檢測標準，使得一些國內(nèi)廠家夸大了其產(chǎn)品的性能。例如，許多廠家的測試儀說明書都宣稱其輸出電流精度為0.05級，但大部分根本達不到，使得實測數(shù)據(jù)與其說明書所給的指標有較大的出入。且輸出電流的精度是分段的，而有些廠家對此根本沒有說明。當然部分國內(nèi)廠家和國外廠家還是有詳細和實事求是的說明。 進口測試儀的整機性能比較好，產(chǎn)品硬件可靠、精度高、使用年限長（有些具有零點漂移校正功能，可延長其使用壽命）、軟件的功能豐富；但價格昂貴，且大多是外文界面，培訓困難，難以普及到現(xiàn)場，因此大多在科研單位里使用。
2 微機型繼電保護測試儀在現(xiàn)場使用時的幾個問題 由于各公司的測試儀都能滿足保護裝置大部分 功能的試驗要求，基本上都包括電壓繼電器、電流繼 電器、功率繼電器、阻抗繼電器、頻率繼電器等測試模塊，因此本文不具體說明各種測試儀的具體功能，而是從以下幾個方面對微機測試儀進行討論。
2.l 微機型測試儀的硬件 測試儀的輸出由硬件直接產(chǎn)生，因此硬件設計及元器件的好壞直接關系到測試儀的整體性能。
2.l.l 微機型測試儀的帶負載能力 與國外情況不同，國內(nèi)現(xiàn)場運行的不但有微機型繼電保護裝置（交流阻抗約l!），還有集成型繼電保護裝置（交流阻抗約2!），甚至有些場所還有晶體管型保護裝置（交流阻抗更大）。對于微機型繼電保護裝置，測試儀都能滿足其功率需求，一般不存在帶負載能力。而對于其它繼電保護裝置，因它們要求較高的功率，往往出現(xiàn)測試儀的帶負載能力不足的問題。另外由于保護裝置的電壓回路是公用的，因此一般要求測試儀的電壓源每相對中性點的 電壓有效值不低于75V， 容量不小于30VA。試驗儀的帶負載能力不但指電壓源和電流源輸出的zui大幅值，還指電流源的功率輸出曲線，即在給出電流源的不同輸出幅值時，還應該給出電流源的zui大不失真電壓，以便試驗人員能根據(jù)電流源的帶負載能力來確定試驗儀所能帶負載的大小。但目前大多數(shù)試驗儀廠家只提供了電壓源和電流源輸出的zui大幅值和zui大的輸出功率，沒有提供電流源的 zui大不失真輸出電壓。 需要特別指出的是，許多測試儀在帶負載能力不足時，并不給出警告，而是強行繼續(xù)輸出，從而導致輸出波形削頂，出現(xiàn)毛刺，乃至嚴重變形。在沒有外接示波器或錄波裝置的情況下，測試人員可能*不知情，而這種情況可能嚴重影響測試的精度，出 現(xiàn)調(diào)試錯誤，以至出現(xiàn)嚴重后果
2.l.2 微機型測試儀的持續(xù)工作能力 微機型測試儀的持續(xù)工作能力是指在保證技術指標的前提下測試儀連續(xù)工作的能力，特別是在高功率和大電流的情況下，這個問題特別突出。微機測試儀的持續(xù)工作能力不僅與測試儀采用的元器件的品質(zhì)功率儲備和熱容量有關，而且還取決于硬件的結(jié)構(gòu)設計和軟件的設計思想及其優(yōu)化能力，如果元器件質(zhì)量好，硬件結(jié)構(gòu)設計合理，并且軟件精心設計、優(yōu)化性能好，則測試儀就能長時間持續(xù)工作。 以前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的微機測試儀在環(huán)境溫度較高時，這方面的問題比較突出。出現(xiàn)這種問題的原因大多是裝置結(jié)構(gòu)設計不合理、元器件參數(shù)和質(zhì)量的限制，也有軟件設計不合理，沒有對測試過程進行優(yōu)化的原因。不過近幾年，一些國內(nèi)廠家采用質(zhì)量好的器件，對軟件、硬件和機箱結(jié)構(gòu)作了優(yōu)化，現(xiàn)在這個問題已經(jīng)得到了一定的解決。
2.l.3 微機型測試儀的穩(wěn)定可靠性 測試儀的穩(wěn)定可靠性是指測試儀正確工作的能力，即測試儀的硬件輸出能正確反映軟件中的設定值。一般生產(chǎn)廠家都給出了測試儀的輸出精度，但硬件輸出與軟件設定的誤差有時會超出廠家給出的精度，有時甚至輸出的波形*不能反映軟件的設定，特別是在有諧波和暫態(tài)分量輸出時，誤差更大。 目前不少在用的微機型繼電保護測試裝置的交流源或直流源輸出的性和線性度不甚理想，許多測試裝置在現(xiàn)場使用中交、直流源輸出的穩(wěn)定性較差，經(jīng)常由于測試裝置輸出范圍變化過大而懷疑保護裝置的特性不穩(wěn)定，這給保護調(diào)試增加了不必 要的工作量。在穩(wěn)定可靠性方面，進口測試儀做的比較好，也比較實事求是。另外穩(wěn)定可靠性還指測試儀發(fā)生故障的概率，可靠性高的測試儀只要正確操作應該很少會發(fā)生故障。
2.l.4 微機型測試儀的自我保護 調(diào)試現(xiàn)場的誤接線是不可避免的，當測試儀的電壓回路短路或電流回路斷路時，測試儀應該終止輸出，同時給出報警信號，而不應損壞。測試儀在超溫超載工作時也應該發(fā)出信號通知試驗人員。
2.l.5 微機型測試儀的暫態(tài)特性 隨著微機繼電保護裝置的大規(guī)模應用，大量的保護使用暫態(tài)分量作為判據(jù)，微機測試儀模擬電壓、電流、頻率、阻抗的暫態(tài)量輸出較為容易，但問題是測試儀提供的暫態(tài)分量與電力系統(tǒng)故障時產(chǎn)生的暫態(tài)分量是否真正相符。 有些測試儀在產(chǎn)生方波時，存在上升沿速率過慢，同時還有過沖、超調(diào)、波形失真的現(xiàn)象，特別是有故障再現(xiàn)功能的測試儀在用錄波器錄下的故障數(shù)據(jù)做故障仿真時，由于數(shù)據(jù)里含有大量的暫態(tài)數(shù)據(jù)，使得測試儀輸出的波形有較大的失真，這就直接影響到了以突變量為判據(jù)的保護的調(diào)試。
2.l.6 微機型測試儀的自身干擾問題和開關機時 的沖擊問題 有些測試儀的電流源在帶一定的感性負載時會產(chǎn)生自激現(xiàn)象，并只有在改變負載參數(shù)或關斷電源后自激現(xiàn)象才能停止。另外有些測試儀在開關電源時會產(chǎn)生較大的沖擊，引起被測試繼電保護裝置的誤動作。以上現(xiàn)象在國產(chǎn)的試驗裝置中較多出現(xiàn)，少數(shù)進口的測試儀也有此類現(xiàn)象。
2.l.7 微機型測試儀的硬件結(jié)構(gòu)和體積 微機測試儀作為現(xiàn)場調(diào)試的工具，要經(jīng)常帶到比較偏遠的電廠或電站，由于要經(jīng)常搬動，因此硬件結(jié)構(gòu)很重要，如果結(jié)構(gòu)不合理，就很容易損壞。還有測試儀的重量大小及是否攜帶方便也是比較重要的問題。
2.2 微機型測試儀的軟件 軟件是用來控制測試儀硬件輸出的，因此它性能的優(yōu)劣同樣直接關系到測試儀的整體性能和技術指標。 軟件應有為保證測試儀整體性能而采取的措施，如為了保證電壓電流的正確輸出而對輸出進行閉環(huán)檢測，并進行精度校正和補償。當測試儀處于非正常工作狀態(tài)時給出報警信號。 軟件中應有常用試驗的測試模塊，如電壓、電流、頻率、阻抗及它們的突變量的測試模塊等，這樣可以減少試驗人員在現(xiàn)場的輸入數(shù)據(jù)。 不同的試驗人員對測試界面有不同的要求，軟件除了提供有測試模塊外，具有能讓試驗人員自己定義測試模塊的功能，這樣測試儀就能根據(jù)試驗人員的要求進行特定的保護測試。 不論是用故障錄波器錄下的數(shù)據(jù)進行故障再現(xiàn)還是試驗裝置本身進行模擬故障輸出，輸出的波形都應該符合電力系統(tǒng)故障時的情況。 軟件界面應該友好。目前大多數(shù)測試儀的軟件都是基于Windows環(huán)境下運行的，只要熟悉Win-dows系統(tǒng)就很容易能操作測試儀的軟件。為了方便試驗人員的現(xiàn)場操作，同一個試驗的操作不應該切換太多的窗口，所有的數(shù)據(jù)輸入在同一個窗口中完成，對于電壓、電流等向量除了有文字數(shù)據(jù)顯示，還有向量圖和表計模擬顯示，以增強數(shù)據(jù)的直觀性，從而減少試驗人員輸入的錯誤。另外軟件界面是中文的，在這一點上，國產(chǎn)軟件比進口測試儀有優(yōu)勢。 試驗結(jié)束后，試驗報告的整理也是比較重要的?，F(xiàn)在大多數(shù)測試儀試驗結(jié)束后產(chǎn)生報告有兩種方式，一種是由軟件自動生成固定格式的報告，另一種是試驗軟件把試驗的原始數(shù)據(jù)導入到某種編輯軟件 （如EXCEL） 中，再由試驗人員自由地把數(shù)據(jù)編輯成想要的格式。*種方法生成的報告格式是固定的，有時并不滿足試驗人員的要求；第二種方法產(chǎn)生的報告雖然能滿足要求，但每做一個試驗就要編輯一次，很是煩瑣。
2.3 測試儀的其它一些問題 由于有些保護裝置處在比較偏遠的地方，這些地方的電源不是很齊全，而有些保護裝置在調(diào)試時需要額外的直流或交流電壓，因此測試儀除了有用來模擬電力系統(tǒng)的電壓源和電流源外，還有能提供可調(diào)幅值的交流和直流電壓輸出端口，用作保護裝置調(diào)試時的輔助工作電源。 測試儀應具有采用同步觸發(fā)技術或利用GPS 信號使多個變電站同步試驗的功能。 微機測試儀利用錄波器記錄的故障數(shù)據(jù)進行故障再現(xiàn)是查找繼電保護裝置誤動和拒動的重要手段，現(xiàn)在比較突出的問題是由于國內(nèi)不同廠家生產(chǎn)的錄波器記錄故障數(shù)據(jù)的格式各不相同，而測試儀在故障再現(xiàn)時，一般只能讀取特定格式的數(shù)據(jù) （如Comtrade格式） ，這樣就要求先把錄波器錄下來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成測試儀要求的文件格式，但問題是錄波儀廠家往往沒有提供此類的轉(zhuǎn)換程序給用戶，有的即使提供了，轉(zhuǎn)換成的文件格式也不對。
3 微機型試驗裝置的新發(fā)展 微機型測試儀的推廣與使用，提高了繼電保護試驗人員的工作效率，降低了勞動強度，同時人們在使用的過程中對微機測試儀提出了更高的要求，國內(nèi)外廠家也對產(chǎn)品進行了改進提高：縮小硬件的體積、降低功耗、提高輸出功率、升級軟件版本使繼電器能更加完善。有的廠家還對產(chǎn)品進行更新?lián)Q代，推 出了功能更強的新產(chǎn)品，微機測試儀的發(fā)展總的來說體現(xiàn)在以下幾個方面。
3.1 硬件方面
1）用更新的放大器芯片和開關電源技術，增強工作可靠性、降低裝置的功耗、增大功率輸出，減少裝置的體積和重量，以方便攜帶。
2）采用速度更快的處理器和響應更快的電子器件，以更真實地模擬電力系統(tǒng)的暫態(tài)故障信號。采用多CPU技術，以增強數(shù)據(jù)的處理能力，同時內(nèi)置人機界面，以減少測試儀對PC機的依賴。
3）增強硬件實時自檢，進一步完善自我保護功能，減少測試儀現(xiàn)場使用的故障率。
4）拓寬測試儀的用途，采用更新和功能更強的芯片，提高輸出精度，能對變送器等設備進行調(diào)試。
5）測試儀在智能化的基礎上實現(xiàn)網(wǎng)絡化，利用一臺微機控制多臺測試儀或由一臺主測試儀控制多臺從測試儀模擬多端線路或更復雜系統(tǒng)。
3.2 軟件方面
1）采用衛(wèi)星同步技術，利用GPS的秒同步脈 沖（PPS）實現(xiàn)變電站之間的遠程同步調(diào)試
2）實現(xiàn)試驗功能的自定義，軟件提供基本的測試模塊，用戶根據(jù)需要用基本模塊“編程”來組成需要的測試功能，產(chǎn)生新的試驗模塊。
3）對輸出進行實時閉環(huán)控制，并實時對輸出誤差進行補償，提高輸出精度。
4）自動檢測所要試驗的保護裝置，自動查尋并讀入保護的定值，自動完成保護裝置的試驗。
5）統(tǒng)一微機保護、故障錄波器和微機測試儀的數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
6）對特定種類的保護裝置做的試驗項目，一次輸入的試驗數(shù)據(jù)，可產(chǎn)生試驗文件，保存后重復使用，以后試驗時只需調(diào)入文件執(zhí)行即可完成試驗。
7）根據(jù)不同的要求對試驗報告格式進行編輯，試驗報告的格式當作"模板"保存起來，以后每次對同一類保護裝置做同一試驗項目后，可以選擇不同的報告“模板”來產(chǎn)生所需要格式的試驗報告，提高了試驗人員的工作效率。 以上所提的功能，有些已經(jīng)在目前的少部分測試儀中得到實現(xiàn)，但技術上還不是很成熟，有待進一步完善提高，有些功能則需要進行全新開發(fā)。
4 結(jié)論 微機型測試儀的出現(xiàn)極大地提高了繼電保護裝 置的測試水平，本文簡單介紹了目前國內(nèi)使用較多 的測試儀，并對目前測試儀普遍存在的問題進行了討論。雖然目前測試儀還有不少問題需要解決，但隨著測試儀生產(chǎn)廠家不斷對測試儀進行更新?lián)Q代，不斷地把新技術和新的元器件應用到測試儀的生產(chǎn)開發(fā)上，微機型測試儀的功能會不斷完善，越來越方便保護裝置的調(diào)試。