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继电保护测试系统经历了从模拟到数字的发展过程。数字式测试系统以其投资小、功率消耗小、维护简单、使用方便、轻巧便携、具有良好的灵活性和扩展性等优点,已成为继电保护测试系统发展的趋势。同时,它也是继电保护智能化、信息化的发展对继电保护的测试手段提出的新要求。
本文在考查国内外继电保护测试系统的基础上,结合现场继电保护装置运行维护的特点,提出数字式专用便携式继电保护测试系统软硬件的设计方案。该方案定位于满足现场对继电保护装置定期年检的测试要求,能实现包括断路器、重合闸、保护装置在内的整组闭环测试,还可以通过软件再开发实现谐波叠加、变频试验、振荡模拟等其它测试任务,且具有体积小、重量轻、接线简单、操作方便、便于携带等特点。
所设计的便携式继电保护系统的硬件电路由五个部分组成:人机接口单元、微控制器单元、数模转换单元、功率放大与反馈单元和输入输出单元。电路设计自然形成三个闭合回路,分别实现闭环测试方法和自动测试功能,另外一个闭环是功率放大与反馈回路用以监视输出模拟信号的精度并确保试验过程中信号传输通道的完好。抗干扰一直是困扰继电保护工程师与研究人员的难题之一。便携式测试系统在高速的时钟节拍下工作以满足仿真测试的要求。因此,如何解决高速系统的抗干扰问题是测试系统设计中面临的首要问题。本文从硬件和软件抗干扰两个角度入手,分别采取措施提高测试系统运行的可靠性和稳定性。
根据实际电力系统内部的物理规律以及外部的影响条件,本着既能反映电力系统运行的一般规律又简单明了便于实现的原则,对电力系统加以简化,建立无限大功率电源供电的单端电力系统作为测试继电保护装置的仿真模型,根据故障类型的不同分别建立分析计算的数学模型,然后再用数学方程表示系统的运动状态。整个软件按功能可以分成四部分:设定试验条件与参数、准备试验数据、仿真测试和输出试验结果。软件采用模块化设计,力求清晰明了,手动、自动两种测试方法可供试验选择。界面友好的人机对话面板,所有内容既可以汉化显示又可以打印输出,大大地方便了试验结果的分析处理。
性能价格比是制约测试系统推广使用的因素之一,本文选用性能价格比高的元器件构筑测试系统的硬件平台。在综合考虑性能价格比、系统稳定性、电磁兼容以及其它一些特性的基础上,实现系统整体性能的最大优化。