微机继电保护测试仪频率及高低周试验
“频率及高低周试验”测试模块主要是用来测试低周减载和高周切机等保护的各项功能。根据其功能，将这个模块分成了六个测试单元。
l 测试项目全面，包含了几乎所有的频率及高低周保护
l 频率可以下滑进行低周减载测试，也可以上滑进行高周试验
第一节 界面说明
1. 测试项目
有“动作频率”、“动作时间”、“df/dt闭锁”、“dv/dt闭锁”、“低电压闭锁以及“低电流闭锁”等六个测试项目。根据需要，可以选择其中的一个或者多个进行试验。选择多个测试项目时，在一个测试项目测试完毕后，会弹出相应对话框提示是否进行下一个测试项目。
测试对象名称中包含“低周保护”、“频率继电器”、“差频继电器”、“低频继电器”以及“高频继电器”五种继电器。默认情况下选择“低周保护”。其下拉菜单如图所示：
2. 试验参数
（1）频率变化前延时
在变量的每个变化过程中，装置先以额定频率50Hz输出，维持至“频率变化前延时”结束，然后再开始变化。该项在有些保护测试是非常有用，可以用来等待保护频率闭锁后解除闭锁。
（2）测试间断时间
每一次试验结束后装置将停止输出至“测试间断时间”结束，再进入下一次试验。
（3） 整定值
各测试功能页中均有整定值输入框，这些整定值大多在试验期间并不起作用，只是在试验后起到参考对比作用。根据需要自行设定“允许误差”。试验测得的“测试值”与“整定值”进行比较后，得出一个相对误差，从而反映保护的性能。
3. 动作频率
动作频率测试范围：
动作频率测试范围的测试始值和终值均应设置在动作频率附近。测试始值应大于保护整定动作值，测试终值小于整定动作值，
动作频率的测试方法：测试时频率分两阶段变化：开始以50Hz输出，经过变化前延时后，先按所设定的df/dt均匀下滑（或上滑）至测试始值频率，然后按设定的步长以一定时间间隔逐格降低（或上升）频率，在该过程中如保护动作，则测出动作值。如未动作，当变化至测试终值，即认为保护不会动作而结束该项目测试。
这里逐格变频的时间间隔是根据整定的动作时间自动确定的，该时间间隔比整定动作时间长0.2S。故整定动作时间应设置正确，以保证在变化时间间隔内保护有足够时间可以动作。
做低周减载试验一般测试范围小于50Hz，做高周切机试验一般测试范围大于50Hz。
例如：已知低周动作值为48.5Hz，可以设定测试范围为48.7—48Hz，步长为0.05Hz。测试始值和终值不能设置得太小（一般应不低于45Hz），否则保护将闭锁。
4. 动作时间
动作时间测试的方法：频率从始值（一般为50Hz）下滑至终值并等待动作。该终值应略小于动作频率值以确保装置动作，但测试动作时间的计时器是从所设定的“开始计时点的频率”处开始计时，故该值若有偏差将影响时间测量精度。试验过程见右图。
开始计时的频率点
测动作时间时，应特别注意正确设置“开始计时点的频率”。一般设置为装置整定的动作频率，或测试出的准确动作频率值。
5. df/dt闭锁
（1） df/dt测试范围
测试“df/dt闭锁值”时，在此范围内逐点进行试探测试，每次测试时都从频率始值下滑（或上滑）至终值，下滑（或上滑）的df/dt值在该范围内逐点变化，试探至某一轮试验至保护动作，则测出此时的df/dt闭锁的边界值。
因为保护在大于整定的df/dt值下滑时闭锁，所以，一般变化始值应设置为大于保护整定的闭锁值，变化终值应设置为小于保护整定的闭锁值，即测试保护从不动作到动作，测出保护的df/dt闭锁值。
（2）频率变化范围
每轮试验频率从始值下滑（或上滑）至终值。始值一般为50Hz，变化终值不能设置太小，因为一般装置都有一个固有的“闭锁频率”，频率太低了，装置将会被闭锁不出口。
注意：
做该试验时频率变化前延时一般不能太小，以使保护有足够时间解除闭锁状态。
6. dv/dt闭锁
这个测试页与上文中的“df/dt闭锁”很相似，区别在于每轮测试变化的是dv/dt值。下面只对它们的不同点做介绍。
（1） dv/dt测试范围
测试“dv/dt闭锁值”时在此范围内逐点进行试探测试，每次测试时电压都从电压变化始值下滑至终值，下滑的dv/dt值在该范围内逐点变化，试探至某一轮试验如果保护动作，则测出dv/dt闭锁的边界值。
因为装置在大于整定的dV/dt闭锁值时处于闭锁状态，所以，一般变化始值应设置为大于装置整定的闭锁值，变化终值应设置为小于装置整定的闭锁值。即试验从装置不动作做到动作，从而测出装置的dv/dt闭锁值。
（2）电压变化范围
为了模拟电压下降的过程，一般应设电压的“变化始值”大于“变化终值”。同时，为了保证低周装置不因低电压而闭锁，因此设置的电压“变化终值”应大于装置定值菜单中整定的低电压闭锁值。
（3）测试时df/dt值
在此测试单元里频率总是按所设置的df/dt变化，因此设置df/dt时，应保证其值小于装置所整定的df/dt闭锁值。
7. 低电压闭锁
该页与上文中的“df/dt闭锁”和“dv/dt闭锁”相似。下面仅介绍不同点。
电压测试范围
测试时电压在此范围内逐点进行试探测试，每轮测试时频率变化，但电压固定为某一值。电压值从始值逐渐增加，至某一值时装置解除闭锁正确动作，则该值即为低电压闭锁边界值
由于装置在电压小于闭锁值时处于闭锁状态，故一般变化始值应设置为小于装置整定的闭锁值，变化终值应设置为大于装置整定的闭锁值。即试验从装置不动作到动作，从而测出装置的低电压闭锁值。
8. 低电流闭锁
该测试页与“低电压闭锁”试验方法非常相似。现场试验时，请参考“df/dt闭锁”、“dv/dt闭锁”和“低电压闭锁”中的使用说明。
第二节 试验指导
下面仅以“低周动作值测试”为例，详细说明具体的试验方法
1. 接线方法
测试仪三相电压UA、UB、UC接保护三相电压，测试仪UN接保护的UN；测试仪开入量A、B分别接保护的第一轮和第二轮甩负荷开出引线的一端，另一端短接后接测试仪开入量的公共端；最后接上装置的工作电源（如果装置需要直流工作电源，可以从测试仪后面板的独立直流电源引接）。
2. 选择
打开“频率及高低周保护”测试模块，选择“低周保护”测试对象的“动作频率”测试项目；
3. 设置
切换到“动作频率”测试界面，设置试验数据，如右图所示：
（1）整定值
按照保护的定值单或保护实际整定的定值设置。该设置项在试验期间只起参考作用，不影响试验结果。
（2）动作频率测试范围
“测试始值”必须大于保护整定动作频率，并且“测试终值”必须小于整定动作频率。“变化步长”依据对试验的精度要求而定，一般按默认的0.05Hz设置即可。
（3）测试时df/dt值
指频率下降过程中第一阶段的均匀变频速率，df/dt值应小于保护整定的闭锁值。
（4）变频步长
指第二阶段逐格变频的“变化步长”，该值越小能使测试的精度越高。
（5）动作时间
整定动作时间。第二阶段逐格变频的时间间隔等于该值加0.2秒。该值如果设置太小，有可能会使保护在一个变频时间间隔内来不及动作，故该值应正确设置。
4. 开始试验按钮
检查试验参数均设置正确后，即可开始试验。试验期间，界面上的“当前频率Hz”栏可以观察到当前测试仪输出的实时频率。测试仪未输出电压时，保护上的“异常”灯会亮。当测试仪输出的频率小于保护的“启动值”时，保护上“启动”灯亮，即启动低周动作元件。
试验的过程如下：输出50Hz电压电流，经过变化前延时——频率以df/dt速率均匀下滑至“测试初值”——按“变化步长”以“整定动作时间”＋0.2秒的时间间隔逐格下降频率并记录是否保护动作。
3.7频率及高低周试验
功率方向及阻抗测试模块主要用来测试电力系统中与“方向”有关的保护，例如功率方向保护、负序功率方向、零序功率方向、相间功率方向、逆功率方向、相间阻抗和接地阻抗等等，测试它们的动作边界、最大灵敏角，以及电压、电流的动作值和动作时间、动作阻抗等。下面仅以“功率方向保护”为例，对这个测试模块的各个测试单元进行介绍，主界面如下图所示：
l 即包含功率方向保护的各种测试项目，也可以进行相间和接地阻抗的各项测试
l 软件引入了“突变量启动”选项，能满足需突变量启动的保护的测试要求
l 采用两种示图方式，使试验的过程不再神秘抽象
l 边界测试时，能自动绘出两条动作边界，自动计算最大灵敏角并绘制最大灵敏线
第一节 界面说明
1. 测试项目
（1）测试对象名称
可选择的保护装置类型有“功率方向保护”、“负序功率保护”、“负序功率方向”、“零序功率”、“零序功率方向”、“相间功率方向”、“逆功率保护”、“相间阻抗”和“接地阻抗”。
（2）突变量启动
选择突变量启动时，试验过程中每次都是先输出故障前状态量，然后再输出试验所设定的电压电流量，为了满足某些保护对突变量启动的需要，此时需要设定“故障前时间”。若不选突变量启动，则“故障前时间”无效（自动为0），试验时每次直接输出试验所设定的电压电流量，并且连续变化。
以“测电压”为例，突变量的意义可以用右图表示。点击“开始试验”按钮后，测试仪先输出正常的电压，并维持至“故障前电压”结束；后输出“故障电压1”（界面上设置的故障电压），并维持至“最大故障时间”结束；后测试仪短暂停止输出（当“试验间断时间”不为0时）。
之后，测试仪再次输出正常的电压，并维持至“故障前电压”结束；后输出“故障电压2”（变量变化了一个步长之后的电压），并维持至“最大故障时间”结束；后测试仪短暂停止输出（当“试验间断时间”不为0时）。如此循环输出。
这样，测试仪的输出总是从正常电压100V突变到故障电压。整个输出变化过程如右图所示：
2. 测边界
自动测试出方向性保护的两个动作边界，并且自动计算出最大灵敏角。在“显示动作角矢量图”的显示方式下，从主界面右侧的图中可以很直观地观察到两条边界线和最大灵敏线。
（1）试验参量
选定一个电压和一个电流输出，其夹角Φ（U，I）在给定范围内变化，测试出左右动作边界。
考虑到保护一般采用90°接线方式，所以测试时也一般取线电压和第三相的相电流，如取电压UAB，电流IC。有时也可以选一相电压和一相电流进行试验，但一般不选线电流。注意，所选电压电流的值可以设定，但未被选择的各相电压值均等于额定电压，角度保持对称，未被选择的各相电流均为0。
设置Φ（U，I）的搜索范围时，首先应了解保护装置的“最大灵敏角”的整定值，要保证设置的搜索范围能覆盖保护实际的两个动作边界，即搜索始值和搜索终值均应设置在动作区之外，测试仪从“非动作区”向“动作区”搜索。
搜索开始时保护不动作，当角度变化到某一值时保护动作，即认为找到一个动作边界，并在图中划条线，然后立即转换搜索方向搜索另一个边界角（备注：此时测试仪输出的起始角度就是所设置的“搜索终值”）。当搜索出第二条动作边界时，软件再次划线。在计算出最大灵敏线后，软件自动在图中标出最大灵敏线。
（2）动作角定义
根据所测试的保护类型选择动作角是“试验相夹角”、“（U0，I0）”还是“（U2，I2）”。若是普通功率方向或阻抗继电器时选“试验相夹角”，即所选试验电压电流的夹角。若是零序或负序保护时，应选（U0，I0）或（U2，I2）。
（3）矢量图显示
当选择“显示三相电压、电流矢量图”时，图中显示的是各相电压电流的矢量图。
当选择“显示动作角矢量图”时，图中只显示所选定动作角的电压量和电流量。如选（U2，I2），则只显示U2和I2的值和角度。这种显示方式，便于直观地观察到动作边界的搜索过程。
3. 测电流
测动作电流的方法是：电压和夹角固定，电流由小到大按步长递增，直到保护动作，测出动作电流值。试验中Φ（U，I）夹角一般应设置为保护的最大灵敏角。如右图所示：
试验时，选取一个线电压，为非变量；选取第三相电流，为变量。电流的变化范围应包含保护的整定动作电流。软件对角度的定义是：电压超前电流的角度为正。所以设置角度时应注意正、负角。一般，当角度为最大灵敏角或接近最大灵敏角时，保护动作最灵敏，测出的动作电流也趋于一个定值。当设置的角度接近两个动作边界或稍微超出边界，测出的动作电流可能偏大或不动作。
4. 测电压
测动作电压方法是：电流和夹角固定，电压由小到大按步长递增，直到保护动作，测出动作电压值。试验中Φ（U，I）夹角一般应设置为保护的最大灵敏角。
试验时，选取一相电流，为非变量；选取另外两相的线电压，为变量。电压的变化范围应包含保护的整定动作电压。软件对角度的定义是：电压超前电流的角度为正。所以设置角度时应注意正、负角。一般，当角度为最大灵敏角或接近最大灵敏角时，保护动作最灵敏，测出的动作电压也趋于一个定值。当设置的角度接近两个动作边界或稍微超出边界，测出的动作电压可能偏大或不动作。
5. 测动作时间
测动作时间的方法是：直接给保护加一个动作电压和动作电流，并且电压与电流的夹角应设置在动作区内，最好是灵敏角。保护动作即记录下动作时间。
6. 测阻抗
测动作阻抗的方法与上面的“测电压”、和“测电流”很相似，也是通过单独改变电压或电流使保护动作。所不同的是，该单元记录的是保护的动作阻抗值，而不是动作电压或动作电流。如下图所示：
Φ（U，I）的夹角要保证在保护动作区内，一般取最大灵敏角。
阻抗值是根据动作时的电压电流值计算得出的，注意如果是接地阻抗时，要考虑零序补偿系数的问题，这种情况必须正确设置零序补偿系数，默认值为0.667。
第二节 试验指导
1. 微机保护对角度的定义
一般，微机保护对角度的定义为：电压超前电流的方向为正，反之为负。并且，常常默认电压的角度为0°，即电流的角度是以电压为参考的。右图所示为某功率方向保护的动作特性。其最大灵敏角为－45°，两个动作边界分别为：－135°≤Φ≤45°。这与X/Y坐标里的角度概念正好相反。
图中，阴影部分为保护的动作区，对应着两个动作边界：45°和－135°。试验设置试验参数时，应保证两个搜索边界分别大于45°和小于－135°，也即在非动作区。然后将由非动作区向动作区搜索。
2. 动作边界的搜索
在测试保护的最大灵敏角时，若不知道其实际的动作边界，可采用以下方法进行探求：
将“测边界”页面中的“Ф（U，I）搜索范围从”设置为0°，开始试验。若保护不动作，再将该参数该为30°，以次类推。假设当Ф（U，I）为20°时保护不动作，在0°时动作，则说明保护的一条动作边界在0°～20°之间。用同样的方法找出保护动作的另一条边界的大致范围，假设为－130°～－120°。
在软件界面上设置搜索角时应注意，软件总是从“Ф（U，I）搜索范围从”这个角度开始按步长增加，测试出一条动作边界后，再从“到”这个角度开始按步长减小。所以，假设“Ф（U，I）搜索步长”设置为1°（正值），则以上面的数据为例时，“Ф（U，I）搜索范围从”应设为-130°，“到”应设为20°。