HDJB-9000合并单元数模一体综合测试仪做整组试验方法

整组试验

概述

整组试验是通过模拟故障过程测试保护装置的性能。一个完整的故障过程包括以下几种状态：

正常>故障->断开>重合闸>永跳，如图所示：

n 整组试验过程

模拟过程的起始时刻记为t0，测试仪开始输出正常状态；经过“故障前时间”在t1时刻故障发生，测试仪输出故障状态；在t2时刻，测试仪接收到来自保护装置的跳闸命令，部分相或三相断开，测试仪根据具体命令输出断开状态；t3时刻，测试仪接收到来自保护装置的重合闸响应，输出重合状态；t4时刻，测试仪再次接收到跳闸响应，并根据具体命令输出永跳状态；之后，在t5时刻，测试仪设置的最大故障时间到，整个模拟过程结束。

n 公共参数设置

1)基本参数

电压电流组别：试验使用的电压电流组别。

额定电压：正常状态输出的相电压有效值，计算模型中电势源的相电压有效值。

额定频率：整个测试过程中电流和电压的频率，计算模型中电势源的频率。

负荷电流：正常状态下输出的电流的有效值。

负荷相位：正常状态下输出三相电流的A相相位，B、C相相位由正序三相对称计算得到

PT位置：PT在线路侧，断开状态和永跳状态时断开相的电压为0；PT在母线侧，断开状态和永跳状态时断开

相的电压为正常状态时的电压。

CT接线：正接时，三相电流相位按计算模型输出；反接时，三相电流相位按计算模型反相输出，即相位反180度。

触发方式：触发第一个故障过程的故障状态的条件。可选择按键触发、时间触发和时间控制。选择按键触发：试验开始后测试仪持续输出正常状态，直到用户按键操作才会切换到故障状态。选择时间触发和时间控制：试验开始测试仪输出正常状态，经过“故障前时间”设定的时间，自动切换到故障状态。

最大故障时间：从进入故障状态的时刻开始，经过该设置时间后，不论保护装置的响应与否，模拟该次故障过程的模拟结束，进入下一个故障过程或结束。

故障前时间：如果触发方式为“时间触发”、“时间控制”时，则该选项可设置，从试验开始后，该时间内持续输出正常状态；

模拟断路器延时：分为合闸延时和分闸延时。

合闸延时：测试仪收到保护装置的合闸命令时，不立即进入合闸状态，而是延时该设置时间之后再开始模拟合闸状态。

分闸延时：同上面类似，测试仪收到保护装置的分闸命令时，经过该设置延时之后再开始模拟断开状态或永跳状态。

故障持续时间：仅当触发方式为“时间控制”时有效。

断开时间：仅当触发方式为“时间控制”时有效。

重合时间：仅当触发方式为“时间控制”时有效。

Ux设置：中性点电压输出方式，可选择同期相电压、线电压，也可手动设置Ux的幅值和相位。

1) 公共参数-故障参数

计算模型：Zs恒定、电压恒定、电流恒定，三种方式可选。

系统阻抗：计算模型的参数，在“计算模型”为“Zs恒定”时可设置，否则置，用于Zs恒定模型下计算故障状态的电压和电流。

系统零序补偿系数：计算模型的参数，在“计算模型”为“Zs恒定”时可设置，否则置，用于Zs恒定模型下计算故障状态的电压和电流。

线路零序补偿系数：由模拟线路的决定的参数，用于故障状态时输出电压、电流的计算。

衰减直流：是否叠加衰减直流分量，选中有效。

时间常数：衰减直流的时间常数。

合闸角方式：设置为“任意”时，测试仪收到切换至故障态信号时直接进入故障态；设置为“固定”时，测试仪接收到切换至故障态信号时需等待A相电压的相位等于合闸角时才进入故障态。

合闸角：“合闸角方式”设置为“固定”时有效。

2) 开关量

【开入量】

编辑

每一个开入量可以绑定相应的动作，作为触发状态转换的条件并能影响到状态的输出。另外，开入量也可以设定为无效，此时开入量的动作无实际意义，被测试仪忽略。

开入量A可以绑定为A相跳闸或者三相跳闸，也可以设定为无效。

开入量B可以绑定为B相跳闸或者三相跳闸，也可以设定为无效。

开入量C可以绑定为C相跳闸或者三相跳闸，也可以设定为无效。

开入量D可以绑定为重合，可以设定为无效。

【开出量】

提供4个辅助开出量，其中3个可用于指示断路器位置，另外1个提供恒定状态。考虑到断路器的位置可能是分相信号，需提供一个额外的“分相位置”选项，勾选该项，则设置分相位置，否则设置三相位置。

分相位置时：

开出量1可以绑定A相跳闸位置或者A相合闸位置，也可以设置为无效。

开出量2可以绑定B相跳闸位置或者B相合闸位置，也可以设置为无效。

开出量3可以绑定C相跳闸位置或者C相合闸位置，也可以设置为无效。

开出量4可以设置为闭合或者断开，也可以设置为无效。

三相位置时：

开出量1可以绑定三相跳闸位置或者三相合闸位置，也可以设置为无效；开出量2和3无效，开出量4同分相位置时的定义。

整组试验参数设置

故障性质：永久性故障，重合状态时的输出与故障状态一样；瞬时性故障，重合状态时的输出与正常状态一样。

短路阻抗：直接按相量形式填写，即保护根据采集的电压和电流计算得到的测量阻抗。

故障类型：提供单相接地、两相相间、两相接地和三相接地的故障类型选择。

故障方向：正向故障或者反向故障。

短路电压（短路电流）：当计算模型为“电压恒定”时，显示为“短路电压”；计算模型为“电流恒定”时，显示为“短路电流”；计算模型为“Zs恒定”时，该参数不可设置。

电流类型：仅当计算模型为“电流恒定”时可设置，支持3种：相电流、负序电流、零序电流。最终计算时需要的是相电流，当类型为负序电流、零序电流时，通过对称分量法计算相应的相电流。负序电流、零序电流仅在部分故障时可设置。

转换性故障：故障性质是否发生转换。

故障转换：计时器的起始时刻。设置为“故障后”时，起始时刻在进入故障状态的时间，即图中所示的t1；设置为“重合后”时，起始时刻在进入重合状态的时间，即图中所示的t3。

转换时刻：计时器的动作时间，此时故障类型发生变化，测试仪根据具体情况改变相应的输出。

短路阻抗：转换后的故障的短路阻抗。

故障类型：转换后的故障的类型。

故障方向：转换后的故障为正向故障或者反向故障。

短路电压（短路电流）：同前面提及的短路电压（短路电流）用于转换后的故障计算

电流类型：同前面提及的电流类型，用于转换后的故障计算。

【开关量-跳开态】

当开出量中设置断路器位置是三相位置时，只能设置为ABC相跳开，即在系统输出跳开态时，根据三相开关位置全部跳开而输出电压和电流。当开出量中设置断路器位置是分相位置时，系统允许自定义跳开态时的断路器位置。可选以下几项：A相跳开、B相跳开、C相跳开、AB相跳开、BC相跳开、AC相跳开、ABC相跳开。系统根据用户选择在跳开态所跳开的开关相别，在跳开态时输出各相相应的电压和电流。

测试流程

测试流程可以概括为以下几个方面：

测试仪的输出按一定的条件在不同状态之间转变，并记录保护装置的响应。

设置有4个开出量用于为保护装置提供正确的开入状态。

一个完整的故障过程一般由图5.2.1-1所示的几个状态组成，状态的转换由一定的条件触发，比如设定的时间到了、指定的开关量动作、指定按键动作、GPS脉冲边沿到来等。

需要说明的是，实际的故障模拟过程中，不一定包含图中所示的所有状态。例如保护装置不进行重合闸操作，那么就不存在重合状态，在进入断开状态之后，断开状态一直持续到最大故障时间到为止，然后进入下一个故障过程的模拟。

另外，状态的命名只是为了使模拟的过程在物理上具有清晰的含义，并不表示不同名字的状态就代表不一样的输出。例如图所示的故障状态和重合状态可能具有相同的输出。

试验过程中，一次试验可以模拟多个由图所示的故障过程，在点击“开始”按钮之后开始整个试验过程。某一状态在持续一段时间后接收到一定的触发条件，转换成另一组状态，具体说明如下：

状态说明

正常状态

正常状态又称为故障前状态，用于使保护装置告警复归和整组返回。第一个故障过程的正常状态的起始时刻是测试仪接收到点击“开始”按钮操作的时刻；其他故障过程的正常状态的起始时刻为上一个故障过程的结束之后经过一定的间隔时间的时刻。

在正常状态时，开出量应输出断路器闭合态，给保护装置提供正确的初始状态。

在触发条件满足后，合闸角也满足条件的时刻即为每一个故障过程的正常状态的结束时刻，状态转换为故障状态。触发条件取决于触发方式，以下分别说明。

按键触发

点击“开始”按钮后，弹出对话框，点击“确定”按钮即为触发条件。

时间触发

由起始时刻经过设置的故障前时间即为触发条件。

时间控制

同时间触发一样。

2) 故障状态

故障状态时等待保护装置的跳闸命令，因此仍然输出断路器闭合态。

基本参数->触发方式不为时间控制时，接收到跳闸命令的时刻触发状态转换，经过设定的分闸时间之后，故障状态结束，状态转换为断开状态。

跳闸命令以开入量A、B、C的形式给出，其中任一开关量动作即为触发条件。

基本参数->触发方式为时间控制时，故障状态持续设定的故障持续时间后，再经过设定的分闸时间，状态转换为断开状态。

3) 断开状态

断开状态时等待保护装置的合闸命令，应输出断路器跳开态，且电流为0。

基本参数->触发方式不为时间控制时，接收到重合闸命令时刻触发转换，经过设定的合闸时间之后，断开状态结束，状态转换为重合状态。

重合闸命令以开入量D的形式给出，即开入量D动作即为触发条件。

基本参数->触发方式为时间控制时，断开状态持续设定断开时间后，再经过设定的合闸时间，状态转换为重合状态。

4) 重合状态

重合状态时等待保护装置的跳闸命令，输出断路器闭合态。

同故障状态类似，基本参数->触发方式不为时间控制时，接收到跳闸命令的时刻触发状态转换，经过设定的分闸时间之后，重合状态结束，状态转换为永跳状态。

跳闸命令以开入量A、B、C的形式给出，其中任一开关量动作即为触发条件。

基本参数->触发方式为时间控制时，重合状态持续设定的重合时间后，经过设定的分闸时间，状态转换为永跳状态。

5) 永跳状态

永跳状态持续到最大故障时间到为止，最大故障时间由基本参数->最大故障时间设定。最大故障时间定义为故障过程结束的时刻距离故障状态的起始时刻的时间。由故障状态的起始时刻开始，经过最大故障时间后，无论这段时间内保护装置如何响应，测试仪都认为该故障过程结束，从而开始模拟下一个故障过程或者结束整个试验过程。

6) 转换性故障

在故障状态或者重合状态中，可能会发生故障类型的转换。设置时，故障转换发生的时间可任意设置，但是为规范测试流程，规定故障转换只能发生在故障状态或者重合状态中间。如果故障转换发生在故障状态或者重合状态之外，则忽略，并在试验结果里注释。

例如，已收到跳闸命令且断路器已跳开，即已进入跳开状态，此时，故障转换的时刻才到来，则测试仪不响应该故障转换。

另外，如果设置为瞬时性故障，则不允许在重合状态设置故障转换。

7) 跳开态

由于存在断路器分相跳开的情况，因此需要根据具体情况设置跳开态时断路器的状态，为以下几种情况说明：

Ø 当断路器位置为三相位置时，跳开态输出断路器三相断开态；

Ø 当断路器位置为分相位置时，根据用户设置跳开断路器的相别，跳开态时对应相输出断开状态，其余相输出闭合状态。

注：当触发方式为时间控制时，设定最大故障时间为Ta,故障前时间为Tb,故障持续时间为Tc,断开时间为Td，重合时间为Te，合闸延时为Tf，分闸延时为Tg，则整个实验过程为：

1) 试验开始，进入正常态；

2) 间隔Tb时间后,进入故障态；

3) 间隔Tc时间后，进入分闸延时状态；

4) 间隔Tg时间后，进入跳开态；

5) 间隔Td时间后，进入合闸延时状态；

6) 间隔Tf时间后，进入重合态；

7) 间隔Te时间后，进入永跳态；

8) 间隔△T时间后，试验结束。

△T =Ta-(Tc+Td+Te+Tf+Tg)

n 故障状态计算

假设故障点一直存在且稳定、三相断路器闭合、CT正接，故障状态由计算模型、故障类型决定，计算时考虑负荷电流。CT反接时计算结果中的电流取反。

计算模型有3种，分别是Zs恒定、电压恒定、电流恒定。

下面分别介绍不同计算模型、不同故障类型时，故障状态的三相电压、三相电流的计算方法。

1) 电流恒定

该模型假定在故障回路上接有一理想的电流源。通过短路电流和短路阻抗计算出短路电压。

恒定电流计算模型

2) 电压恒定

该模型假定在故障回路上接有一理想电压源模型。短路电流由短路电压及短路阻抗计算得出。

恒定电压计算模型

3) Zs恒定

理想电压源串联一电源阻抗，然后接到故障回路。该模型与实际电网相接近。

短路电压和短路电流随着短路阻抗的变化而变化。减小短路阻抗，短路电流增大，故障残压减小。反之，短路电流和短路电压随着短路阻抗的增加而减小和增大

恒定电源（系统侧）阻抗模型

对于恒定电流计算模型，由电流和阻抗计算得出的短路电压 不能大于（额定电压）。如果，则计算中自动降低短路电流，以满足的条件。

对于电压恒定的计算模型，当由电压和阻抗计算得出的故障电过大，即 时，程序给出告警提示。解决的办法是减小所设置的短路电压。

对于电源（系统）阻抗恒定的计算模型，当短路阻抗与电源阻抗之和接近或等于零时，计算得出的短路电流将过大，即。此时将出现告警提示。可通过增大电源阻抗的办法消除所出现的数值越限。

n 故障状态中的衰减直流分量

如果选中衰减直流项，则在故障状态中除了上述的稳态分量外，还需叠加衰减直流分量。

在故障状态和正常状态的分界处，正常状态结束时刻的采样值与故障状态起始时刻的采样值分别记为和，则衰减直流分量的计算公式为

式中， ： 衰减直流分量的时间常数

： 故障状态的起始时刻。

其他计算

1) 正常状态

不论采用何种计算模型，正常状态时输出额定电压、负荷电流。

2) 断开状态

非断开相输出额定电压、负荷电流。断开相的电压由PT位置决定，PT在母线侧则输出额定电压；PT在线路侧则输出0。断开相电流为0。

3) 重合状态

如果是瞬时性故障，则重合后故障点已消失，重合状态与正常状态相同；如果是永久性故障，则重合状态计算与故障状态计算一样。

4) 永跳状态

永跳状态下，三相断路器断开，输出电流为0。输出电压由PT位置决定，PT在母线侧则输出额定电压；PT在线路侧则输出0。

5) Ux计算

Ux输出选择包括任意值、检同期A、检同期B、检同期C、检同期AB、检同期BC、检同期CA。

注：若Ux设置选择为检无压方式，以“检同期A”为例，则Ux的输出过程为：故障前直到重合闸后，Ux均输出A相电压UA。