繼電保護測試儀的知識講解

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 熟知微機繼電保護算法的原理，足矣有效的保障我們在使用微機繼電保護測試儀檢測繼保裝置時更加得心應手。傳統的繼電保護是直接或經過電壓形成回路把被測信號引入保護繼電器，繼電器按照電磁感應、比幅、比相等原理作出動作與否的判斷。而微機繼電保護測試儀是把經過數據采集系統量化的數字信號經過數字濾波處理后，通過數學運算、邏輯運算，并進行分析、判斷，以決定是否發出跳閘命令或信號，以實現各種繼電保護功能。這種對數據進行處理、分析、判斷以實現保護功能的方法稱為微機保護算法。

分析和評價各種不同的算法優劣的標準是精度和速度。速度有包括兩方面：一是算法所要求的采樣點數(或稱數據窗長度);二是算法的運算工作量。所謂算法的計算精度是指用離散的采樣點計算出的結果與信號的實際值的逼真程度。如果精度低，則說明計算結果的準確度差，這將直接影響保護的正確判斷。算法所用的數據窗直接影響保護的動作速度。因為電力系統繼電保護應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據計算。一個算法采用故障后的多少采樣點才能計算出正確的結果，這就是算法的數據窗。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據窗要長，保護的動作速度慢。顯然精度和數據窗之間存在矛盾。一般地，算法用的數據窗越長，計算精度越高，而保護動相對較慢，反之，計算精度越低，但保護的動作速度相對較快。

目前，在微機繼電保護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過某種運算，求出被測信號的實際值再與定值比較。例如，在距離保護裝置中，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安裝處到故障點的R、X，然后與定值進行比較。在電流、電壓保護中，則直接求出電壓、電流的有效值，與保護的整定值比較。另一類算法是依據繼電器的動作方程，將采樣值帶入動作方程，轉換為運算式的判斷。同樣對于距離保護，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行判斷。

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

在一套具體的微機繼電保護測試儀中，采用何種算法，應視保護的原理以及對計算精度和動作快速性的要求合理選擇。繼電保護的種類很多，按保護對象分有元件保護、線路保護等;按保護原理分有差動保護、距離保護和電壓、電流保護等。然而不管哪一類保護的算法，其核心問題歸根結底不外乎是算出可表征被保護對象運行特點的物理量，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算值，就可以很容易地構成各種不同原理的保護。可以說，只要找出任何能夠區分正常與短路的特征量，微機保護就可以予以實現。

計算精度是保護測量元件的一個總要指標，高精度與快速動作之間存在著矛盾，一般要求根據實際需要進行協調以得到 合理的結果。在選用準確度的數學模型及合理的數據窗長度的前提下，計算精度與有限字長有關，其誤差表現為量化誤差和舍入誤差兩個方面。為了減小微機繼電保護測試儀量化誤差，在保護中通常采用的A/D芯片至少是12位的，而減小舍入誤差則要增加字長。