（国网石嘴山供电公司 宁夏石嘴山市 753000）
摘要：保护装置出口校验仪是由国网石嘴山供电公司继电保护技术人员研制，该仪器的研制主要针对继电保护装置定检过程中保护装置出口校验环节准确度、可靠度不高、校验效率低下的现状。为了解决出口校验仪能够准确，有效，可靠的采集保护装置传动过程中出口压板下端电压的问题。本文通过实验分析提供一种新型的电压采集方法。
关键词：保护出口；阻抗匹配；电压采集
1、保护装置出口校验仪介绍
保护装置出口校验仪是由国网石嘴山供电公司继电保护技术人员研制，是一种能够快速、有效、精确进行保护装置出口逻辑校验的仪器。
该校验仪器由出口电压采集单元、信号传输单元、逻辑运算处理单元、输出显示单元、集成封装单元构成。校验仪采集保护装置传动过程中出口压板下端的电位，通过信号传输单元光耦隔离，在逻辑运算单元中利用脉冲计时电路完成对各出口压板电位到来时间的精确计算，并进行判断处理，最终通过输出显示单元的LED灯珠和液晶屏将处理结果显示。
2、出口校验仪电压采集的原则
保护装置出口电压采集电路的设计应当遵循以下两个原则：1、可以检定0.2级以下的统计式、记录式电压监测仪；2 、可实现手动或通过计算机进行电压测量精度试验、综合测量误差试验、时钟误差试验、灵敏度试验、谐波影响试验等。
3、电压采集方法
出口校验仪上电运行，运行平稳后为仪器接入-110V直流电，不接入采样通道的情况下，在仪器显示屏上持续一小时观测记录全部16路通道的电压信号开入情况、幅值大小以及面板指示灯的点亮情况，得到各采集通道电压采集情况及对应通道输出情况的汇总如表1所示，信号开入与仪器采集、面板指示灯显示一致。用继电保护试验仪在仪器输入端进行逐个通道的直流电压的梯次开入，记录各个采集通道电压实时采集的情况 在实验室内，将仪器连接于低频低压减载装置的各个跳闸出口压板的下端，有区分度的更改保护装置的跳闸时间及实验定值。继保测试仪按整定定值进行保护传动，校验仪每四个通道为一组采集跳闸节点动作时间，测试结果如表1所示。
表1仪器通道采集判定测试表
由表1可知，仪器通道开入顺序判断正确率达100%，仪器动作时间采集精确到小数点与预先保护装置整定定值完全符合，时间采集准确率达到100%，两项均满足目标要求。
仪器通道开入顺序判断正确率达100%，仪器动作时间采集精确到小数点与预先保护装置整定定值完全符合，时间采集准确率达到100%，两项均满足目标要求。
通过对校验装置进行整组测试，验证了仪器的零开入下的可靠性、指示灯动作、有开入状态下通道采集的准确性以及告警功能，时间采集功能、通道动作顺序判断功能正确性。经检验上述功能均达到了课题的目标要求。
保护出口校验仪采集电压就是通过阻抗匹配来实现的，阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源，总是有内阻的，把一个实际电压源等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么可以计算出流过电阻R的电流为：I=U/（R+r），可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。负载R上的电压为：Uo=IR=U*[1+（r/R）]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。电阻R消耗的功率为：
P=I*I*R=[U/（R+r）]*[U/（R+r）]*R=U*U*R/（R*R+2*R*r+r*r）
=U*U*R/[（R-r）*（R-r）+4*R*r]
=U*U/{[（R-r）*（R-r）/R]+4*r}
对于一个给定的信号源，其内阻r是固定的，而负载电阻R则是由来选择的。式中[（R-r）*（R-r）/R]，当R=r时，[（R-r）*（R-r）/R]可取得最小值0，这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U*U/（4*r）。即，当负载电阻跟信号源内阻相等时，负载可获得最大输出功率，这就是常说的阻抗匹配之一。对于纯电阻电路，此结论同样适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或感性阻抗时，结论有所改变，就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等，虚部互为相反数，这叫做共厄匹配。在低频电路中，一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑。从以上分析可以得出结论：如果需要输出电流大，则选择小的负载R；如果需要输出电压大，则选择大的负载R；如果需要输出功率最大，则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了，则可能达不到原来的性能，这时也会叫做阻抗失配。校验仪采集保护装置传动过程中出口压板下端的电位，通过信号传输单元光耦隔离，在逻辑运算单元中利用脉冲计时电路完成对各出口压板电位到来时间的精确计算，并进行判断处理，实现了电压的精确采集。
参考文献：
[1]习思敏.继电保护装置跳闸出口校验新方法[J].机电工程技术.2015（13）
[2]张平.智能继电保护定值整定系统技术研究[J].通讯世界.2017（22）
论文作者:张海军,黄劲松,孙宁,李伟,马振华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/3
标签：电压论文; 负载论文; 保护装置论文; 阻抗论文; 仪器论文; 电阻论文; 压板论文; 《电力设备》2019年第2期论文;