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继电保护测试仪的工作原理

更新时间:2025-03-20&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;浏览次数:138

继电保护测试仪的工作原理:

一、电源处理与信号生成环节

1. 电源稳定性


原理:主回路通过调压器、隔离变压器将 AC220V 转换为目标电压 / 电流。

精度影响:

若输入电源波动大(如电压偏差 > 10%),或变压器绕组阻抗不稳定,会导致输出电压 / 电流幅值偏差(如标称 100V 输出实际为 98V)。

对策:优质测试仪采用高精度稳压器(如伺服电机调压器)和低内阻变压器,确保输出稳定(精度 ±0.5% 以内)。

2. 波形纯净度


原理:通过 DSP 或 FPGA 生成正弦波、方波等故障信号。

精度影响:

若波形含高次谐波(如 THD>1%),会导致保护装置误判(如过流保护因谐波分量提前动作)。

对策:采用数字滤波算法和功率放大器线性补偿技术,THD 可降至 0.5% 以下(如武汉雷科 REKE-HD-300E)。

二、继电保护测试仪数据采集与闭环控制环节:

1. 传感器与 AD 转换


原理:通过互感器(电压 / 电流传感器)采集输出信号,经 AD 转换为数字量。

精度影响:

传感器线性度(如电流互感器非线性误> 0.1%)或 AD 位数不足(如 12 位 AD vs 16 位 AD),会导致幅值测量。

案例:16 位 AD 的分辨率为 1/65536(约 0.0015%),比 12 位 AD(0.024%)高 16 倍。

对策:选用0.05 级高精度互感器和24 位 Σ-Δ AD 芯片,幅值精度可达 ±0.1%。

2. 闭环控制响应速度


原理:微机系统实时比较预设值与实测值,动态调整输出(如 PID 算法)。

精度影响:

若控制周期过长(如 > 1ms),在动态测试(如突加电流测试动作时间)中会产生延迟误。

案例:某测试仪控制周期 0.2ms,动作时间测量精度可达 ±0.05%;而周期 1ms 的设备误可能扩大至 ±0.2%。

叁、继电保护测试仪时间测量与同步机制:

1. 触发信号同步


原理:测试仪需同步采集输出信号和保护装置动作接点的时间差。

精度影响:

若触发信号传输存在延迟(如电缆过长或接点抖动),会导致动作时间测量偏差(如实际动作 5ms,测量值为 5.2ms)。

对策:采用硬件光耦隔离触发和纳秒级定时器(如江苏久益 JY-6060C 的时间精度 ±0.02ms)。

四、环境与校准因素

1. 温度漂移


原理:功率元件(如功放管、电阻)温漂导致输出偏移。

精度影响:温度每变化 10℃,可能导致0.1%~0.5% 的幅值漂移。

对策:内置温度传感器 + 软件补偿算法,或支持自动校准(如开机自校准)。

2. 电磁兼容性(EMC)


原理:测试仪内部或外部电磁干扰耦合至信号回路。

精度影响:干扰可能导致波形畸变或数据跳变(如电压值突然波动 ±2V)。

对策:采用双层屏蔽机箱和差分信号传输,符合 EMC 三级标准(如上海康登机型)。


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