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上海勝緒電氣有限公司
中級(jí)會(huì)員 | 第2年

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繼電保護(hù)測(cè)試儀的工作原理

時(shí)間:2025/3/20閱讀:240
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繼電保護(hù)測(cè)試儀的工作原理:

一、電源處理與信號(hào)生成環(huán)節(jié)

1. 電源穩(wěn)定性


原理:主回路通過調(diào)壓器、隔離變壓器將 AC220V 轉(zhuǎn)換為目標(biāo)電壓 / 電流。

精度影響:

若輸入電源波動(dòng)大(如電壓偏差 > 10%),或變壓器繞組阻抗不穩(wěn)定,會(huì)導(dǎo)致輸出電壓 / 電流幅值偏差(如標(biāo)稱 100V 輸出實(shí)際為 98V)。

對(duì)策:優(yōu)質(zhì)測(cè)試儀采用高精度穩(wěn)壓器(如伺服電機(jī)調(diào)壓器)和低內(nèi)阻變壓器,確保輸出穩(wěn)定(精度 ±0.5% 以內(nèi))。

2. 波形純凈度


原理:通過 DSP 或 FPGA 生成正弦波、方波等故障信號(hào)。

精度影響:

若波形含高次諧波(如 THD>1%),會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置誤判(如過流保護(hù)因諧波分量提前動(dòng)作)。

對(duì)策:采用數(shù)字濾波算法和功率放大器線性補(bǔ)償技術(shù),THD 可降至 0.5% 以下(如武漢雷科 REKE-HD-300E)。

二、繼電保護(hù)測(cè)試儀數(shù)據(jù)采集與閉環(huán)控制環(huán)節(jié):

1. 傳感器與 AD 轉(zhuǎn)換


原理:通過互感器(電壓 / 電流傳感器)采集輸出信號(hào),經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

精度影響:

傳感器線性度(如電流互感器非線性誤> 0.1%)或 AD 位數(shù)不足(如 12 位 AD vs 16 位 AD),會(huì)導(dǎo)致幅值測(cè)量。

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

對(duì)策:選用0.05 級(jí)高精度互感器和24 位 Σ-Δ AD 芯片,幅值精度可達(dá) ±0.1%。

2. 閉環(huán)控制響應(yīng)速度


原理:微機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)比較預(yù)設(shè)值與實(shí)測(cè)值,動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出(如 PID 算法)。

精度影響:

若控制周期過長(zhǎng)(如 > 1ms),在動(dòng)態(tài)測(cè)試(如突加電流測(cè)試動(dòng)作時(shí)間)中會(huì)產(chǎn)生延遲誤。

案例:某測(cè)試儀控制周期 0.2ms,動(dòng)作時(shí)間測(cè)量精度可達(dá) ±0.05%;而周期 1ms 的設(shè)備誤可能擴(kuò)大至 ±0.2%。

三、繼電保護(hù)測(cè)試儀時(shí)間測(cè)量與同步機(jī)制:

1. 觸發(fā)信號(hào)同步


原理:測(cè)試儀需同步采集輸出信號(hào)和保護(hù)裝置動(dòng)作接點(diǎn)的時(shí)間差。

精度影響:

若觸發(fā)信號(hào)傳輸存在延遲(如電纜過長(zhǎng)或接點(diǎn)抖動(dòng)),會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作時(shí)間測(cè)量偏差(如實(shí)際動(dòng)作 5ms,測(cè)量值為 5.2ms)。

對(duì)策:采用硬件光耦隔離觸發(fā)和納秒級(jí)定時(shí)器(如江蘇久益 JY-6060C 的時(shí)間精度 ±0.02ms)。

四、環(huán)境與校準(zhǔn)因素

1. 溫度漂移


原理:功率元件(如功放管、電阻)溫漂導(dǎo)致輸出偏移。

精度影響:溫度每變化 10℃,可能導(dǎo)致0.1%~0.5% 的幅值漂移。

對(duì)策:內(nèi)置溫度傳感器 + 軟件補(bǔ)償算法,或支持自動(dòng)校準(zhǔn)(如開機(jī)自校準(zhǔn))。

2. 電磁兼容性(EMC)


原理:測(cè)試儀內(nèi)部或外部電磁干擾耦合至信號(hào)回路。

精度影響:干擾可能導(dǎo)致波形畸變或數(shù)據(jù)跳變(如電壓值突然波動(dòng) ±2V)。

對(duì)策:采用雙層屏蔽機(jī)箱和差分信號(hào)傳輸,符合 EMC 三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(如上海康登機(jī)型)。


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