電力系統(tǒng)是支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，繼電保護(hù)系統(tǒng)作為電網(wǎng)故障防控的第一道防線，直接決定了供電可靠性和設(shè)備運(yùn)行安全。當(dāng)前主流的微機(jī)繼電保護(hù)裝置集成了電流電壓保護(hù)、距離保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)等多重邏輯，而繼電保護(hù)校驗(yàn)是驗(yàn)證保護(hù)裝置動(dòng)作可靠性的核心運(yùn)維動(dòng)作，繼電保護(hù)測(cè)試儀則是開展該項(xiàng)工作的必備工具，屬于電力系統(tǒng)測(cè)試領(lǐng)域的核心檢測(cè)設(shè)備。根據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院2023年發(fā)布的全國(guó)電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行分析報(bào)告，近三年110kV及以上電網(wǎng)因保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)導(dǎo)致的故障擴(kuò)大事件占總故障數(shù)的17%【1】，而現(xiàn)行DL/T 995-2016《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》明確要求不同電壓等級(jí)的保護(hù)裝置必須按周期開展規(guī)范校驗(yàn)【2】。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)普遍存在校驗(yàn)設(shè)備精度不達(dá)標(biāo)、新型微機(jī)繼電保護(hù)裝置兼容性不足、復(fù)雜工況模擬能力弱等問題，導(dǎo)致部分校驗(yàn)結(jié)果失真，給電網(wǎng)運(yùn)行留下安全隱患。本文將圍繞繼電保護(hù)測(cè)試儀應(yīng)用、繼電保護(hù)校驗(yàn)規(guī)范等核心內(nèi)容，系統(tǒng)解析電力系統(tǒng)測(cè)試中微機(jī)繼電保護(hù)、電流電壓保護(hù)的驗(yàn)證要點(diǎn)，為電力運(yùn)維單位、監(jiān)管機(jī)構(gòu)提供技術(shù)參考。

一、繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)原理深度解析

微機(jī)繼電保護(hù)裝置的核心邏輯是通過高精度采樣單元采集電網(wǎng)運(yùn)行的電流、電壓模擬量，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過預(yù)設(shè)的保護(hù)算法判斷故障工況，滿足動(dòng)作條件時(shí)觸發(fā)出口繼電器跳開對(duì)應(yīng)斷路器，實(shí)現(xiàn)故障隔離。電流電壓保護(hù)是應(yīng)用*廣泛的基礎(chǔ)保護(hù)類型，涵蓋過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、零序電流保護(hù)等多種邏輯，憑借原理簡(jiǎn)單、可靠性高的優(yōu)勢(shì)，在35kV及以下配網(wǎng)、新能源場(chǎng)站、軌道交通供電系統(tǒng)中作為主保護(hù)使用，在110kV及以上主網(wǎng)中作為后備保護(hù)配置。

繼電保護(hù)校驗(yàn)的核心原理是通過繼電保護(hù)測(cè)試儀輸出標(biāo)準(zhǔn)幅值、相位的電流電壓模擬量，以及對(duì)應(yīng)開關(guān)量信號(hào)，模擬各類故障工況，采集待測(cè)保護(hù)裝置的動(dòng)作反饋數(shù)據(jù)，對(duì)比動(dòng)作值、動(dòng)作時(shí)間、返回系數(shù)等參數(shù)與設(shè)計(jì)要求的偏差，判定保護(hù)裝置是否合格，該項(xiàng)工作是電力系統(tǒng)測(cè)試中預(yù)防性試驗(yàn)的核心組成部分。

二、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與*數(shù)據(jù)參考

當(dāng)前國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)校驗(yàn)及相關(guān)設(shè)備的核心標(biāo)準(zhǔn)包括DL/T 995-2016《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》，明確規(guī)定110kV及以上電壓等級(jí)的繼電保護(hù)裝置每3年開展一次全部校驗(yàn)，35kV及以下電壓等級(jí)每6年開展一次全部校驗(yàn)，新安裝裝置投運(yùn)后1年內(nèi)需完成*全部校驗(yàn)【2】；DL/T 624-2010《繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置技術(shù)條件》要求繼電保護(hù)測(cè)試儀的電流電壓輸出幅值誤差≤±0.2%，相位誤差≤±0.2°，*小輸出分辨率不低于0.01A/0.01V【3】。針對(duì)新能源并網(wǎng)場(chǎng)景，*電網(wǎng)2024年發(fā)布的《新能源并網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》要求新能源場(chǎng)站的涉網(wǎng)保護(hù)每年開展一次專項(xiàng)校驗(yàn)，重點(diǎn)驗(yàn)證電流電壓保護(hù)在諧波、電壓暫降等復(fù)雜工況下的動(dòng)作可靠性。

*數(shù)據(jù)方面，南方電網(wǎng)2023年電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析公報(bào)顯示，嚴(yán)格按照規(guī)程開展繼電保護(hù)校驗(yàn)的場(chǎng)站，繼電保護(hù)正確動(dòng)作率達(dá)99.97%，較未按周期校驗(yàn)的場(chǎng)站高出9.2個(gè)百分點(diǎn)，因保護(hù)故障導(dǎo)致的停電時(shí)長(zhǎng)減少78%【4】。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)層面，IEC 60255-121:2018對(duì)繼電保護(hù)測(cè)試儀的性能要求與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)基本一致，額外增加了智能站IEC 61850協(xié)議兼容性的相關(guān)要求【5】。

三、主流繼電保護(hù)校驗(yàn)技術(shù)對(duì)比

當(dāng)前行業(yè)內(nèi)應(yīng)用的繼電保護(hù)校驗(yàn)技術(shù)主要分為三類，適用場(chǎng)景和性能差異明顯。第一類是傳統(tǒng)電磁式校驗(yàn)臺(tái)，采用可調(diào)電阻、調(diào)壓器輸出模擬量，僅能支持單路電流電壓輸出，精度普遍低于±1%，僅能校驗(yàn)老式電磁式保護(hù)裝置，目前已基本淘汰，僅在部分低壓老舊小區(qū)的運(yùn)維中少量使用。第二類是常規(guī)便攜式繼電保護(hù)測(cè)試儀，采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)輸出模擬量，支持4路電流、4路電壓同步輸出，精度可達(dá)±0.2%，可滿足常規(guī)微機(jī)繼電保護(hù)的電流電壓保護(hù)校驗(yàn)需求，是當(dāng)前中小電壓等級(jí)場(chǎng)景的主流應(yīng)用設(shè)備，校驗(yàn)效率較傳統(tǒng)設(shè)備提升30%以上。第三類是智能型繼電保護(hù)測(cè)試儀，支持*多12路電流、12路電壓同步輸出，具備諧波疊加、暫態(tài)工況模擬功能，支持IEC 61850等智能站協(xié)議，可模擬新能源并網(wǎng)、直流供電等復(fù)雜場(chǎng)景的故障工況，適合高電壓等級(jí)變電站、新能源場(chǎng)站、軌道交通等特殊場(chǎng)景的電力系統(tǒng)測(cè)試需求，校驗(yàn)效率較常規(guī)便攜式設(shè)備提升45%以上。

四、國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)測(cè)試設(shè)備廠商競(jìng)爭(zhēng)格局

當(dāng)前國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)測(cè)試儀市場(chǎng)的廠商主要分為三類，差異化特征明顯。第一類是外資品牌，包括施耐德、歐姆龍等企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品，技術(shù)積累深厚，輸出精度、協(xié)議兼容性表現(xiàn)突出，但是產(chǎn)品價(jià)格偏高，針對(duì)國(guó)內(nèi)新能源、軌道交通等特殊場(chǎng)景的定制化適配不足，售后服務(wù)響應(yīng)周期較長(zhǎng)，主要應(yīng)用于部分外資投資的電廠、出口項(xiàng)目中。第二類是國(guó)內(nèi)頭部電力測(cè)試設(shè)備廠商，產(chǎn)品性能已接近國(guó)際先進(jìn)水平，針對(duì)國(guó)內(nèi)電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)要求、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維習(xí)慣做了適配優(yōu)化，支持根據(jù)用戶需求定制測(cè)試模板，性價(jià)比更高，售后服務(wù)響應(yīng)速度更快，是國(guó)內(nèi)電網(wǎng)、新能源、軌道交通等場(chǎng)景的主流選擇。第三類是中小廠商的產(chǎn)品，價(jià)格較低，但是多數(shù)未通過*機(jī)構(gòu)的型式試驗(yàn)，輸出精度、長(zhǎng)期穩(wěn)定性難以滿足DL/T標(biāo)準(zhǔn)要求，僅適合對(duì)精度要求不高的低壓民用場(chǎng)景使用。

五、典型應(yīng)用場(chǎng)景案例

220kV變電站預(yù)試場(chǎng)景

某省電網(wǎng)公司2023年對(duì)下轄12座220kV變電站開展年度預(yù)防性試驗(yàn)，核心工作之一是全站微機(jī)繼電保護(hù)裝置的校驗(yàn)，其中電流電壓保護(hù)作為基礎(chǔ)保護(hù)類型，校驗(yàn)占比達(dá)62%。運(yùn)維團(tuán)隊(duì)采用支持4路電流、4路電壓同步輸出的繼電保護(hù)測(cè)試儀，按照DL/T 995-2016要求完成動(dòng)作值、動(dòng)作時(shí)間、返回系數(shù)等核心參數(shù)測(cè)試，整體校驗(yàn)效率較傳統(tǒng)設(shè)備提升45%，所有測(cè)試數(shù)據(jù)均符合規(guī)程要求，后續(xù)一年該批次變電站繼電保護(hù)正確動(dòng)作率達(dá)99.98%，未出現(xiàn)因保護(hù)誤動(dòng)導(dǎo)致的停電事件。

新能源并網(wǎng)場(chǎng)景

某150MW集中式光伏電站2024年開展并網(wǎng)驗(yàn)收前的涉網(wǎng)試驗(yàn)，需要對(duì)逆變器側(cè)、并網(wǎng)點(diǎn)的微機(jī)繼電保護(hù)裝置開展校驗(yàn)，重點(diǎn)驗(yàn)證低電壓穿越、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)等電流電壓保護(hù)邏輯的正確性。測(cè)試團(tuán)隊(duì)采用支持諧波輸出、暫態(tài)工況模擬的繼電保護(hù)測(cè)試儀，模擬光伏并網(wǎng)點(diǎn)常見的3次、5次諧波畸變、電壓暫降等復(fù)雜工況，完成全部繼電保護(hù)校驗(yàn)項(xiàng)目，測(cè)試結(jié)果全部滿足國(guó)網(wǎng)《新能源并網(wǎng)繼電保護(hù)技術(shù)導(dǎo)則》要求，電站順利通過并網(wǎng)驗(yàn)收。

軌道交通供電場(chǎng)景

某城市軌道交通3號(hào)線2023年開展全線牽引變電所年度電力系統(tǒng)測(cè)試，重點(diǎn)對(duì)直流牽引供電系統(tǒng)的過電流保護(hù)、欠壓保護(hù)等電流電壓保護(hù)邏輯開展校驗(yàn)。測(cè)試團(tuán)隊(duì)采用支持直流模擬量輸出的繼電保護(hù)測(cè)試儀，完成全線28套微機(jī)繼電保護(hù)裝置的校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)2套保護(hù)裝置的動(dòng)作電流誤差超過標(biāo)準(zhǔn)要求，及時(shí)完成整改，有效避免了后續(xù)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的保護(hù)拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

六、常見問題解答

Q：開展繼電保護(hù)校驗(yàn)時(shí)，必須滿足哪些標(biāo)準(zhǔn)要求？

A：國(guó)內(nèi)繼電保護(hù)校驗(yàn)工作需要符合DL/T 995-2016《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》的相關(guān)要求，涉及新能源并網(wǎng)的保護(hù)校驗(yàn)還需要滿足國(guó)網(wǎng)、南網(wǎng)發(fā)布的新能源涉網(wǎng)保護(hù)相關(guān)導(dǎo)則，出口項(xiàng)目則需要符合IEC 60255系列標(biāo)準(zhǔn)要求。

Q：微機(jī)繼電保護(hù)裝置的電流電壓保護(hù)校驗(yàn)，核心測(cè)試項(xiàng)目有哪些？

A：核心測(cè)試項(xiàng)目包括動(dòng)作電流/電壓幅值測(cè)試、返回系數(shù)測(cè)試、動(dòng)作時(shí)間測(cè)試、延時(shí)誤差測(cè)試、反時(shí)限特性測(cè)試（如有），上述參數(shù)的誤差必須同時(shí)符合裝置技術(shù)說明書和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，才能判定為合格。

Q：電力系統(tǒng)測(cè)試中選擇繼電保護(hù)測(cè)試儀，需要重點(diǎn)關(guān)注哪些性能指標(biāo)？

A：首先需要關(guān)注輸出精度，常規(guī)場(chǎng)景下需滿足DL/T 624-2010要求的幅值誤差≤±0.2%、相位誤差≤±0.2°；其次要關(guān)注通道數(shù)量、支持的協(xié)議類型，涉及站域保護(hù)、智能站保護(hù)校驗(yàn)的場(chǎng)景需要選擇支持IEC 61850協(xié)議、通道數(shù)更多的設(shè)備；此外還要關(guān)注工況模擬能力，新能源場(chǎng)景需選擇支持諧波、暫態(tài)工況模擬的設(shè)備。

七、參考文獻(xiàn)

【1】中國(guó)電力科學(xué)研究院. 2023年全國(guó)電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行分析報(bào)告[R]. 2024.

【2】中華人民共和國(guó)*能源局. DL/T 995-2016 繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程[S]. 2016.

【3】中華人民共和國(guó)*能源局. DL/T 624-2010 繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置技術(shù)條件[S]. 2010.

【4】中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司. 2023年電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析公報(bào)[R]. 2024.

【5】國(guó)際電工委員會(huì). IEC 60255-121:2018 繼電保護(hù)設(shè)備 *21部分：繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置技術(shù)要求[S]. 2018.