HDJB-9000合并单元数模一体综合测试仪试验模块介绍

 

通用试验

通用试验包括：电压电流、谐波试验、递变、滑差四个模块

1.1.1. 电压电流

n 概述

电压电流模块与通用数字测试模块在试验流程及操作上类似。但是，在通用数字测试模块中，每个SV和GOOSE通道均可独立变化，而电压电流模块与之不同，需要针对之前设置好的组别进行输出，每一个组别都是一组独立参数。简而言之，通用数字测试模块，程序将每一个通道均当做一个独立的数据块进行管理，因此在不用映射的情况下可对每一个控制块的每一个通道进行独立设置，而电压电流模块，程序固定按照Ua1，Ub1，Uc1，Ia1，Ib1，Ic1，Ua2，Ub2，Uc2，Ia2，Ib2，Ic2这12个量进行数据块管理，因此需要将使用的控制块的通道映射到这12个量上。通用数字测试模块的好处是每个通道单独可控，非常灵活；电压电流模块的好处是多个数据块可同时进行修改，操作简单。

n 模拟量设置

点击电压电流模块，在弹出“电压电流设置”标签页下的发送控制块信息里默认2组电压电流（根据硬件自适应），1组对应3压3流，即三相电压Ua1、Ub1、Uc1，三相电流Ia1、Ib1、Ic1。

n 分组映射

在使用电压电流模块前需要将使用的控制块通道映射到相应的组别上。方法为：在【试验配置】内，选中某一个控制块，然后选择【设置SV分组】，将此控制块映射到组1-组4中的某一个分组上，然后再选中某一行通道，在【映射】栏双击，可独立调整某一个通道的映射。

如下图所示，映射为IA1的通道即为第一支路的Ia1，其他相依此类推。另外，映射为3U0、3I0的通道的值会由相电压电流结合通道变比计算得出

n 开关量设置

在手动试验中【开出量】区域，可查看当前映射的开出量及绑定的通道。

这里仅能操作开出点的断开和闭合，不能修改绑定，如果需要修改请前往【试验配置】界面

该界面与通用数字测试的定点测试模块类似，区别在于所设置的模拟量和开出量的形式不一样。因此其参数、试验流程均可参考通用数字测试，此处不再赘述。

n 电压电流模块使用举例

变压器复合电压闭锁（方向）过流保护

这是当前大容量变压器常见的后备保护之一。用“电压电流”进行模拟时，应注意以下几点：

Ø 如何输出复合电压

复合电压是指低电压和负序电压。在闭锁过流时，这两种电压是“或”的关系。也就是说，可以理解为是“低电压闭锁（方向）过流”和“负序电压闭锁（方向）过流”两套保护的组合，任一套动作，即输出跳闸。

保护定值单中，“低电压”和“负序电压”常常指线电压，可将其除以1.732，转换成相电压，由测试仪输出三相电压进行试验。低电压试验时，在“交流试验”中设置三相电压相位为：0°、－120°、120°；负序电压试验时，在“交流试验”中设置三相电压相位为：0°、120°、－120°；

Ø 电压电流怎样配合输出

如果采用三相电压同时输出，则试验时可任意取其中一相电流输出。

如果采用两相电压输出，则需要通过阅读保护说明书，查看保护是采用什么接线方式。比如，采用90°接线，则按“UAB，IC”，“UBC，IA”，“UCA，IB”方式进行输出；采用0°接线，常常按“UAB，IA”，“UBC，IB”，“UCA，IC”方式进行输出。

Ø 怎样测试方向更简单

假设某保护采用90°接线方式，低电压定值为60V，试验时可在“电压电流试验”中进行如下设置：UA=60V，相位为0°；UB=0V，相位为0°。这样，UAB即为60V，0°。然后固定电压，改变电流IC的相位来测试两条动作边界。

Ø 最大灵敏角的“正”、“负”是怎样定义的

保护定义：电压超前电流的角度为正，反之为负。假设右图所示的IC为灵敏角指向，UAB为参考方向0°，则该保护的灵敏角即为：－45°，两动作边界分别为45°、－135°（阴影部分为动作区）。

Ø 需要测试哪些项目

过电流值、低电压值、负序电压值、动作灵敏角等。

Ø 在输出期间调整输出量

有些保护要求在输出故障之前先输出正常状态量（电压为57.735V，电流为0A），以便让保护的“PT断线”信号消失，或让重合闸充电指示灯亮。还有些保护是需要“突变量起动”的，要求在试验时先输出正常状态量然后突变到故障状态。这些都要求软件能在试验期间直接修改数据，改变测试仪的输出量，突变到另一输出态。下面举例说明：

1) 选择“手动”试验方式，不勾选“即时修改”，先设置各相输出为正常状态量（电压为57.735V，电流为0A），按“F2”键输出。

2) 在测试仪输出状态下直接修改电压电流通道的幅值、相位、频率等，此时测试仪仍然输出的是修改前的数据，当按下“下传修改”按钮时，测试仪的各项数据输出变更为修改后的数据。由于这种改变是各相同步改变的，所以能适应某些突变量起动的保护的输出要求。

n 电压电流试验模块测试时应注意事项

Ø 在测试常规继电器时，“开关变位确认时间”应设置得大一点，比如20ms左右；若测试的返回值误差过大，可能是由于继电器接点抖动过大，这时可以选择“手动”方式来完成；在测试继电器的动作时间时，测试仪输出的交流量应大于1.2倍整定动作值以上，以确保保护可靠动作。

Ø 在测试多段式过流保护的动作时间时，一般是一段一段地分别进行试验。也就是说，校验Ⅰ段保护动作时间时，把Ⅱ段、Ⅲ段都退出，然后逐步递升电流直到保护动作。在这种方式下测出的动作时间往往是不准确的。测量保护的动作时间时，最好是由测试仪直接输出1.2倍及以上的整定动作值（低电压保护为0.8倍及以下）,确保保护能够可靠动作，这样测出来的动作时间就比较准确。

Ø 测试距离保护时，短路阻抗在小于整定定值的时候保护才会出口，所以一般取定值的0.95倍来做试验，可保证保护能够可靠出口；在模拟接地距离故障的时候，零序补偿系数一定要设置正确。

Ø 校验零序电流定值时，要注意区分定值单里给出的是3I0的定值，还是I0的定值。如果是I0的定值，在测试模块的左下角会有显示，如果是3 I0的定值，则将左下角显示的I0的值乘3，看是不是和定值一样。对于距离和零序保护定值的校验，后面有专门的校验模块，测试会更方便，关于这部分软件已在后面介绍。

Ø 测试低周保护时，选择频率可变。频率变化的步长根据精度的要求来设置，最好是选择“自动”的方式来完成，因为低周有df/dt的闭锁值，用手动方式的话不好控制。频率从50开始下降一直降到保护动作为止，需要注意的是，间隔时间应该大于保护的动作时间。

特点

1)智能测试模块

支持智能测试模板编辑，测试过程中可任意添加测试项目，并保存为可重复使用的测试工程文件，提高后期定检、消缺阶段的测试效率。

2)自动测试

具备就地化保护及数字式保护自动测试功能，可一键完成单个保护装置所有的测试项目；

3)数字量/模拟量输出

可对数字化变电站的合并单元、保护、测控装置、智能终端进行测试，也可对模拟的保护、发变组等装置进行测试；

4)模拟量及数字量同时输出

支持同时进行模拟量、SV、FT3的输出及GOOSE报文的收发；

5)多种扫描模式

支持幅值、相位、频率、阻抗、向量、序量、功率按照手动或自动的方式进行试验，并且支持按照递变、滑差、综合的方式进行自动变化试验；

6)安全及报警

具有过热过流保护功能，电流源具备开路保护功能及开路报警功能，电压源具备过载、短路保护功能；

7)虚端子图形化显示

支持虚端子图形化显示功能，数据流向清晰明了；

8)报文同时收发

支持IEC61850-9-1、IEC61850-9-2及GOOSE光数字报文输出。GOOSE信号可独立收发，也可与IEC61850-9-2共一个光以太网接口收发；

9)FT3/扩展FT3

支持FT3、FT3扩展及DL/T 282报文输出，并且支持2M/4M/6M/8M/10M/15M/20M波特率UART编码及5M/10M/20M 曼切斯特编码；

10)异常测试

具有模拟报文异常功能，可模拟品质异常、发送频率抖动、延时异常、丢包、失步、序号跳变、检修模式、状态虚变等测试；

11)故障回放

支持故障仿真和COMTRADE格式数据回放功能；

12)MMS服务

具备MMS定值读写功能，可读写智能IED设备定值等配置信息；

13)对时与授时

具备同步触发功能，支持直接接入GPS/BD天线进行对时，也支持IRIG-B、PPS及PTP 1588对时方式并可支持对外输出IRIG-B、PPS及PTP 1588授时信号；

14)硬接点开入及开出

开入量为有源、无源自适应接点，自动识别输入类型和输入电压，通道间相互隔离，极性反接有告警提示；

15)报文接收及分析

具备报文接收及分析功能，可将接收到的报文用NPA打开进行分析或导出

16)单纤模式

光口支持单纤发送、单纤接收，支持光功率测试；

17)模拟量小信号

配备模拟量小信号接口，支持12路模拟量小信号输入，可测量-7V~ 7V交流电压；支持12路模拟量小信号输出，可输出-7V~ 7V交流电压；

18)触摸操作

配备10.4寸高分辨率显示屏，支持触摸操作；

19)无线连接

提供4G远程测试功能，具备WiFi模块，方便用户使用；

1.1.1. 谐波试验

n 概述

谐波试验模块的功能：

Ø 可输出最多12路数字量电压、电流，每路输出可设置0~63次谐波。

Ø 支持按照幅值、谐波含有率、相位进行变化，可手动或自动变化，自动变化时变化量按步长变化。

Ø 测试仪在输出状态的同时记录保护装置动作和返回时被检测量的值，并与整定值做比较，以校验保护装置的性能。可对谐波制动式差动保护进行测试。

n 谐波输出

谐波输出是谐波试验模块的基本功能，每路电压、电流可包含0~63次谐波。

各次谐波的幅值、相位可独立设置，叠加方式可以设置为有名值叠加和百分比叠加。如果为有名值叠加，各次谐波幅值直接由输入参数给定；如果为百分比叠加，各次谐波的输入参数是该次谐波幅值与基波（1次谐波）幅值的比值。

0次谐波，即为直流，表达式为恒定值。

n 谐波表示方法

各相的谐波分量的数据可以选择“以幅值的方式表示”，也可以选择“以基波的百分比表示”。当选“以基波的百分比表示”，在“谐波” 页面中各次谐波的值显示为相对于基波幅值的百分比，变量的幅值步长也以基波的百分比表示。例如，在“以幅值表示”时，某相电压2次谐波幅值为2V，基波幅值为10V，则当选择“以基波的百分比表示”时，此时显示的2次谐波为20％。

n 谐波定点试验

谐波定点试验可实现4相电压、3相电流的各次谐波分量叠加输出，用于测试电力系统的设备在各种谐波情况下的工作行为。

Ø UA、UB、UC、UX、IA、IB、IC均可以叠加直流及2～63次谐波输出

Ø 各次分量可以按幅值显示和记录，也可以按基波的百分比方式显示和记录

Ø 可以选择自动变化，也可选择手动变化，幅值和相位均可变化

变化通道：可以设置当前通道、当前控制块、所有控制块。

变化类型：可以设置幅值、相位、谐波含有率。

触发后返回：勾选后在变化过程中按下“上”“下”按钮递增或递减变量值，直到保护继电器动作或返回。

开关量：用来定义哪几路开入量动作有效。默认A、B、C、D四路开关量全部有效。试验时可自定义指定哪几路开关量有效（打“√”为有效）。

触发逻辑：可设置逻辑或，逻辑与。

n 谐波试验自定义序列

可定义多个由用户自由设置的状态，对保护装置动作值测试非常适用。

通过开入接点状态的翻转测试保护的动作时间，动作时间以各自状态的起始点为计时起点。

每个状态可单独设置电压电流的幅值、相位、频率、和谐波含量。

1.1.1. 递变试验

n 概述

递变试验即按照一定的设置量逐步进行变化，在这里我们主要是指阶梯变化。

阶梯变化描述了一个按步长变化的试验过程，根据变化类型的不同，将阶梯变化分为4个类型：电压幅值、电流幅值、频率、相位。

递变试验的流程可以概括为如下几个方面：

Ø 将试验过程分解为多个步骤进行，每一步保持一定的时间，并输出一定的状态。

Ø 试验前先设置变化类型、变化初值、变化末值、变化步长、每步持续时间、变化方式等参数。变化类型在每一步中其值保持恒定，但是不同步之间值不一样，且相邻两步之间变化量的差值（即为步长）相等，变化量的这种变化方式称为按步长变化。

Ø 每一步的状态由所设置的变化量及其内容决定，其中跟变化量无关的电压电流为复归状态中的电压电流，跟变化量有关的电压电流由当前变化量的值经过一定计算后获得。

Ø 阶梯变化测试点的流程如图所示：

该流程图说明如下：

1)试验开始之前根据需要可以插入一段试验前时间(即试验前复归时间)，用于激活保护装置或使保护装置处于工作状态(避免断链告警)等目的。

2)每步变化前可以插入一段复归状态(即正向每步变化前复归时间或反向每步变化前复归时间)，用于让保护装置复归等目的。

术语介绍

【正向变化】：变化量由变化初值向变化末值变化的过程称为正向变化

【反向变化】：变化量由变化末值向变化初值变化的过程称为反向变化

【变化终点】：当保护装置动作或者变化量到达变化末值，即到达变化终点

【脉冲递变】：当正向每步变化前复归时间或反向每步变化前复归时间不为零时

【循序递变】：当正向每步变化前复归时间或反向每步变化前复归时间设置为零时

变化过程

变化方式 是否勾选触发后返回 触发原因 实现效果

始->终 勾选 保护装置动作 当变化量变化到保护装置动作值时试验停止

始->终 勾选 到达变化末值 当变化量变化到变化末值时试验停止

始->终 不勾选 保护装置动作 当变化量变化到变化末值时试验停止

始->终 不勾选 到达变化末值 当变化量变化到变化末值时试验停止

始->终->始 勾选 保护装置动作 当变化量变化到保护装置动作值时开始反向变化，直到找到反向变化过程中的保护装置动作值，如果找到反向变化过程中的保护装置动作值，则试验停止，如果反向变化过程中没有找到保护装置动作值，则变化到变化 初值时试验停止

始->终->始 勾选 到达变化末值 变化量先从变化初值变化到变化末值，然后再从变化末值变化到变化初值

始->终->始 不勾选 保护装置动作 变化量先从变化初值变化到变化末值，然后再从变化末值变化到变化初值

始->终->始 不勾选 到达变化末值 变化量先从变化初值变化到变化末值，然后再从变化末值变化到变化初值

正向变化时，如果变化末值大于变化初值则按步长递增，如果变化末值小于变化初值则按步长递减。

正向变化过程中，保护装置动作时变化量的值即为动作值或边界1（功率保护边界测试时），动作时刻与该步起始时刻之差即为动作时间。在该步持续每步时间后试验结束（当变化方式设置为始->终时）或开始反向变化（当变化方式设置为始->终->始时）。如果正向变化过程中，变化量达到变化终值并持续每步时间后保护装置仍没有动作，说明参数设置有异常或保护装置异常。

反向变化过程中，保护装置动作时变化量的值即为返回值或边界2（功率保护边界测试时），返回时刻与该步起始时刻之差即为返回时间。在该步持续每步时间结束后试验结束。如果反向变化过程中，变化量达到变化初值并持续每步时间后保护装置仍没有返回，说明参数设置有异常或保护装置异常。

每个递变过程均有故障前（复归值）和故障态（递变值）两个状态。通过试验前复归时间、正向每步变化前复归时间(反向每步变化前复归时间)及每步持续时间三个参数控制递变过程。

每步持续时间必须设置的足够长，以使待测的保护跳闸。保护投入的其它功能，如果其动作时间长于待测的功能，则不会跳闸。只要每步变化前复归时间设置的足够长，在每一个故障脉冲之后的复归状态将使继电器完全复归。每步持续时间的设置必须大于保护待测功能的跳闸时间，但要小于高定值元件的跳闸时间。

为了保证有足够的接点状态判断时间，特别是“动作值+返回值”和“最大灵敏角”两种测试，必须设置正向每步变化前复归时间或反向每步变化前复归时间。

1.1.1. 滑差试验

n 概述

滑差变化描述了一个按滑差变化的试验过程。

滑差测试流程可以概括为：

Ø 试验过程同阶梯变化类似，也是分为多步进行，每一步保持一定的时间，并输出一定的状态。

Ø 设置1个滑差变化量，其值在试验过程中发生改变。该滑差变化量在每一步当中其值不恒定，且具有下图所示的变化规律。在每一步中，变化量由每步起点值开始，保持设定的起点时间，然后该变化量按设定滑差d/dt线性变化至每步终点值，然后在每步终点值保持设定的终点时间后，该步结束。变化量的这种变化方式称为按滑差变化。

Ø 试验过程还需设置1个阶梯变化量，该阶梯变化量可被测试仪监视，试验过程中测试仪记录保护装置响应时刻被监测量的值及响应时间，并能与监测量的整定值做比较，以判断保护装置的性能。

Ø 每一步的状态由所设置的变化量及其内容决定，其中跟变化量无关的电压电流为复归状态中的电压电流（试验前状态值），跟变化量有关的电压电流由当前变化量的值经过一定计算后获得。

n 参数说明

【试验项目】

根据测试的目的进行选择，可以选择：动作时间、动作值、滑差闭锁值。

【变化组别】

进行变化的分组，可以为某一个分组，也可以为全部分组。

【变化类型】

有电压幅值、电流幅值、频率三种可选。

【变化初值】

设定的变化类型初值。

【初值时间】

试验开始后，在设定的变化类型初值上运行的时间。

【变化末值】

设定的变化类型末值。

【末值时间】

试验开始后，在设定的变化类型末值上运行的时间。

【计时启动值】

该选项仅当试验项目为动作时间时才会存在。其作用为计算动作时间T。

比如：已知保护装置的动作整定值为A，实际动作值为A+X，设定计时启动值为A，那么当设定的变化类型(电压幅值/电流幅值/频率)在滑差变化过程中达到A时，测试装置会记录下当前的时间T1，当保护装置动作时，在实际动作值为A+X时，测试装置记录下实际动作的时间T2，则T2-T1即为保护装置的动作时间T。为了使T足够准确，设定计时启动值A应该和A+X足够接近。当A=A+X时，测试装置测得的保护装置动作时间就会足够准确。

n 试验过程说明

当试验项目为动作时间时，支持变化类型为电压幅值、电流幅值及频率。即用来测试保护装置的实际动作时间和整定值之间的偏差。

当试验项目为动作值时，支持变化类型为电压幅值、电流幅值及频率。不同之处为多了末值搜索起点、末值搜索终点、末值搜索步长三个设置项。即用来测试保护装置的实际动作值和整定值的偏差。

比如：已知保护装置的动作整定值为A，实际动作值为A+X，整定的动作时间为T，那么设定末值搜索起点为A-Y,末值搜索终点为A+Y，|Y|≥|X|(实际试验时，Y可以按照整定值A的0.2倍取)，设置末值搜索每步持续时间T1，注意：T1＞T(实际试验时，T1可以按照整定值T的1.5倍取)，末值搜索步长可按照整定值A的0.001倍取。当末值搜索值为A+X时，保护装置动作，比较A+X和A之间的偏差即为保护装置的实际动作值和整定值的偏差

图4.1.4.2 滑差动作值试验界面

当试验项目为滑差闭锁值时，支持变化类型为电压幅值、电流幅值及频率。即用来测试录波器的频率变化率实际启动值和整定值的偏差或线路保护装置的低周减载功能或高周切机功能。

以测试录波器的频率变化率实际启动值和整定值的偏差为例，录波器的频率变化率整定值为X Hz/s，实际启动值为X+Y Hz/s，那么设置滑差搜索起点为X-A Hz/s, 设置滑差搜索终点为X+A Hz/s, |A|≥|Y|(实际试验时，A可以按照整定值X的0.2倍取), 滑差搜索步长可按照整定值X的0.001倍取,当滑差搜索值为X+Y Hz/s时，录波器频率变化率启动，比较X和X+Y之间的偏差即为录波器的频率变化率实际启动值和整定值的偏差. 图4.1.4.3 滑差动作时间试验界面