繼電保護(hù)測試儀的知識講解

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 熟知微機(jī)繼電保護(hù)算法的原理，足矣有效的保障我們在使用微機(jī)繼電保護(hù)測試儀檢測繼保裝置時更加得心應(yīng)手。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)是直接或經(jīng)過電壓形成回路把被測信號引入保護(hù)繼電器，繼電器按照電磁感應(yīng)、比幅、比相等原理作出動作與否的判斷。而微機(jī)繼電保護(hù)測試儀是把經(jīng)過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)量化的數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)字濾波處理后，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行分析、判斷，以決定是否發(fā)出跳閘命令或信號，以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)功能。這種對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、判斷以實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的方法稱為微機(jī)保護(hù)算法。

分析和評價各種不同的算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是精度和速度。速度有包括兩方面：一是算法所要求的采樣點(diǎn)數(shù)(或稱數(shù)據(jù)窗長度);二是算法的運(yùn)算工作量。所謂算法的計(jì)算精度是指用離散的采樣點(diǎn)計(jì)算出的結(jié)果與信號的實(shí)際值的逼真程度。如果精度低，則說明計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度差，這將直接影響保護(hù)的正確判斷。算法所用的數(shù)據(jù)窗直接影響保護(hù)的動作速度。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)應(yīng)在故障后迅速做出動作與否的判斷，而要做出正確的判斷必須用故障后的數(shù)據(jù)計(jì)算。一個算法采用故障后的多少采樣點(diǎn)才能計(jì)算出正確的結(jié)果，這就是算法的數(shù)據(jù)窗。但是，半周傅氏算法不能濾除偶次諧波和恒溫直流分量，在信號中存在非周期分量和偶次諧波的情況下，其精度低于全周傅氏算法。而全周傅氏算法的數(shù)據(jù)窗要長，保護(hù)的動作速度慢。顯然精度和數(shù)據(jù)窗之間存在矛盾。一般地，算法用的數(shù)據(jù)窗越長，計(jì)算精度越高，而保護(hù)動相對較慢，反之，計(jì)算精度越低，但保護(hù)的動作速度相對較快。

目前，在微機(jī)繼電保護(hù)測試儀中采用的算法基本上可以分為兩類。一類是直接由采樣值經(jīng)過某種運(yùn)算，求出被測信號的實(shí)際值再與定值比較。例如，在距離保護(hù)裝置中，利用故障后電壓和電流的采樣值直接求出測量阻抗或求出故障后保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的R、X，然后與定值進(jìn)行比較。在電流、電壓保護(hù)中，則直接求出電壓、電流的有效值，與保護(hù)的整定值比較。另一類算法是依據(jù)繼電器的動作方程，將采樣值帶入動作方程，轉(zhuǎn)換為運(yùn)算式的判斷。同樣對于距離保護(hù)，這種算法不需要求出測量阻抗，而只是用故障后的采樣值帶入動作方程進(jìn)行判斷。

微機(jī)繼電保護(hù)測試儀對計(jì)算機(jī)速度的要求特別高。由于反映工頻電氣量的保護(hù)設(shè)有濾波環(huán)節(jié)，前置模擬濾波系統(tǒng)中也有延時，各種保護(hù)的算法都需要時間，因此在其他條件相同的情況下，盡量提高算法的計(jì)算速度，縮短響應(yīng)時間，可以提高保護(hù)的動作速度。在滿足精度的條件下，在算法中通常采用的計(jì)算速度，縮短響應(yīng)時間，可以提高以減小計(jì)算工作量，或采用兼有多種功能(例如濾波功能)的算法以節(jié)省時間等措施來縮短響應(yīng)時間，提高速度。

在一套具體的微機(jī)繼電保護(hù)測試儀中，采用何種算法，應(yīng)視保護(hù)的原理以及對計(jì)算精度和動作快速性的要求合理選擇。繼電保護(hù)的種類很多，按保護(hù)對象分有元件保護(hù)、線路保護(hù)等;按保護(hù)原理分有差動保護(hù)、距離保護(hù)和電壓、電流保護(hù)等。然而不管哪一類保護(hù)的算法，其核心問題歸根結(jié)底不外乎是算出可表征被保護(hù)對象運(yùn)行特點(diǎn)的物理量，如電壓、電流等的有效值和相位以及阻抗等，或者算出它們的序量值、基波分量、某次基波分量的大小和相位等。有了這些基本電氣量的計(jì)算值，就可以很容易地構(gòu)成各種不同原理的保護(hù)。可以說，只要找出任何能夠區(qū)分正常與短路的特征量，微機(jī)保護(hù)就可以予以實(shí)現(xiàn)。

計(jì)算精度是保護(hù)測量元件的一個總要指標(biāo)，高精度與快速動作之間存在著矛盾，一般要求根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行協(xié)調(diào)以得到 合理的結(jié)果。在選用準(zhǔn)確度的數(shù)學(xué)模型及合理的數(shù)據(jù)窗長度的前提下，計(jì)算精度與有限字長有關(guān)，其誤差表現(xiàn)為量化誤差和舍入誤差兩個方面。為了減小微機(jī)繼電保護(hù)測試儀量化誤差，在保護(hù)中通常采用的A/D芯片至少是12位的，而減小舍入誤差則要增加字長。