整組試驗

概述

整組試驗是通過模擬故障過程測試保護裝置的性能。一個完整的故障過程包括以下幾種狀態：

正常>故障->斷開>重合閘>永跳，如圖所示：

n 整組試驗過程

模擬過程的起始時刻記為t0，測試儀開始輸出正常狀態；經過“故障前時間”在t1時刻故障發生，測試儀輸出故障狀態；在t2時刻，測試儀接收到來自保護裝置的跳閘命令，部分相或三相斷開，測試儀根據具體命令輸出斷開狀態；t3時刻，測試儀接收到來自保護裝置的重合閘響應，輸出重合狀態；t4時刻，測試儀再次接收到跳閘響應，并根據具體命令輸出永跳狀態；之后，在t5時刻，測試儀設置的最大故障時間到，整個模擬過程結束。

n 公共參數設置

1)基本參數

電壓電流組別：試驗使用的電壓電流組別。

額定電壓：正常狀態輸出的相電壓有效值，計算模型中電勢源的相電壓有效值。

額定頻率：整個測試過程中電流和電壓的頻率，計算模型中電勢源的頻率。

負荷電流：正常狀態下輸出的電流的有效值。

負荷相位：正常狀態下輸出三相電流的A相相位，B、C相相位由正序三相對稱計算得到

PT位置：PT在線路側，斷開狀態和永跳狀態時斷開相的電壓為0；PT在母線側，斷開狀態和永跳狀態時斷開

相的電壓為正常狀態時的電壓。

CT接線：正接時，三相電流相位按計算模型輸出；反接時，三相電流相位按計算模型反相輸出，即相位反180度。

觸發方式：觸發第一個故障過程的故障狀態的條件。可選擇按鍵觸發、時間觸發和時間控制。選擇按鍵觸發：試驗開始后測試儀持續輸出正常狀態，直到用戶按鍵操作才會切換到故障狀態。選擇時間觸發和時間控制：試驗開始測試儀輸出正常狀態，經過“故障前時間”設定的時間，自動切換到故障狀態。

最大故障時間：從進入故障狀態的時刻開始，經過該設置時間后，不論保護裝置的響應與否，模擬該次故障過程的模擬結束，進入下一個故障過程或結束。

故障前時間：如果觸發方式為“時間觸發”、“時間控制”時，則該選項可設置，從試驗開始后，該時間內持續輸出正常狀態；

模擬斷路器延時：分為合閘延時和分閘延時。

合閘延時：測試儀收到保護裝置的合閘命令時，不立即進入合閘狀態，而是延時該設置時間之后再開始模擬合閘狀態。

分閘延時：同上面類似，測試儀收到保護裝置的分閘命令時，經過該設置延時之后再開始模擬斷開狀態或永跳狀態。

故障持續時間：僅當觸發方式為“時間控制”時有效。

斷開時間：僅當觸發方式為“時間控制”時有效。

重合時間：僅當觸發方式為“時間控制”時有效。

Ux設置：中性點電壓輸出方式，可選擇同期相電壓、線電壓，也可手動設置Ux的幅值和相位。

1) 公共參數-故障參數

計算模型：Zs恒定、電壓恒定、電流恒定，三種方式可選。

系統阻抗：計算模型的參數，在“計算模型”為“Zs恒定”時可設置，否則置，用于Zs恒定模型下計算故障狀態的電壓和電流。

系統零序補償系數：計算模型的參數，在“計算模型”為“Zs恒定”時可設置，否則置，用于Zs恒定模型下計算故障狀態的電壓和電流。

線路零序補償系數：由模擬線路的決定的參數，用于故障狀態時輸出電壓、電流的計算。

衰減直流：是否疊加衰減直流分量，選中有效。

時間常數：衰減直流的時間常數。

合閘角方式：設置為“任意”時，測試儀收到切換至故障態信號時直接進入故障態；設置為“固定”時，測試儀接收到切換至故障態信號時需等待A相電壓的相位等于合閘角時才進入故障態。

合閘角：“合閘角方式”設置為“固定”時有效。

2) 開關量

【開入量】

編輯

每一個開入量可以綁定相應的動作，作為觸發狀態轉換的條件并能影響到狀態的輸出。另外，開入量也可以設定為無效，此時開入量的動作無實際意義，被測試儀忽略。

開入量A可以綁定為A相跳閘或者三相跳閘，也可以設定為無效。

開入量B可以綁定為B相跳閘或者三相跳閘，也可以設定為無效。

開入量C可以綁定為C相跳閘或者三相跳閘，也可以設定為無效。

開入量D可以綁定為重合，可以設定為無效。

【開出量】

提供4個輔助開出量，其中3個可用于指示斷路器位置，另外1個提供恒定狀態。考慮到斷路器的位置可能是分相信號，需提供一個額外的“分相位置”選項，勾選該項，則設置分相位置，否則設置三相位置。

分相位置時：

開出量1可以綁定A相跳閘位置或者A相合閘位置，也可以設置為無效。

開出量2可以綁定B相跳閘位置或者B相合閘位置，也可以設置為無效。

開出量3可以綁定C相跳閘位置或者C相合閘位置，也可以設置為無效。

開出量4可以設置為閉合或者斷開，也可以設置為無效。

三相位置時：

開出量1可以綁定三相跳閘位置或者三相合閘位置，也可以設置為無效；開出量2和3無效，開出量4同分相位置時的定義。

整組試驗參數設置

故障性質：永久性故障，重合狀態時的輸出與故障狀態一樣；瞬時性故障，重合狀態時的輸出與正常狀態一樣。

短路阻抗：直接按相量形式填寫，即保護根據采集的電壓和電流計算得到的測量阻抗。

故障類型：提供單相接地、兩相相間、兩相接地和三相接地的故障類型選擇。

故障方向：正向故障或者反向故障。

短路電壓（短路電流）：當計算模型為“電壓恒定”時，顯示為“短路電壓”；計算模型為“電流恒定”時，顯示為“短路電流”；計算模型為“Zs恒定”時，該參數不可設置。

電流類型：僅當計算模型為“電流恒定”時可設置，支持3種：相電流、負序電流、零序電流。最終計算時需要的是相電流，當類型為負序電流、零序電流時，通過對稱分量法計算相應的相電流。負序電流、零序電流僅在部分故障時可設置。

轉換性故障：故障性質是否發生轉換。

故障轉換：計時器的起始時刻。設置為“故障后”時，起始時刻在進入故障狀態的時間，即圖中所示的t1；設置為“重合后”時，起始時刻在進入重合狀態的時間，即圖中所示的t3。

轉換時刻：計時器的動作時間，此時故障類型發生變化，測試儀根據具體情況改變相應的輸出。

短路阻抗：轉換后的故障的短路阻抗。

故障類型：轉換后的故障的類型。

故障方向：轉換后的故障為正向故障或者反向故障。

短路電壓（短路電流）：同前面提及的短路電壓（短路電流）用于轉換后的故障計算

電流類型：同前面提及的電流類型，用于轉換后的故障計算。

【開關量-跳開態】

當開出量中設置斷路器位置是三相位置時，只能設置為ABC相跳開，即在系統輸出跳開態時，根據三相開關位置全部跳開而輸出電壓和電流。當開出量中設置斷路器位置是分相位置時，系統允許自定義跳開態時的斷路器位置。可選以下幾項：A相跳開、B相跳開、C相跳開、AB相跳開、BC相跳開、AC相跳開、ABC相跳開。系統根據用戶選擇在跳開態所跳開的開關相別，在跳開態時輸出各相相應的電壓和電流。

測試流程

測試流程可以概括為以下幾個方面：

測試儀的輸出按一定的條件在不同狀態之間轉變，并記錄保護裝置的響應。

設置有4個開出量用于為保護裝置提供正確的開入狀態。

一個完整的故障過程一般由圖5.2.1-1所示的幾個狀態組成，狀態的轉換由一定的條件觸發，比如設定的時間到了、指定的開關量動作、指定按鍵動作、GPS脈沖邊沿到來等。

需要說明的是，實際的故障模擬過程中，不一定包含圖中所示的所有狀態。例如保護裝置不進行重合閘操作，那么就不存在重合狀態，在進入斷開狀態之后，斷開狀態一直持續到最大故障時間到為止，然后進入下一個故障過程的模擬。

另外，狀態的命名只是為了使模擬的過程在物理上具有清晰的含義，并不表示不同名字的狀態就代表不一樣的輸出。例如圖所示的故障狀態和重合狀態可能具有相同的輸出。

試驗過程中，一次試驗可以模擬多個由圖所示的故障過程，在點擊“開始”按鈕之后開始整個試驗過程。某一狀態在持續一段時間后接收到一定的觸發條件，轉換成另一組狀態，具體說明如下：

狀態說明

正常狀態

正常狀態又稱為故障前狀態，用于使保護裝置告警復歸和整組返回。第一個故障過程的正常狀態的起始時刻是測試儀接收到點擊“開始”按鈕操作的時刻；其他故障過程的正常狀態的起始時刻為上一個故障過程的結束之后經過一定的間隔時間的時刻。

在正常狀態時，開出量應輸出斷路器閉合態，給保護裝置提供正確的初始狀態。

在觸發條件滿足后，合閘角也滿足條件的時刻即為每一個故障過程的正常狀態的結束時刻，狀態轉換為故障狀態。觸發條件取決于觸發方式，以下分別說明。

按鍵觸發

點擊“開始”按鈕后，彈出對話框，點擊“確定”按鈕即為觸發條件。

時間觸發

由起始時刻經過設置的故障前時間即為觸發條件。

時間控制

同時間觸發一樣。

2) 故障狀態

故障狀態時等待保護裝置的跳閘命令，因此仍然輸出斷路器閉合態。

基本參數->觸發方式不為時間控制時，接收到跳閘命令的時刻觸發狀態轉換，經過設定的分閘時間之后，故障狀態結束，狀態轉換為斷開狀態。

跳閘命令以開入量A、B、C的形式給出，其中任一開關量動作即為觸發條件。

基本參數->觸發方式為時間控制時，故障狀態持續設定的故障持續時間后，再經過設定的分閘時間，狀態轉換為斷開狀態。

3) 斷開狀態

斷開狀態時等待保護裝置的合閘命令，應輸出斷路器跳開態，且電流為0。

基本參數->觸發方式不為時間控制時，接收到重合閘命令時刻觸發轉換，經過設定的合閘時間之后，斷開狀態結束，狀態轉換為重合狀態。

重合閘命令以開入量D的形式給出，即開入量D動作即為觸發條件。

基本參數->觸發方式為時間控制時，斷開狀態持續設定斷開時間后，再經過設定的合閘時間，狀態轉換為重合狀態。

4) 重合狀態

重合狀態時等待保護裝置的跳閘命令，輸出斷路器閉合態。

同故障狀態類似，基本參數->觸發方式不為時間控制時，接收到跳閘命令的時刻觸發狀態轉換，經過設定的分閘時間之后，重合狀態結束，狀態轉換為永跳狀態。

跳閘命令以開入量A、B、C的形式給出，其中任一開關量動作即為觸發條件。

基本參數->觸發方式為時間控制時，重合狀態持續設定的重合時間后，經過設定的分閘時間，狀態轉換為永跳狀態。

5) 永跳狀態

永跳狀態持續到最大故障時間到為止，最大故障時間由基本參數->最大故障時間設定。最大故障時間定義為故障過程結束的時刻距離故障狀態的起始時刻的時間。由故障狀態的起始時刻開始，經過最大故障時間后，無論這段時間內保護裝置如何響應，測試儀都認為該故障過程結束，從而開始模擬下一個故障過程或者結束整個試驗過程。

6) 轉換性故障

在故障狀態或者重合狀態中，可能會發生故障類型的轉換。設置時，故障轉換發生的時間可任意設置，但是為規范測試流程，規定故障轉換只能發生在故障狀態或者重合狀態中間。如果故障轉換發生在故障狀態或者重合狀態之外，則忽略，并在試驗結果里注釋。

例如，已收到跳閘命令且斷路器已跳開，即已進入跳開狀態，此時，故障轉換的時刻才到來，則測試儀不響應該故障轉換。

另外，如果設置為瞬時性故障，則不允許在重合狀態設置故障轉換。

7) 跳開態

由于存在斷路器分相跳開的情況，因此需要根據具體情況設置跳開態時斷路器的狀態，為以下幾種情況說明：

? 當斷路器位置為三相位置時，跳開態輸出斷路器三相斷開態；

? 當斷路器位置為分相位置時，根據用戶設置跳開斷路器的相別，跳開態時對應相輸出斷開狀態，其余相輸出閉合狀態。

注：當觸發方式為時間控制時，設定最大故障時間為Ta,故障前時間為Tb,故障持續時間為Tc,斷開時間為Td，重合時間為Te，合閘延時為Tf，分閘延時為Tg，則整個實驗過程為：

1) 試驗開始，進入正常態；

2) 間隔Tb時間后,進入故障態；

3) 間隔Tc時間后，進入分閘延時狀態；

4) 間隔Tg時間后，進入跳開態；

5) 間隔Td時間后，進入合閘延時狀態；

6) 間隔Tf時間后，進入重合態；

7) 間隔Te時間后，進入永跳態；

8) 間隔△T時間后，試驗結束。

△T =Ta-(Tc+Td+Te+Tf+Tg)

n 故障狀態計算

假設故障點一直存在且穩定、三相斷路器閉合、CT正接，故障狀態由計算模型、故障類型決定，計算時考慮負荷電流。CT反接時計算結果中的電流取反。

計算模型有3種，分別是Zs恒定、電壓恒定、電流恒定。

下面分別介紹不同計算模型、不同故障類型時，故障狀態的三相電壓、三相電流的計算方法。

1) 電流恒定

該模型假定在故障回路上接有一理想的電流源。通過短路電流和短路阻抗計算出短路電壓。

恒定電流計算模型

2) 電壓恒定

該模型假定在故障回路上接有一理想電壓源模型。短路電流由短路電壓及短路阻抗計算得出。

恒定電壓計算模型

3) Zs恒定

理想電壓源串聯一電源阻抗，然后接到故障回路。該模型與實際電網相接近。

短路電壓和短路電流隨著短路阻抗的變化而變化。減小短路阻抗，短路電流增大，故障殘壓減小。反之，短路電流和短路電壓隨著短路阻抗的增加而減小和增大

恒定電源（系統側）阻抗模型

對于恒定電流計算模型，由電流和阻抗計算得出的短路電壓 不能大于（額定電壓）。如果，則計算中自動降低短路電流，以滿足的條件。

對于電壓恒定的計算模型，當由電壓和阻抗計算得出的故障電過大，即 時，程序給出告警提示。解決的辦法是減小所設置的短路電壓。

對于電源（系統）阻抗恒定的計算模型，當短路阻抗與電源阻抗之和接近或等于零時，計算得出的短路電流將過大，即。此時將出現告警提示。可通過增大電源阻抗的辦法消除所出現的數值越限。

n 故障狀態中的衰減直流分量

如果選中衰減直流項，則在故障狀態中除了上述的穩態分量外，還需疊加衰減直流分量。

在故障狀態和正常狀態的分界處，正常狀態結束時刻的采樣值與故障狀態起始時刻的采樣值分別記為和，則衰減直流分量的計算公式為

式中， ： 衰減直流分量的時間常數

： 故障狀態的起始時刻。

其他計算

1) 正常狀態

不論采用何種計算模型，正常狀態時輸出額定電壓、負荷電流。

2) 斷開狀態

非斷開相輸出額定電壓、負荷電流。斷開相的電壓由PT位置決定，PT在母線側則輸出額定電壓；PT在線路側則輸出0。斷開相電流為0。

3) 重合狀態

如果是瞬時性故障，則重合后故障點已消失，重合狀態與正常狀態相同；如果是永久性故障，則重合狀態計算與故障狀態計算一樣。

4) 永跳狀態

永跳狀態下，三相斷路器斷開，輸出電流為0。輸出電壓由PT位置決定，PT在母線側則輸出額定電壓；PT在線路側則輸出0。

5) Ux計算

Ux輸出選擇包括任意值、檢同期A、檢同期B、檢同期C、檢同期AB、檢同期BC、檢同期CA。

注：若Ux設置選擇為檢無壓方式，以“檢同期A”為例，則Ux的輸出過程為：故障前直到重合閘后，Ux均輸出A相電壓UA。