KJ660三相微機繼電保護測試仿真系統
  概述
微機繼電保護測試儀是近十年來發展起來的一個新型智能化測試儀器，以前的繼電保護試驗工具主要是用調壓器和移相器組合而成，體積笨重，精度不高，已不能滿足現代微機繼電保護的校驗工作。隨著科學技術的不斷發展，微機繼電保護已廣泛運用于線路保護，主變差動保護，勵磁控制等各個領域，變電站綜合自動化已成為主流。所以，微機繼電保護測試儀，必將成為現代繼電保護工作人員的*的試驗工具。
現代微機繼電保護測試儀可分為兩種形式，一種是采用傳統的OCL功放，體積大，重量在25Kg左右，比較笨重，功放管工作在放大區，時間長了容易損壞，且動態范圍窄，精度不高。另一種是采用開關電源，功放采用數字功放，體積小，重量輕，效率高，是繼電保護測試儀的發展方向。KJ660繼電保護測試儀是在總結國內外同類產品優缺點的基礎上，廣泛聽取用戶意見，充分運用現代微電子技術和電力電子技術而實現的一種新型小型化微機繼電保護測試儀，它采用流行的DSP和開關放大器技術，單機獨立運行功能已十分強大，再配以PC軟件，使其能聯接電腦運行，功能錦上添花，而其體積和重量只有傳統測試儀的一半，*設計理念使該款測試儀達到了國ji較高水平。

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第二章 技術參數
電流源：
交流幅值：0～40A/相 0～120A/三相并聯
直流幅值：0—30A/相 0—90A/三相并聯
功率：400VA/相 
精度：0.2%，響應時間<160μs，
分辨率：交流1mA，直流2mA
電壓源：
交流幅值：0～125V/相 線電壓0---250V
直流幅值：0—110V/相 
輔助電源VZ：3V0 0～150VAC或0—220VDC
zui大功率：50VA/相 精度：0.2% 響應時間<120μs
分辨率：交流2.5mV 直流3.5mV
頻率：范圍0—1000Hz 分辨率0.001Hz（工頻）0.1Hz（1KHz）
相位:范圍0—360度 分辨率：0.1度 精度：0.1度
開關量輸入：7對空接點或電位翻轉（5—250VDC）
開關量輸出：3對 0.5A/250VAC
供電電壓：120V～250VAC 50/60Hz
機箱尺寸：450mm×150mm×370mm
重量：11.6kg

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第三章 主要特點
智能型主機，主機采用DSP芯片控制，16位DAC輸出，對基波可產生每周2000點的高密度正弦波，為國內測試儀中的zui高水平。大大改善了波形質量，提高了測試儀的精度。
單機獨立運行，裝置由旋轉鼠標通過大屏幕液晶顯示屏進行操作，全套中文顯示，可對現場各種繼電器，保護及安全自動裝置進行檢定，并可模擬各種大型復雜的瞬時性、*性、轉換性故障進行整組試驗。
聯接電腦運行，通過Windows98平臺上的全套中文操作軟件，可進行各種大型復雜及自動化程度更高的校準工作，可方便地測試及掃描各種保護定值，可實時存貯測試數據，顯示矢量圖，繪制故障波形，聯機打印報告等。
液晶顯示采用320×240點陣圖形模塊，操作界面均中文顯示，顯示直觀清晰。
“傻瓜式”操作，采用*“旋轉鼠標”控制器，免去復雜的鍵盤操作，不需要計算機知識都可操作，簡便易學。
整機采用開關電源及開關放大器技術，體積小，重量輕，僅重11.6公斤。
模塊化設計，所有插件之間*獨立，只需更換插件即可實現硬件的維護和升級。
隨意配置，如配置成6相電流，5相電壓+2相電流等。
用戶可通過軟件對測試儀精度進行校準
可對Comtrade格式的故障錄波數據進行回放。
按標準設計有電源功率因數校正電路，使裝置效率高達95%以上。
供電電壓下降到120V時，仍保證裝置正常工作。
功放采用硬件保護方式，保證裝置的可靠性。
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第四章 面板及背板功能介紹
面板功能介紹


1. 320×240液晶顯示器，脫機軟件顯示區域。全中文顯示，對比度可調節，面板左上角內側有一電位器可調節。
2. 光電旋轉鼠標，它有三種操作：“左旋”、“右旋”、“按下確定”。“左旋”、“右旋”的功能有兩種：移動光標和修改數據。當光標移到某一項上需要選定時，“按下”旋鈕即選定打開或切換此項，選定打開的是某一數據項，則表示進入此數據的修改過程，此時用“左旋”、“右旋”對數據進行增減；若打開的是某一切換項（如“幅值/相位/頻率”三種狀態），則旋轉一次即切換一種狀態。若要退出數據修改或項目切換，則“按下確定”即可退出此項修改。
開關量輸入
接點輸入通道，共有七路，空接點或5—220VDC。有一個公共端，用于判斷繼電器是否動作。當接點信號為電位信號時，正電位接公共端，不能接反。
開關量輸出
當故障給出時，儀器輸出三對空接點信號，容量為0.5A/250VAC。
電源開關
向上表示打開，向下表示關閉。
輔助電源VZ輸出端子
在“SETUP”子菜單內設定，默認值為0。
可設置成VZ=VA+VB+VC，相當于3V0輸出，或110VDC、220VDC輸出。
電流、電壓輸出端子
分別是VA、VB、VC、VN
IA、IB、IC、IN
儀器接地端子，為安全接地端子
二 背板介紹
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PFC插件，功率因數校正器，功率1200V。
A相電流插件 ⑥ B相電壓插件
B相電流插件 ⑦ C相電壓插件
C相電流插件 ⑧ VZ電壓插件
A相電壓插件 ⑨ DSP控制板插件
KJ660采用插件式結構，防震性能優良，維修方便，一個插件損壞后其他插件仍正常工作。
第五章 單機運行軟件使用方法
5.1 交流試驗

此軟件定義測試儀為一個三相交流源，其中電壓、電流的幅值，相位、頻率可任意調整。并可測量繼電器的動作時間。可用于測試電流、電壓、阻抗、差動等各種繼電器及保護裝置。
初始值設置為電壓57.73V、電流5A、相位互差120°正序、頻率50Hz。“可變否”一欄全為“N”表示不可變化。若要某量自動變化，可將“N”改為“Y”即表示該量可以按選定的步長進行變化。頻率步長初始值為0。若要變頻，可將頻率步長設置成所需值，則頻率可按步長進行變化，頻率范圍為1—1000Hz。時間間隔即為每步變化時間，用來控制變化快慢，改變此參數可用來做df/dt、dv/dt、di/dt試驗，若繼電器動作時間較長，則可加大時間間隔值，用來準確測量繼電器的動作時間。此外，變化方式有兩種，即自動試驗和手動試驗。自動試驗時，按“開始”后，程序控制各量按給定步長和時間進行自動增減。若為手動試驗時，按“開始”程序輸出屏幕上的當前值，此時“右旋”鼠標即增加一個步長，“左旋” 鼠標即減小一個步長。
用手動方法可以做繼電器的動作值和返回值。將電壓或電流接入繼電器的電壓線圈或電流線圈，將繼電器的常開節點接入測試儀的開關量輸入通道中的任一路，當手動旋轉鼠標使繼電器動作，屏幕顯示動作時間，屏幕上的值為動作值，接點狀態由 變為 。此時再反方向旋轉鼠標，直至繼電器接點返回，此時屏幕上的值即為返回值。
注意：自動試驗時，當繼電器接點動作，程序自動終止輸出。
手動試驗時，當繼電器接點動作，此時輸出仍維持以便做返回值，只有人為終止，才能停止測試儀的輸出。
5.1.1過電壓繼電器測試
采用“交流試驗”程序，當繼電器額定電壓小于75V時，可用單相電壓值為變量進行測試。選定電壓步長和電壓初始值，采用自動或手動方式來進行電壓變化，直到繼電器動作，可測出動作電壓和動作時間值。KJ660每相電壓zui大值為75V。當被試繼電器的額定電壓大于75V時，可采用兩相電壓來進行測試。例如當VA=75、VB=75V、VA與VB相位差為180°時，線電壓VAB=150V。因此當兩相電壓相位差為180°時，其線電壓等于兩相電壓之和。選擇兩相電壓可變化，采用自動或手動試驗來測試。

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5.1.2欠電壓繼電器
欠電壓繼電器又叫低電壓繼電器，通常只有常閉接點，常閉接點打開表示繼電器動作。可選擇一比較高的電壓值，然后按一定步長降低電壓，直到繼電器動作。選用“交流程序”，擬采用手動方式進行試驗，先輸出一個電壓值，由于是常閉接點，屏幕上會顯示動作時間，此時電壓值并未切除。采用手動旋轉鼠標，降低電壓直到屏幕上的動作時間值發生變化，此時表示繼電器常閉接點已打開，相當于繼電器返回。此時屏幕顯示電壓值就是低電壓繼電器的動作電壓值。
5.1.3過電流繼電器
采用“交流試驗”程序，當繼電器動作電流小于30A時，可選用一相電流作變量，選定合適的電流步長。采用自動或手動方式進行試驗，其中，手動方式可用于測量動作值和返回值。自動方式只能測動作值。
當繼電器動作電流大于30A時。可采用兩相或三相并聯電流輸出。KJ660三相電流并聯輸出zui大值是90A。這時并聯的電流的相位必須是同相位，否則不能采用并聯方式。選擇多個電流作為變量，采用自動或手動試驗測量繼電器的動作值和返回值。
注意：大電流時應使用較粗導線，導線盡量短一些，通電時間盡量縮短。以免損壞測試儀或被試繼電器。
接線方式：將測試儀的電流接入繼電器電流線圈。
將繼電器常開接點接入測試儀開入量中的任意一路。

5.2 直流試驗

輸出三相直流電壓和三相直流電流，電壓幅值范圍0～±110VDC，當VA=110V，VB=-110V時，由于中性點已短接成VN，則VAB可輸出直流220V，電流幅值范圍0～30ADC，操作方法與“交流試驗”基本相同。電壓、電流的初值設定為0，可由旋轉鼠標進行初值設定。試驗方式有自動和手動試驗兩種。參數選擇好后，點擊“開始”程序即按設定量值輸出，點擊“終止”程序則停止測試儀的輸出。可以用來做直流繼電器的測試。
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5.2.1時間繼電器測試方法：
時間繼電器的額定電壓一般為220VDC。一般情況下，直流電壓加到140V時，繼電器就能動作。
第1步：先測繼電器的動作電壓。
將繼電器的動作時間設到0.5s、電壓步長設為-1.00,時間間隔設為1s（應大于繼電器的動作時間）、VA設為110V，不可變，VB設為0V，可變標志打開為“Y”，將線電壓VAB接到繼電器電壓線圈，試驗方式為自動，繼電器動作接入點接開入量通道。其中VA為正、VB為負。點擊“開始”即VA輸出110V直流，VB從開始減少為負電壓直到繼電器動作。例如當VB=－40V時繼電器動作，則說明繼電器動作電壓是150V。也可用手動方法慢慢改變電壓使繼電器動作。
再反方向變化電壓使繼電器返回，此時的電壓值就是繼電器的返回電壓。
第2步測量繼電器的動作時間
將VA設為110V、VB設為－110V、VAB接入繼電器電壓線圈，繼電器常開接點接入測試儀的開關量輸入通道，通常可接1通道。時間間隔應設為大于繼電器的動作時間，試驗方式為手動試驗，點擊“開始”，即可測出繼電器的動作時間。
5.2.2中間繼電器測試方法
使用“直流試驗”程序。該程序單相電壓輸出范圍0－±110V電流范圍0—30A。當中間繼電器額定電壓小于110V時，用單相電壓就可試驗。可選擇一相電壓如VA作為可變量，設定電壓步長，選擇一適當的初始值。手動試驗開始時，通過左旋、右旋轉動鼠標來改變電壓值，直到繼電器動作。自動試驗時則該電壓按步長自動增減，直到繼電器動作。如果繼電器額定電壓大于110V時，可選擇兩相電壓來進行試驗，一相電壓為正，另一相電壓為負。兩相線電壓zui大值可達220V。采用自動或手動試驗可進行動作電壓測試。
有的中間繼電器是電流動作，電壓保持的，可選擇一相電流作為變量，選擇合適的電流步長及電流初始值，采用自動或手動試驗方式改變電流值，直到繼電器動作。
接線方式：將電壓接入繼電器的電壓線圈。
將電流接入繼電器的電流線圈。
將繼電器的常開接點接入開關量輸入通道中的任意一路。
5.3 低周同期

三相電壓，三相電流輸出頻率范圍45—60Hz。zui小調節精度為0.001Hz，用于測試低周減載或滑差閉鎖裝置。當開始輸出時，程序輸出起始頻率保持3秒鐘，3秒鐘以后程序開始變頻。用戶可設置起始頻率和終止頻率。頻率步長可正可負，時間間隔的調整可用來設定頻率的變化速率，步長除以時間間隔等于滑差速率。即fs=△f/△t,例如滑差閉鎖定值是3.00Hz/S時, 可將頻率步長設為-0.061, 間隔時間設為0.02S, 則fs=0.061/0.02=3.1Hz/S，點擊“開始”程序即開始輸出并開始變頻，此時保護裝置或繼電器應不動作。當fs小于滑差閉鎖定值時保護裝置或繼電器應動作, 此時可將△f設為-0.058, 時間間隔不變, 點擊“開始”程序即開始輸出并開始變頻，繼電器動作后即記錄動作頻率。此時反方向變化頻率，直到繼電器接點返回，記錄返回頻率，程序自動停止輸出。
同期試驗：將起始頻率設為52Hz，UA，UB同時變頻，UC不變頻，UC的頻率維持50HZ不變，而UA，UB的頻率由52HZ開始按設定的步長下降，當兩個頻率相等時繼電器動作，液晶顯示動作頻率為50HZ。
手動試驗時，轉動鼠標即可改變頻率，直到繼電器動作，點擊“終止”則停止測試儀輸出。接線方式：將測試儀的電壓、電流接入被試裝置的電壓、電流回路，裝置動作常開接點，接入測試儀的開關量輸入通道中的任意一路。

5.4 時間測量

類似于毫秒計功能。可用于單通道也可用于雙通道測量，此時測試儀沒有電壓、電流輸出，只測量開關量輸入通道的接點閉合情況。
5.5 功率阻抗

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用于測試功率方向繼電器和阻抗繼電器的動作電壓和返回電壓。電壓和電流的選擇是聯動的，一般按90度接線方式。關系如下：
Va，Ia、Vb，Ib、Vc，Ic.
Vab，Ic、Vbc，Ia、Vca，Ib.
不要變化的量值其步長可設為0，時間間隔可以控制變化的快慢，用此程序可以做功率方向繼電器的靈敏角。試驗方式有自動試驗和手動試驗。
自動試驗程序自動按步長改變量值，直到繼電器動作，再按反方向變化量值，直到繼電器返回。
手動試驗可做zui大靈敏角測試。先取一電流相位為一不動作區，手動旋轉鼠標改變電流相位，直到繼電器動作，此時繼續改變相位，直到繼電器返回，然后停止試驗。假設電流動作相位為φ1，電流返回相位為φ2，則靈敏角φ=（φ1－φ2）／2。
5.6 差動試驗
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用于測量差動比例制動、差動諧波制動及直流助磁試驗。程序只輸出三相電流，電壓輸出為0。定義IA為動作電流Idz，IB為制動電流Izd，IB可選擇為基波，二次諧波或直流。
測量方法：一般是固定IB為一定值，自動或手動改變IA直到繼電器動作，此時屏幕上記錄動作電流值。IA與IB的相位可以設置，一般為0°或180°。當某相電流大于30A時，可采用兩相并聯方式。程序可定義IC=IA或IC=IB。可用IC與IA或IC與IB并聯輸出。
 
圖1為微機型差動保護的比例制動特性曲線
A點為拐點，Icd為差動保護電流定值，Izd為差動比例制動拐點電流定值，一般為高壓側額定電流定值。Icdd為變壓器差動電流，
Izdd為變壓器差動保護的制動電流，I1為Ⅰ側電流，I2為Ⅱ側電流，
I3為Ⅲ側電流，K為比例制動系數。
兩側差動：Icdd=∣I1+I2∣; Izdd=max﹛︱I1︱,︱I2︱﹜;
三側差動：Icdd=∣I1+I2+I3∣; Izdd=max﹛︱I1︱,︱I2︱,︱I3︱﹜;
直線區域動作判據是：Icdd≥Icd , Izdd≤Izd ,
斜線區域動作判據是：Icdd–Icd≥K*(Izdd-Izd) ,
通常我們采用兩側差動的方法來做試驗：取兩相電流IA，IB作為I1，I2，相位差定義為180度，分別加到高壓側A相和低壓側A相，固定一相電流，再手動變化另一相電流使差動保護動作，再按上述公式計算制動系數K。如是三卷變壓器，則是要按高對中，中對低，低對高分別來做。例如：已知Icd=2A, Izd=4A, 取I1=2A，I2=4A，差動保護應會動作，再取I1=2A，I2=6A，差動保護應不動作，這時可手動增加電流I1，使保護動作，如此時I1=3A，則Icdd=|3-6|=3A, Izdd=6A, 制動系數K=(Icdd-Icd)/(Izdd-Izd)=(3-2)/(6-4)=0.5。本實驗也可采用“交流試驗”程序來做，變壓器保護的一些后備保護也得采用“交流試驗”程序來做。
二次諧波制動試驗可采用本程序也可采用“疊加諧波”程序來做。
可采用本程序可定義IA=IB=1A，IA為基波，IB為二次諧波，將IA，IB并聯加入保護，此時保護不動，再手動增加IA直到保護動作如IA=3A，則二次諧波制動系數K=IB/IA=1/3=0.33。
由于廠家保護的計算公式不一樣，本說明只舉出一種，用戶在使用過程中應根據廠家說明書提供的公式進行計算。
5.7 疊加諧波
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三相電流、電壓在基波上可疊加2—11次諧波，諧波的幅值、相位可在線控制。初始值，基波電壓為57.73V，電流為5A，相位互差120°正序，2—11次諧波的幅值均為0，用戶可自行設定，諧波相位用戶也可設定。由于屏幕限制，所以幅值和相位是分屏顯示的。把光標移到“幅值”上，然后將其切換成“相位”，屏幕將所有參數全部切換成相位，變化量可選Va，Vb，Vc，Ia，Ib，Ic全選、不選。全選表示Va，Vb，Vc，Ia，Ib，Ic全部可變，不選表示所有參數都不可變，只按設定值連續輸出。當選擇某一個變量時，該變量的幅值、相位同時發生變化。若只按幅值變化時，可將相位步長設為0。本程序只有自動輸出，沒有手動輸出。
5.8 整組試驗
 
可模擬瞬時性、*性、轉換性故障，用于試驗保護的跳閘、重合、加速跳等功能。適用范圍：南自，南瑞，許繼，四方。電壓等級：10KV---500KV。故障類型為：
AN，BN，CN，AB，BC，CA，
ABN，BCN，CAN，ABC十選一。
輸入整定阻抗定值，按0.9倍阻抗系數模擬故障，以確保區內正確動作。零序系數一般取K0=Kx，正常態時間選擇20秒。以躲過保護裝置的整組復歸時間，故障態時間一般選擇大于保護動作時間，跳閘后狀態時間選擇大于重合閘動作時間。將VA，VB，VC，VN，IA，IB，IC，IN接入保護屏上的相應端子，先選用“交流試驗”程序輸出三相對稱電壓、電流值，觀察保護采樣值是否與測試儀輸出*，如果*，說明接線正確，可進行下一步試驗。將保護出口接點接入測試儀開入量的任意一通道。將重合接點接入測試儀開入量的另一通道，可以測出保護的跳閘時間、重合時間和后加速時間，由于現場保護的出口接點和重合接點很難找到，所以通常也可以不接保護的跳閘接點和重合接點，而將故障態時間設置成略大于保護跳閘時間，將跳閘后狀態時間設置成略大于重合閘動作時間，測試儀仍能按時給出故障量，而保護裝置的動作情況可以從保護屏幕上直接查看。
5.9 阻抗階梯
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用于試驗110kv---500kv微機線路保護的定值檢定。適用范圍：南自，南瑞，許繼，四方。通過0.95倍和1.05倍整定阻抗的動作時間來判斷定值是否超越。輸入保護Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段阻抗定值，零序系數K0取Kx。正常態時間大于保護整組復歸時間，一般取20秒，故障態時間應大于阻抗Ⅲ段動作時間。阻抗系數的初始值是0.7，0.95，1.05。用戶可根據需要進行修改。
接線方式：將測試儀VA，VB，VC，VN，IA，IB，IC，IN接入保護屏上，先用交流程序輸出三相對稱的電壓和電流，讓微機保護采樣后查看保護測量的電流、電壓值是否與測試儀輸出*，如果*，說明接線正確。將保護出口接點接入測試儀的開入量中的任一通道。只投距離壓板，其他壓板全部退出。如出口接點沒有，也可接一端帶電位的空接點，如圖所示：
 
5.10 零序保護
  
通過測量1.05倍和0.95倍定值的動作時間考查110kv—500kv 微機線路保護零序各段的相互配合情況并可判斷定值的準確性。適用范圍：南自，南瑞，許繼，四方。輸入零序1、2、3、4段的定值電流，正常態時間應選20s。故障態時間應選擇大于零序4段動作時間，保護只投零序壓板，零序出口接點接入測試儀開入量中的任意一個通道。如出口接點沒有，也可接一端帶電位的空接點，如圖所示：
 
5.11 系統設置
KJ660三相微機繼電保護測試仿真系統
用于Vz的設置和裝置的自校準Vz默認值是0，可設為VA+VB+VC或110VDC，220VDC。KJ660出廠前已校準好了，一般情況下用戶不要運行此程序。當儀器使用一般時間后如有偏差需要調整時，可使用該軟件進行校準。校準過程分兩步：*步：校準交流量，把光標移到“輸出”，按下確定，使測試儀輸出電壓50V，輸出電流5A。用高精度表測量電壓值和電流值，將電壓、電流的讀數輸入屏幕上相應的位置，再將光標移到“確認”位置，按下確定鍵以后，表示交流輸出已按上述讀數進行校準，返回主菜單。注意：此程序是七路摸擬量同時校準的，不需要校準的量也必須輸入標準值50V或5A。
第二步：直流偏移量校準，先校交流后，返回主菜單，再進入“SETUP”程序。在沒有交流輸出的情況下，用萬用表直流電壓檔測量各相電壓輸出通道，將測得直流電壓輸入屏幕相應位置。用萬用表直流電流檔測量各相電流通道，將測得直流電流值輸入屏幕相應位置，按下“確認”即進行了偏移量校準。返回主菜單。