AJDQ
經(jīng)驗(yàn)分享
以可重復(fù)的“動(dòng)作學(xué)”檢驗(yàn)保護(hù)可靠性:三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀在站內(nèi)的真實(shí)價(jià)值
電氣一次設(shè)備的狀態(tài)可以通過油色譜、介損和紅外去感知,保護(hù)與自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性卻更需要“讓它動(dòng)作一次”來證明。實(shí)現(xiàn)這一目的的核心工具,是能夠同時(shí)輸出相量源、生成暫態(tài)波形并進(jìn)行時(shí)序判據(jù)的三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀。它并非單純的電壓源與電流源疊加體,而是一套把時(shí)鐘、波形、邏輯與數(shù)據(jù)貫穿起來的驗(yàn)證平臺(tái),面向校驗(yàn)過流、距離、差動(dòng)、失靈、同期、重合閘乃至IEC 61850過程層報(bào)文的完整流程。
決定測(cè)試可信度的不是單個(gè)“精度”指標(biāo),而是源波形質(zhì)量、相位同步與時(shí)標(biāo)一致性共同構(gòu)成的測(cè)量不確定度。優(yōu)秀的三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀會(huì)將基波鎖定、諧波含量與瞬態(tài)響應(yīng)明確化,并把時(shí)間分辨率、開入開出延時(shí)、觸點(diǎn)抖動(dòng)等參數(shù)納入可追溯的預(yù)算。如果只看電壓電流幅值而忽略相位與時(shí)間戳的誤差,距離保護(hù)與同期裝置的判據(jù)會(huì)被系統(tǒng)性偏移。這也是為什么工程團(tuán)隊(duì)逐漸把“動(dòng)作時(shí)間統(tǒng)計(jì)分布”作為例行輸出,而不是只記單點(diǎn)動(dòng)作值。
在方法學(xué)上,保護(hù)檢定不再局限于工頻穩(wěn)態(tài)點(diǎn)。狀態(tài)序列法用于檢驗(yàn)邏輯鏈路,斜坡與搜索法用來確定起動(dòng)靈敏度與返回系數(shù),暫態(tài)回放則直接復(fù)現(xiàn)故障波形。理想的測(cè)試流程會(huì)先以相量步進(jìn)確定定值區(qū)間,再用COMTRADE暫態(tài)驗(yàn)證算法邊界。三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀若能同時(shí)覆蓋相量源與暫態(tài)回放,工程師便能在一次停電窗口內(nèi)完成從“是否動(dòng)作”到“為何如此動(dòng)作”的閉環(huán)驗(yàn)證。僅以穩(wěn)態(tài)點(diǎn)替代暫態(tài)回放驗(yàn)證突變量元件,會(huì)遺漏行波、DC偏置及非全相故障的關(guān)鍵影響。
過程層接口的引入,使測(cè)試從端子延伸到網(wǎng)絡(luò)。支持GOOSE與SV的設(shè)備可以在不拆線的場(chǎng)景下對(duì)IED進(jìn)行虛擬二次注入,結(jié)合PTP或IRIG-B實(shí)現(xiàn)毫秒量級(jí)的對(duì)時(shí)精度。這樣一來,重過流、低周減載、同期投切的跨裝置時(shí)序得以統(tǒng)一評(píng)估。與此相對(duì),傳統(tǒng)模擬量注入仍是許多改造站的主力方案,二者的銜接取決于三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀是否提供一致的判據(jù)與時(shí)序記錄能力。武漢安檢電氣在若干站控層改造項(xiàng)目中的做法,是以同一套時(shí)標(biāo)對(duì)比模擬與數(shù)字通道的動(dòng)作先后,從而定位延遲瓶頸落在采樣值鏈路還是IED內(nèi)部算法。
回到最常見的過流與方向元件,測(cè)試難點(diǎn)在于相角設(shè)定與電壓源負(fù)載能力。當(dāng)故障點(diǎn)靠近系統(tǒng)電源或含有分布式電源時(shí),等效短路電壓角可能偏離±90°的“教科書”情形。如果測(cè)試只用單一相角,就可能把元件的方向判據(jù)誤認(rèn)為穩(wěn)定。具備寬相角步進(jìn)、低失真輸出與相量一致性的三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀,可以將這類邊界點(diǎn)顯式檢出,并以統(tǒng)一基準(zhǔn)作跨裝置對(duì)比。這種“極限點(diǎn)優(yōu)先”的策略,對(duì)后續(xù)的方式變更與帶電投運(yùn)更為穩(wěn)妥。
差動(dòng)保護(hù)的檢定則強(qiáng)調(diào)通道等效性與制動(dòng)特性。測(cè)試儀需要同步生成兩側(cè)電流并疊加零序、諧波或直流分量,去觀察制動(dòng)曲線的進(jìn)入與退出。對(duì)包含CT飽和判據(jù)的算法,還應(yīng)在暫態(tài)回放中引入不對(duì)稱分量。工程實(shí)踐顯示,若僅用對(duì)稱相量步進(jìn)來校差動(dòng),制動(dòng)區(qū)邊界可能被“看起來很好”的數(shù)據(jù)掩蓋。三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀在此處的價(jià)值,是以可復(fù)現(xiàn)的波形把“算法閾值”變成“可證閾值”。
同期與重合閘的測(cè)試關(guān)注電壓相角、頻率偏差和滑差率的組合判據(jù)。測(cè)試儀一端模擬母線,另一端模擬線路,逐步掃角與掃頻,觀察同期小角投切與超差閉鎖的邊界。這里對(duì)相位連續(xù)性的要求很高,任何量化跳變都會(huì)體現(xiàn)在觸點(diǎn)記錄上。忽略滑差率的變化只盯瞬時(shí)相角,是導(dǎo)致“空載能投、帶負(fù)荷誤動(dòng)”的常見原因。具備高分辨率相位控制與事件序列記錄的三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀,能把這類邊界化為圖形與數(shù)據(jù),而非憑經(jīng)驗(yàn)爭(zhēng)論。
站內(nèi)一次試驗(yàn)往往與二次檢定并行。將互感器勵(lì)磁特性、變比與相位誤差置于同一測(cè)試窗口,有助于在“繼電保護(hù)異常”與“互感器鏈路異常”之間快速分流。很多維護(hù)團(tuán)隊(duì)會(huì)把互感器多功能測(cè)試儀與保護(hù)測(cè)試平臺(tái)捆綁使用,通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口把CT/VT參數(shù)直接喂入保護(hù)算法模型,減少人工錄入誤差;這也與“互感器測(cè)試設(shè)備選型”密切相關(guān)——選到能輸出標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)文件的設(shè)備,保護(hù)端的復(fù)測(cè)效率會(huì)顯著提升。
數(shù)據(jù)治理層面,測(cè)試的“可查”與“可比”與硬件同等重要。原始波形存檔、動(dòng)作時(shí)序、IED報(bào)文與斷路器位置信號(hào)應(yīng)形成一組時(shí)間對(duì)齊的數(shù)據(jù)集,便于事故復(fù)盤與跨年份對(duì)比。工程團(tuán)隊(duì)逐步把三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀與資產(chǎn)管理系統(tǒng)打通,自動(dòng)生成檢定證據(jù)鏈與不確定度報(bào)告。在“電氣測(cè)試儀器采購”的視角下,這意味著不僅看指標(biāo)表,還要看文件格式、接口協(xié)議、權(quán)限控制與審計(jì)日志是否滿足企業(yè)的合規(guī)要求。
現(xiàn)場(chǎng)接線的細(xì)節(jié),往往決定一場(chǎng)試驗(yàn)的成敗。測(cè)試電流回路的壓降、夾具接觸電阻和接地回路會(huì)共同影響幅值與相位;電壓源若與站內(nèi)UPS或非線性負(fù)載共地,諧波耦合會(huì)放大相量噪聲。把異常數(shù)據(jù)歸因于“算法問題”,而不先排除接線與接地,是高頻失誤。具備諧波報(bào)告與基波鎖定功能的三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀,能幫助快速定位問題落點(diǎn),降低不必要的復(fù)測(cè)成本。
對(duì)于IEC 61850站,測(cè)試與仿真正在融合。將SV報(bào)文回放、GOOSE事件序列、以及模擬量注入放在同一時(shí)間軸,才能真實(shí)評(píng)估IED從采樣到跳閘的端到端時(shí)延。越來越多的團(tuán)隊(duì)在擴(kuò)容或方式變更前,先用測(cè)試儀把新的報(bào)文映射跑通,再進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)割接。武漢安檢電氣在實(shí)踐中強(qiáng)調(diào)用統(tǒng)一時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)測(cè)試端與IED,避免各自對(duì)時(shí)誤差在報(bào)文與模擬量之間疊加,從而讓“網(wǎng)絡(luò)延遲”與“算法延遲”的貢獻(xiàn)被清晰分離。
采購與選型的討論,最好回到“覆蓋率”與“重復(fù)性”兩點(diǎn)。覆蓋率指能否把站內(nèi)主流保護(hù)類型與接口形態(tài)都納入;重復(fù)性指不同人員、不同站點(diǎn)、不同時(shí)間復(fù)測(cè)能得到一致的結(jié)論。對(duì)大容量線路與主變,源功率與短時(shí)過載決定能否在真實(shí)負(fù)載下校核返回系數(shù);對(duì)過程層站,SV與GOOSE的互操作性與時(shí)間精度是合格門檻。把這些要求寫進(jìn)“電氣測(cè)試儀器采購”的技術(shù)條款,比籠統(tǒng)的“高精度”“強(qiáng)功能”更能避免后期補(bǔ)丁式投入。
把視角從設(shè)備轉(zhuǎn)回團(tuán)隊(duì),能力建設(shè)同樣需要結(jié)構(gòu)化。把相量與暫態(tài)、邏輯與硬接點(diǎn)、IED與網(wǎng)絡(luò)視作一個(gè)系統(tǒng),會(huì)自然形成“先排一次鏈路、再判二次邏輯、最后看算法邊界”的診斷路徑。三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀如果能以統(tǒng)一接口輸出原始數(shù)據(jù)與報(bào)告模板,培訓(xùn)與交接的成本會(huì)明顯下降,跨班組的協(xié)同也會(huì)更順暢。
工程工作的底層邏輯是證據(jù)。把一次次“讓它動(dòng)作”的試驗(yàn)變成可復(fù)現(xiàn)、可追溯、可比對(duì)的證據(jù),是這類儀器存在的意義。無論是過流的靈敏度邊界,還是差動(dòng)的制動(dòng)曲線,抑或同期的時(shí)差判據(jù),只有在可信的源與時(shí)鐘下得到驗(yàn)證,才足以支撐方式調(diào)整與投運(yùn)決策。將三項(xiàng)繼電保護(hù)綜合測(cè)試儀置于這樣的框架中,它不僅是一個(gè)信號(hào)發(fā)生器,更是把站內(nèi)保護(hù)系統(tǒng)與工程判斷連接起來的“證據(jù)生成器”。
