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1、精品 本 科 生 毕 业 论 文（终 稿） 题 目：继电保护若干问题研究微机型继电保护测试装置的现状与发展初探内容摘要随着电力工业的迅速发展，电力系统的网架结构和运行方式日益复杂，这些都对继电保护装置提出了更高的要求，传统的依靠移相器、调压器、升流器等仪器调节电压、电流幅值和相位的测试手段已不能完全满足要求。微机型继电保护测试装置的开发与应用大大提高了继电保护装置的测试水平，提高了调试效率，对保证继电保护的正确动作，提高电网的安全水平有积极的现实意义。本文对目前广泛使用的微机型继电保护测试装置的现状进行了简要的回顾，阐述了其发展历程、基本构成、基本功能；对该类型测试装置在现实使用中比较普遍存在
2、的一些问题进行了探索；并分别从硬件方面和软件方面进一步探讨了该类型测试装置未来发展的可能趋势。关键词：微机型继电保护测试装置；现状；发展目 录内容摘要I引 言11 绪 论21.1 课题的背景及意义21.2. 国内外发展现状21.2.1 国内产品现状21.2.2 国外产品现状21.3 本文的主要内容32 微机型继电保护测试装置的发展历程42.1第一代微机型继电保护测试装置42.2第二代微机型继电保护测试装置42.3第三代微机型继电保护测试装置52.4第四代微机型继电保护测试装置53 微机型继电保护测试装置的基本构成63.1硬件基本构成63.1.1中央处理器单元63.1.2 模拟外设单元63.1.
3、3 数字外设单元73.2软件基本构成73.2.1上位机软件73.2.2下位机软件84 微机型继电保护测试装置的基本功能94.1实时多任务能力94.2可模拟输入量、输出量的多种参数94.3 自动搜索阻抗特性94.4 模拟各种故障状态94.5 模拟断路器动作104.6 模拟系统振荡104.7 模拟负荷电流引起的各种影响104.8 故障录波再现104.9 GPS远程同步104.10 内触发启动104.11 叠加谐波功能115 微机型继电保护测试装置使用时的几个问题125.1 缺乏提供最大不失真输出电压125.2 环境不利时持续工作方面的问题125.3 电流源输出的精确性和线性度不理想135.4 暂态
4、分量不相符135.5 自激现象的存在135.6带负载输出的一致性较差135.7 自我保护功能有缺陷145.8 测试规程滞后145.9 测试结果报告管理方法不科学146 微机型继电保护测试装置发展的几个方面156.1 硬件方面156.1.1 使用新的放大器芯片和开关电源技术，提高精度156.1.2 使用更快的处理器和电子器件156.1.3 利用网络化进行系统保护测试156.1.4 采用DSP技术156.1.5 提供可调幅值的交流和直流电压输出端口166.1.6 提供电源电压自动跟踪技术166.2 软件方面166.2.1 试验功能可以自定义166.2.2 实现数据共享166.2.3 试验报告规范化
5、使用176.2.4 软件界面应该更加友好176.2.5 建立特殊仿真数据的数据库176.2.6 提供多种测试模式17结 论19参考文献20引 言近年来，随着我国电力工业的迅速发展，新型继电保护装置特别是微机型继电保护装置得到广泛推广使用，对测试技术提出了更高的要求，形成并发展了继电保护测试技术。从早期的调压器、升流器、三相移相器及相关的仪器仪表组成的调试线路，到如今的一体化微机型测试仪，继电保护测试产品在不断地更新换代。在上世纪九十年代初，国外先进的微机型继电保护测试仪逐渐进入中国市场。之后国内不少研究单位相继开发生产出了不同类型的微机型继电保护测试装置。微机型继电保护测试装置的开发与应用大大
6、提高了继电保护装置的测试水平，提高了调试效率，对保证继电保护的正确动作，提高电网的安全水平有积极的现实意义。本文对继电保护中微机型继电保护测试装置的现状、存在问题及其发展趋势进行研究。简述了课题的现实背景和意义、以及该课题国内外发展现状。介绍了微机型继电保护测试装置的发展历程；微机型继电保护测试装置的基本构成；微机型继电保护测试装置的基本功能等。提出该课题在现实使用中存在的问题，并指出了研究课题的未来发展方向。1 绪 论1.1 课题的背景及意义随着电力工业的迅速发展，电力系统的网架结构和运行方式日益复杂，这些都对继电保护装置提出了更高的要求，各种新型的保护原理和保护装置不断涌现。随着科学技术的
7、不断发展，微机继电保护已广泛运用于线路保护、主变差动保护、励磁控制等各个领域。由于微机型继电保护装置工艺结构优越、可靠性高，使用方便等特点，微机型继电保护目前得到广泛的推广和应用，它使得继电保护性能有了显著的提高，大大增强了电力系统运行的安全性和稳定性。以前的继电保护测试装置主要是用调压器和移相器组合而成，体积笨重，精度不高。而微机型继电保护的迅速发展由于其具有智能化、数字化的特点，传统的测试手段目前已难以担当起对微机型继电保护装置进行全面测试的重任，已不能满足现代微机继电保护的校验工作。为了满足微机型继电保护装置研究和应用的需求，微机型继电保护测试装置已成为继电保护测试领域不可缺少的专用设备
8、，微机型继电保护测试装置的开发与应用，简化了继电保护设备的现场调试工作，提高了测试效率，有效的提高了继电保护装置的测试水平，对保证继电保护的正确动作，提高电网的安全水平有重要的现实意义。1.2. 国内外发展现状1.2.1 国内产品现状目前国内的微机型继电保护测试装置种类繁多。从技术分为两类：一种是采用开关电源技术，功放采用数字功放，体积小、质量轻、但功率不足；另一种是采用DCL功效，体积大、质量一般，功放工作在放大区，动态范围窄、精度不高。各个公司的测试装置从功能上来说，都能满足大多数继电保护的试验要求，但由于开发能力和生产条件各不相同，因此各厂家的测试装置在整机性能、质量、结构、工艺等方面有
9、较大的差距，有些测试装置的软件设计、带载能力、精度、工作稳定性及可靠性等方面存在问题。1.2.2 国外产品现状国外的微机型继电保护测试装置的整机性能比较好，产品硬件可靠、精度高、使用年限长（有些具有零点漂移校正功能，可延长其使用寿命）、软件的功能丰富。1.3 本文的主要内容本文总结了微机型继电保护测试装置的现状，主要包括阐述该类型测试装置的发展历程；分析测试装置的基本构成及其基本功能。研究现实应用中测试装置存在的问题。结合现状及存在问题展望测试装置的发展趋势。全文共分为六章，各章内容简介如下：第一章 绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；第二章 微机型继电保护测
10、试装置的发展历程；第三章 微机型继电保护测试装置的基本构成；第四章 微机型继电保护测试装置的基本功能；第五章 微机型继电保护测试装置使用时的几个问题；第六章 微机型继电保护测试装置发展的几个方面；本文最后对全文进行总结，并指出了研究课题的未来发展方向。2 微机型继电保护测试装置的发展历程微机型继电保护测试装置是用来对各种类型继电器（电压、电流、功率、差动、阻抗、频率、中间、时间等继电器）和各种类型的成套保护装置（集成电路型、微机型、数字式等保护装置）进行调试的试验装置。是目前继电保护的通用测试装置，主要用于各电压等级的电磁型，集成电路型及微机型各类保护继电器及保护系统的测试和研究，可实现电压电
11、流幅值，相位频率的灵活控制，并具备各种继电器和保护的专用测试模块。是电力系统基层单位的保护装置投运前调试和定期检验的必备工具。回顾该类型装置的发展历程，大致分为以下几个阶段。2.1第一代微机型继电保护测试装置第一代微机型继电保护测试装置是以单片机为智能控制器，单片机计算速度较慢，它只能产生每周波30-60点的正弦函数，因此第一代微机型继电保护测试装置对当时的微机型线路保护试验带来一些方便，但仍存在许多不足。其主要特点是：（1）测试装置对电气量进行实时计算的速率为每周波30-60次，因此，此类测试装置输出的幅值、频率、相位的精度不够。（2）由于单片机计算能力的限制，其数学模型简化、故障数据产生方
12、式简单。（3）能叠加三次谐波，不能叠加直流衰减，不能连续变化频率。（4）采用LCD显示，人机界面缺少互动。2.2第二代微机型继电保护测试装置第二代微机型继电保护器测试装置是以PC机作为智能控制器，PC机具有较强的计算功能，其适时计算达每周波100-200点，使用DOS操作界面，较第一代测试装置有了很大的进步。其主要特点是：（1）测试装置对电气量进行实时计算输出的速率为每周波100-200点。相对于第一代测试装置，其输出精度高、输出信号频率带宽指标高。（2）借助于PC机的操作系统，测试装置在软件方面具备手动、自动测试各种类型继电器的定制和特性，还可进行高压线路保护装置的整组试验，模拟各种能够类型
13、的瞬时、永久及转换性故障的暂态过程和模拟开关跳闸及重合全过程的功能，另外还具有模拟系统振荡功能。（3）功率放大器的输出端都设有变压器，可以真实地模拟突然短路时的非周期电流，放大各种暂态波形，可以考验保护设备在短路暂态过程中的工作性能。（4）能叠加2-10次谐波；能叠加非周期分量；某些型号测试装置能连续变化频率，精度能达到0.5级。2.3第三代微机型继电保护测试装置第三代微机型继电保护测试装置，其以WINDOWS系统软件为平台，PC与微机型继电保护测试装置主机通过串口通信，比第二代有较好的软件界面并能方便的使用WINDOWS资源（如WORD、EXCEL编辑报告）等功能并能实现变频，完成较多复杂的
14、试验。其主要特点是：（1）可扩展电压、电流插件完成较多复杂实验。（2）测试装置和后台计算机之间通过串口或网络连接，故障数据产生方式简单、模型简化。（3）对现场电源无特殊要求，采用单项电源可获得三项实验电流、电压的输出，但输出功率不易提高。（4）采用人机对话方式，操作方便，不需外接表计，接线简单。2.4第四代微机型继电保护测试装置第四代微机型继电保护测试装置在第三代微机型继电保护测试装置的基础上，充分利用现代化网络技术对现场试验进行技术支持，对试验过程中能进行有效的实时监控，并能以数据库的形式管理各站点保护装置的信息，试验报告形式灵活，内容丰富，构成了一个完整的现场试验系统。其主要特点是：（1）具有16位及以上的数模转换精度，测试装置的暂态相应速度和幅频特性好。（2）采用高性能三相电压、电流发生器，输出波形光滑真实。（3）具有多通道电压、电流示波器以及多相电流、电压表计和多通道电压、电流、开关量录波器，无需再增加其他外围设备即可完成继电保护测试。（4）能较准确地进行数据回放，能准确模拟故障的暂态过程。第四代测试装置是目前最先进的测试机型。在我国，目前多使用第三代或第四代继电保护测试装置进行复杂保护的调试工作，第二代测试装置正逐步被淘汰。3 微机型继电保护测试装置的基本构成微机型继电保护测试装置是
