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微機型繼電(diàn)保護(hù)測試儀的(de)研制(zhì)——微處(chù)理器(qì)系統(tǒng)設計(jì)

返回打印來源(yuán)：儀天(tiān)成電力(lì) 時(shí)間：2013/07/30 閱讀：次

       近(jìn)年(nián)來随着繼(jì)電保護的(de)數字(zì)化進程，繼電保護(hù)測試裝(zhuāng)置趨向具備數(shù)字化、高效的數(shù)據處(chù)理(lǐ)能力、裝(zhuāng)置模塊化、小型(xíng)化方向發展，國(guó)内的主要幾家(jiā)測試(shì)儀(yí)生産研制廠家不(bú)斷地(dì)推出(chū)電壓與(yǔ)電流等級(jí)更高、信(xìn)号純度更好、每(měi)周期(qī)内點數更多、系統軟件功(gōng)能更(gèng)加(jiā)強大的(de)繼電保護(hù)測試(shì)儀器(qì)系(xì)統(tǒng)。這些(xiē)測試儀功能性(xìng)能略有差異，但(dàn)是都有如(rú)下特點：
１．硬件(jiàn)電路上采用一體(tǐ)化模塊設(shè)計；
２．多采用(yòng)高速處理(lǐ)器，精度高，速(sù)度快。具(jù)有故障轉換，故障再(zài)現功能；
３．擁(yōng)有ＧＰｓ全(quán)球定位系統，可(kě)進行同步(bù)測試；
４．寬(kuān)帶(dài)功率放大(dà)器高效率(lǜ)、高可靠，高精度(dù)、大功(gōng)率(lǜ)輸出，具(jù)有良好的線性特性；
５．基于ｗｉｎｄｏｗｓ的測(cè)試軟(ruǎn)件，圖(tú)形用(yòng)戶界面友好。
1.繼電保護測試内(nèi)容
       微機型(xíng)繼電(diàn)保護測試系統，測試對象主要(yào)是２２０Ｋｖ及以下高壓輸電(diàn)線路的繼電保護及(jí)安全(quán)自動裝置。系統(tǒng)通過模拟(nǐ)電力系統(tǒng)的各種故(gù)障：輸出三相電(diàn)壓、電流或(huò)直流(liú)試驗電壓，采用(yòng)電壓、電流由正常運(yùn)行值突變(biàn)到故(gù)障值(zhí)等，同(tóng)時測試繼(jì)電保(bǎo)護裝置對故障的響應狀(zhuàng)态和(hé)響應(yīng)速度。除了(le)對各(gè)種(zhǒng)電(diàn)壓、電(diàn)流(liú)、負序、阻抗、方(fāng)向、差動、重(zhòng)合閘(zhá)等各類保(bǎo)護裝(zhuāng)置進行(háng)校驗外，還能(néng)模(mó)拟單相(xiàng)接地、兩(liǎng)相(xiàng)短路、三相(xiàng)短路(lù)等各種故障的(de)發生與切除過程，模(mó)拟故障(zhàng)過(guò)程中(zhōng)電流電(diàn)壓的變(biàn)化，從而檢驗(yàn)被(bèi)檢保(bǎo)護裝置的整體(tǐ)動(dòng)作性能。
       微機(jī)型繼電保(bǎo)護測試(shì)裝置主要組(zǔ)成部(bù)分(fèn)包括：信号控(kòng)制單元、電流(liú)電(diàn)壓放(fàng)大器(qì)和(hé)開(kāi)關量輸入通道。信号(hào)控制單(dān)元是一(yī)個微(wēi)機(jī)控制的(de)可編程的(de)信号(hào)發生器，可模拟(nǐ)電力系統(tǒng)各種常态(tài)和故障态(tài)的電(diàn)氣量(liàng)，輸出的弱信号，經功(gōng)放放(fàng)大(dà)成(chéng)具有一定功率的電(diàn)流、電壓激勵(lì)信号，開關量(liàng)輸入通道檢測被測試繼(jì)電(diàn)保護裝置(zhì)的(de)保護動作(zuò)信号。當前的(de)繼(jì)電保護微(wēi)機型測試裝置具有(yǒu)以下(xià)功能(néng)：
1信号(hào)發(fā)生和(hé)開(kāi)關量(liàng)單元(yuán)：要(yào)求能(néng)夠(gòu)獨立産(chǎn)生各種(zhǒng)輸出(chū)電壓、電流(liú)信号．通過采用(yòng)高性能數模轉(zhuǎn)換電(diàn)路，提供(gòng)高質量的放(fàng)大器(qì)輸入(rù)端信号；輸出直(zhí)流至所需(xū)各(gè)種頻率的交(jiāo)流電壓、電(diàn)流(liú)信(xìn)号，可(kě)以(yǐ)為(wéi)正弦(xián)，方波、三(sān)角波等各種(zhǒng)波形和電(diàn)力系統任(rèn)意混成波形；提供八路開關量(liàng)輸入(rù)和輸(shū)出；
2故(gù)障模(mó)拟：用于電(diàn)路中(zhōng)接地(dì)短路等運(yùn)行故障(zhàng)同時還提供模拟故障轉換及(jí)測試保護裝(zhuāng)置的動作(zuò)時間等功(gōng)能；
3仿(páng)真功能：可以進(jìn)行各種不(bú)同類(lèi)型等仿真(zhēn)實驗(yàn)如将故障記錄(lù)數據(jù)重新轉化(huà)為模拟量(liàng)再(zài)現電網(wǎng)當時的故(gù)障情況；
4阻抗搜(sōu)索：用(yòng)于測(cè)試和搜索阻抗(kàng)繼電(diàn)器動作時間和(hé)阻抗的關系用(yòng)數字(zì)方法(fǎ)合成試驗波(bō)形(xíng)，如正弦波或疊加直(zhí)流分(fèn)量和(hé)高(gāo)次(cì)諧波(bō)，可測試保(bǎo)護繼電器的穩(wěn)态特性(xìng)或暫态特性。
2.測試(shì)儀研(yán)發的技(jì)術關鍵(jiàn)
１．良好(hǎo)的系(xì)統架(jià)構
       為了(le)提高測試儀的總(zǒng)體性能，測試儀(yí)的許(xǔ)多功能的實現都依(yī)賴于硬件(jiàn)電路如(rú)系統控制電路、任意信(xìn)号發生(shēng)器，譯碼(mǎ)及讀寫控制電(diàn)路、總線驅(qū)動的控制(zhì)、Ｉ，ｏ接(jiē)口等，所(suǒ)以測(cè)試儀(yí)的硬(yìng)件電(diàn)路非常複(fú)雜。可能引起(qǐ)可(kě)靠性、電磁兼容(róng)性、功耗(hào)，設(shè)計風(fēng)險，設(shè)計周期、設(shè)計費用等方面(miàn)的問(wèn)題。
２．ＵＳＢ通訊協(xié)議
       通(tōng)訊協議制(zhì)定的好(hǎo)壞關系(xì)到系統測試的(de)準确(què)性和有效(xiào)性。制定的協議(yì)必須保(bǎo)證數據(jù)的正确性的同時盡(jìn)量減(jiǎn)少數據的通訊量。ＲＴ型(xíng)測試(shì)儀采(cǎi)用的(de)串口通信(xìn)方式(shì)在大量(liàng)數據實時傳(chuán)輸(shū)時(shí)，速度(dù)已(yǐ)不能滿足要(yào)求；基于ＵｓＢ通(tōng)信的(de)方案是(shì)本(běn)文設計的重點(diǎn)之一(yī)。
３．高性(xìng)能(néng)任(rèn)意波(bō)形發生器的ＦＰＧＡ實現
       任意波形發(fā)生器的實質是(shì)通過Ｄ，Ａ轉換(huàn)器産生模拟電(diàn)力系(xì)統故障狀态的(de)三相電流和電(diàn)壓信号，信(xìn)号質(zhì)量将(jiāng)直接影響(xiǎng)測試(shì)儀(yí)的性能指标(biāo)。設計具有(yǒu)相位靈活可(kě)變(biàn)、頻率穩定且适(shì)當可調(diào)的任意(yì)波形發生器是(shì)測試儀的(de)關鍵(jiàn)。在任意(yì)波形發(fā)生器的設計中，主要解(jiě)決(jué)的問題有：a全量程範(fàn)圍内實(shí)現信号(hào)輸出的(de)高分辨率；b信号的(de)高穩定度；c信号任意(yì)波形、幅度、相位(wèi)的實(shí)現；d信号的(de)諧波疊加等。
４．保護動(dòng)作的(de)識别(bié)
       繼電保(bǎo)護(hù)裝置的動作信号有(yǒu)電位式、節(jiē)點式(shì)等，還可能有正(zhèng)、負極性(xìng)之分，測(cè)試裝置需要能(néng)夠自動判(pàn)别保(bǎo)護(hù)裝置輸出的(de)常态和(hé)動(dòng)作(zuò)标(biāo)志。
５．電(diàn)磁兼容（ＥＭＣ）的(de)保證
       在設計過(guò)程中，需要(yào)分析(xī)産生幹擾的原(yuán)因和(hé)幹擾侵入的途(tú)徑(jìng)。從(cóng)而采(cǎi)取有效(xiào)的軟、硬(yìng)件防範措(cuò)施，一(yī)方面盡(jìn)量消除(chú)電磁幹(gàn)擾(rǎo)、将(jiāng)幹擾抑制到能夠(gòu)容忍的水平，提高測(cè)試的準确(què)性，另(lìng)一方面減(jiǎn)小系統自身産生的輻射(shè)幹擾，提高系(xì)統(tǒng)的電(diàn)磁兼(jiān)容性。
3.測試(shì)儀的基本功能(néng)和技術指(zhǐ)标
3.1.基本功能
測試儀(yí)所實現(xiàn)的基本(běn)功能(néng)有：
１．實(shí)現任(rèn)意周(zhōu)期信号的輸出：根(gēn)據測(cè)試(shì)的要(yào)求(qiú)，運(yùn)用軟(ruǎn)件或(huò)硬(yìng)件的方(fāng)法，實(shí)現各(gè)信号通道波形的相(xiàng)位、頻率和(hé)幅值的任意設(shè)定，以(yǐ)及和(hé)不(bú)同頻率信号(hào)的混合，構(gòu)成所希望(wàng)的電流電壓信号。
２．保(bǎo)護動作的識别：測試(shì)儀需(xū)要能(néng)夠自動判别保護裝置輸(shū)出的(de)常态(tài)和動作标(biāo)志。
３．軟(ruǎn)件功能：下位機(jī)部分測試監控軟件實現(xiàn)滿足市場(chǎng)上絕(jué)大多(duō)數(shù)繼電保護裝置的(de)測試(shì)要求。
４．usb通信的實現：Ｐｃ機(jī)和下位機之間ｕｓＢ傳輸的實(shí)現，通信速(sù)率不低于(yú)１ＭＢ．
3.2.技術指标(biāo)
根據國家電力總公司頒布的(de)國家電力(lì)行業(yè)标準‘繼電保護(hù)微機(jī)測試(shì)裝置(zhì)技術條(tiáo)件》，繼電(diàn)保護(hù)微機測試裝置(zhì)必(bì)須滿足(zú)如下的技術規(guī)範和要求。
●模拟(nǐ)故障的輸(shū)出通(tōng)道；
能(néng)夠獨立地輸出(chū)三相電壓(yā)ｕＡ’ｕＢ、ｕｃ，三相(xiàng)電流Ｉ＾、ＩＢ、ｌｃ，中線電壓３ｕｏ；
能夠(gòu)通過(guò)一路(lù)直(zhí)流電壓(yā)輸出(chū)Ｕｄ
●開(kāi)關(guān)量輸出接口的要求(qiú)：
裝置需配備８對(duì)開關量輸出接(jiē)口；
開(kāi)關量(liàng)的遮(zhē)斷容(róng)量不低于250Ｖｍ．３Ａ（Ｄｃ）；
各對(duì)開關量輸(shū)出通(tōng)道在電(diàn)氣(qì)上完全隔離。
●開(kāi)關量輸入接口(kǒu)的要求：
裝置需配備８對開關量(liàng)輸入(rù)接口；
開關量輸(shū)入接(jiē)口的(de)輸入阻抗不低于10Ｋ；
電(diàn)壓型(xíng)或接(jiē)點(diǎn)型開關量可以自動識别；
開關量輸入電壓(yā)不低于250ｖ（Ｄｃ）：
各開關(guān)量輸入通(tōng)道在(zài)電氣上完(wán)全隔(gé)離。
●交(jiāo)流電流(liú)源的要(yào)求：
電(diàn)流幅(fú)值範圍為：0-30Ａ
電流幅值的分辨力(lì)為：0.00ｌＡ
電流頻率變化範(fàn)圍為：0-1000Ｈｚ
電(diàn)流(liú)頻率變化(huà)分辨(biàn)力為：0.001Ｈｚ
●交流電壓(yā)源的(de)要求：
電壓(yā)幅值範圍(wéi)為：0-75ｖ
電(diàn)壓幅值分(fèn)辨力為：0.001ｖ
電壓頻率變化範圍為(wéi)：0-1Ｈｚ
電壓頻率變(biàn)化分辨(biàn)力為(wéi)：0.001Ｈｚ
●電流與電(diàn)壓的(de)同步性；
不(bú)同步時間小于(yú)100

主題詞(cí)：繼電保護裝置微處理(lǐ)器

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