优利克电力 | 三相继电保护测试仪差动试验全解析

在电力系统中，确保继电保护装置的精准可靠运行至关重要。三相继电保护测试仪作为校验继电保护装置的得力工具，其差动试验能

够有效检测差动保护装置的性能。本文将深入探讨三相继电保护测试仪进行差动试验的详细过程。​

试验目的​

差动保护主要用于检测被保护设备内部的故障电流，当设备内部发生故障时，差动保护能迅速动作，切断故障电路，防止故障范围扩

大。通过三相继电保护测试仪进行差动试验，旨在验证差动保护装置在不同工况下的动作准确性、可靠性，测试其比率制动特性、谐

波制动特性以及动作时间等关键性能指标，确保其满足电力系统安全运行的要求。​

试验前准备​

设备检查​

仔细检查三相继电保护测试仪的外观，确保无破损、变形等情况。各接口应无松动、腐蚀现象，按键操作应灵活，显示屏显示清晰、

无缺划或乱码。​

确认测试仪的电源线连接牢固，无断路、短路风险，接地可靠。对测试仪进行通电自检，检查内部硬件及软件系统是否正常运行，各

功能模块能否正常工作。​

检查被测试的差动保护装置，确保其外观完好，各插件安装牢固，无松动或接触不良。查看装置的运行指示灯状态，确认装置处于正

常待测试状态。​

连接设备​

将三相继电保护测试仪的电流输出端子与差动保护装置的电流输入端子正确连接。根据保护装置的要求，选择合适的电流输出通道，

并确保接线牢固，接触良好。注意电流线的极性，避免接反导致测试结果错误。​

若差动保护装置需要电压量参与测试（如某些带电压闭锁的差动保护），则需将测试仪的电压输出端子与保护装置的电压输入端子准

确连接。同样要注意电压线的极性和连接可靠性。​

如果测试仪与保护装置之间有通信接口（用于传输测试数据、接收保护装置的动作信号等），应正确连接通信线，并确保通信参数设

置正确，以保证两者之间能够正常通信。​

参数设置​

收集被测试差动保护装置的详细技术资料，包括装置型号、额定参数（如额定电流、额定电压）、差动保护动作门槛值、比率制动系

数、谐波制动比等。​

根据保护装置的额定电流，在三相继电保护测试仪上设置合适的电流输出量程。量程应略大于保护装置可能承受的最大故障电流，以

确保测试仪能够准确输出测试电流且不损坏设备。例如，若保护装置额定电流为 5A，可将测试仪电流量程设置为 0 - 10A。​

设置测试仪的采样频率，为了精确采集和分析测试过程中的电流、电压波形变化，采样频率一般不低于 1kHz。较高的采样频率能够

更准确地捕捉到信号的细节，为后续的试验结果分析提供可靠的数据支持。​

根据保护装置的保护逻辑和实际运行情况，在测试仪上设置相应的测试参数，如差动电流、制动电流的输出方式，谐波含量设置等。

例如，对于比率制动特性测试，需明确制动电流的计算方式（如取自单侧电流、两侧电流之和等），并在测试仪上正确设置。​



安全措施​

在试验前，务必将被测试的差动保护装置退出运行，并采取可靠的安全隔离措施。例如，断开保护装置的跳闸出口压板，防止在试验

过程中因误动作导致电力设备跳闸，影响电力系统的正常运行。​

在试验现场设置明显的警示标识，如悬挂 “止步，高压危险” 等警示标语，划定试验区域，严禁无关人员进入。​

试验人员应穿戴好个人防护用品，如绝缘手套、绝缘鞋、护目镜等，确保自身安全。在进行接线、拆线等操作时，应先断开电源，防

止触电事故发生。​

试验操作步骤​

不平衡电流测试​

按照差动保护装置的实际接线方式，在三相继电保护测试仪上设置三相电流输出，模拟被保护设备正常运行时的电流情况。对于变压

器差动保护，需根据变压器的变比，计算并设置高压侧和低压侧的三相电流，使其满足变压器正常运行时的电流关系。​

缓慢升高测试仪输出的电流值，从较低值开始，如 0.1 倍额定电流，以较小的步长逐渐增加，同时密切观察差动保护装置的显示面板

或监控后台。​

记录差动保护装置计算得出的不平衡电流值。在正常运行状态下，不平衡电流应在保护装置规定的允许范围内，一般要求不平衡电流

不超过额定电流的 5% - 10%。例如，若保护装置额定电流为 1A，则不平衡电流应小于 0.05A - 0.1A。​

保持测试电流稳定，测试时间持续 3 - 5 分钟，确保不平衡电流稳定且无异常波动。期间若发现不平衡电流突然增大或出现波动异

常，应立即停止测试，检查接线、参数设置以及保护装置是否存在故障。​

比率制动特性测试​

在三相继电保护测试仪上设置制动电流输出通道和差动电流输出通道。制动电流的选取通常有多种方式，常见的有取自被保护设备的

某一侧电流（如高压侧电流）、两侧电流的矢量和等；差动电流则为两侧电流的差值。例如，对于变压器差动保护，可将高压侧电流

作为制动电流，低压侧电流与高压侧电流的差值作为差动电流。​

从保护装置的最小动作电流开始测试。首先，设置测试仪输出相应的差动电流和制动电流。假设某变压器差动保护装置的最小动作电

流为 0.2A，先设置测试仪输出差动电流为 0.2A，制动电流从 0 开始逐渐增加，每次增加幅度不宜过大，一般为 0.1A 左右。​

在增加制动电流的过程中，密切观察差动保护装置的动作情况。当保护装置动作时，记录此时的差动电流和制动电流值，这两个值即

为比率制动特性曲线上的一个点。​

逐步增加差动电流值，如设置差动电流为 0.3A、0.4A 等，重复上述步骤，每次都从制动电流为 0 开始逐渐增加，直至保护装置动

作，获取多个比率制动特性曲线上的点。为了准确绘制比率制动特性曲线，一般要求测试点数不少于 5 - 7 个。​

每个测试点在保护装置稳定动作后记录数据，记录时间约为 10 - 15 秒，以确保数据的准确性。记录数据时，应同时记录测试的差动

电流值、制动电流值以及保护装置的动作状态。​

根据测试得到的数据，在坐标纸上绘制比率制动特性曲线。横坐标通常为制动电流，纵坐标为差动电流。将绘制的曲线与保护装置技

术说明书中给出的标准比率制动特性曲线进行对比，两者应基本吻合。误差范围一般要求在 ±5% 以内，例如，如果标准曲线在某一

制动电流下对应的差动电流为 0.5A，实际测试曲线在相同制动电流下的差动电流应在 0.475A - 0.525A 之间。若两者偏差较大，需

检查测试过程中的接线、参数设置以及保护装置的制动系数设置等是否正确。​

谐波制动特性测试​

在三相继电保护测试仪上设置输出含有特定谐波成分的电流信号。一般从基波电流开始设置，如设置基波电流为 1A，同时叠加二次

谐波电流。二次谐波含量从较低值开始逐渐增加，每次增加幅度为 5% 左右，如 10%、15%、20% 等。​

观察差动保护装置在不同二次谐波含量下的动作情况。当二次谐波含量达到保护装置的谐波制动比设定值时，保护装置应可靠不动

作。例如，某保护装置的谐波制动比设定为 20%，则当二次谐波含量达到 20% 及以上时，即使差动电流超过动作值，保护装置也不

应动作。​

每个谐波含量值的测试时间应持续 1 - 2 分钟，以确保保护装置对谐波的制动性能稳定可靠。在测试过程中，若发现保护装置在谐波

含量未达到设定制动比时就动作，或者在达到制动比后仍动作，都说明谐波制动特性存在问题。​

记录保护装置在不同谐波含量下的动作情况，可采用表格形式记录，包括谐波含量、差动电流值、保护装置动作状态等信息。根据记

录的数据，绘制谐波制动特性曲线，横坐标为谐波含量，纵坐标为差动电流，曲线上应标注出保护装置动作和不动作的区域。将绘制

的曲线与保护装置的标准谐波制动特性曲线进行对比，判断是否符合要求。若两者差异较大，需检查保护装置的谐波滤波电路是否正

常、谐波制动比设置是否正确以及测试仪输出的谐波信号质量是否良好等。​

动作时间测试​

设置三相继电保护测试仪输出满足差动保护动作条件的电流信号，即设置差动电流大于保护装置的动作电流，同时确保制动电流在合

适范围内，以保证保护装置能够可靠动作。​

使用测试仪自带的高精度计时功能，记录从输出故障电流信号到保护装置发出跳闸信号的时间间隔，这个时间间隔即为差动保护的动

作时间。​

动作时间应满足保护装置的技术要求，一般对于 110kV 及以上电压等级的保护装置，动作时间要求在 30ms 以内；对于 35kV 及以

下电压等级的保护装置，动作时间要求在 40ms 以内。​

每个动作时间测试应重复 3 - 5 次，取平均值作为最终的动作时间测试结果。每次测试间隔时间约为 1 分钟，以保证保护装置有足够

的恢复时间，避免因连续测试导致装置发热或其他异常情况影响测试结果。在测试过程中，若发现动作时间不稳定，波动较大，应检

查保护装置的出口继电器动作是否正常、内部逻辑处理速度是否受其他因素影响以及测试仪的计时精度是否准确等。​


 

试验结果分析与判断​

不平衡电流分析
​
如果测试得到的不平衡电流超出规定范围，可能存在多种原因。首先，检查保护装置的电流互感器极性是否接错，极性错误会导致电

流矢量和计算错误，从而使不平衡电流增大。其次，核对电流互感器的变比设置是否正确，变比设置错误也会影响不平衡电流的计算

结果。此外，二次回路存在接地或短路故障也可能导致不平衡电流异常增大。​

针对上述可能的原因，对保护装置的接线和参数设置进行仔细检查和核对。使用万用表等工具检查二次回路的通断情况，查看是否有

接地或短路点。检查电流互感器的极性标识，必要时进行极性测试。若发现问题，及时纠正后重新进行不平衡电流测试，直至测试结

果符合要求。​

比率制动特性分析​

若绘制的比率制动特性曲线与标准曲线偏差较大，可能是由于保护装置的制动系数设置错误。制动系数是影响比率制动特性的关键参

数，若设置不当，会使曲线的斜率和拐点位置发生变化。此外，保护装置内部算法存在缺陷或三相继电保护测试仪的输出精度不足也

可能导致测试结果偏差较大。​

首先检查保护装置的制动系数设置，与技术说明书中的要求进行对比，确保设置正确。若制动系数设置无误，可对测试仪进行校准，

使用高精度的电流源对测试仪的电流输出进行校验，检查其输出精度是否满足要求。在校准测试仪后，重新测试比率制动特性，对比

测试曲线与标准曲线，判断是否符合要求。若仍存在较大偏差，可能需要进一步检查保护装置的硬件电路或软件逻辑，必要时联系保

护装置厂家进行技术支持。​

谐波制动特性分析​

当谐波制动特性不符合要求时，可能是保护装置的谐波滤波电路出现故障。谐波滤波电路用于滤除输入电流中的谐波成分，若电路损

坏，会导致保护装置对谐波的识别和制动能力下降。此外，谐波制动比设置不正确或测试仪输出的谐波信号质量不佳也可能影响测试

结果。​

对保护装置的硬件电路进行检查，重点检查谐波滤波电路中的电容、电感等元件是否有损坏、变质等情况。使用专业的电路测试工具

对谐波滤波电路的性能进行测试，确保其能够正常工作。核对谐波制动比的设置，与保护装置的技术要求进行对比，如有错误及时纠

正。同时，优化测试仪的谐波输出设置，确保输出的谐波信号幅值、相位等参数准确稳定。在完成上述检查和优化后，再次进行谐波

制动特性测试，判断测试结果是否符合要求。​

动作时间分析
​
如果差动保护的动作时间超出规定值，可能是保护装置的出口继电器动作延迟。出口继电器是保护装置发出跳闸信号的执行元件，若

继电器老化、触点接触不良或线圈电阻变化等，都可能导致动作延迟。此外，保护装置内部逻辑处理速度慢或测试仪的计时精度存在

问题也可能使动作时间不准确。​

检查保护装置的出口回路，查看出口继电器的外观是否有异常，如是否有过热、冒烟等现象。使用万用表测量继电器的线圈电阻，与

正常参数进行对比，判断继电器是否正常。检查保护装置的逻辑程序，查看是否存在程序漏洞或逻辑错误导致处理速度变慢。对测试

仪的计时功能进行校准，可采用高精度的时间标准源对测试仪的计时进行校验，确保计时准确。在校准测试仪和检查保护装置后，重

新测试动作时间，若动作时间仍不符合要求，需进一步排查其他可能的原因，如保护装置与外部设备之间的通信延迟等。​

试验结束后工作​

数据记录与整理​

详细记录试验过程中的各项数据，包括不平衡电流测试数据、比率制动特性测试数据、谐波制动特性测试数据以及动作时间测试数据

等。数据记录应包含测试时间、测试条件（如测试仪设置的电流、电压参数、谐波含量等）、测试结果（如保护装置的动作电流值、

制动电流值、动作时间、动作状态等），确保数据的完整性和可追溯性。​

将测试数据与保护装置的技术参数和标准要求进行对比分析，撰写试验报告。试验报告应包括试验目的、试验设备（三相继电保护测

试仪型号、被测试差动保护装置型号等）、试验步骤、试验结果、结果分析以及结论等内容。在结论部分，应对保护装置的差动保护

性能做出全面评价，明确说明保护装置是否满足设计要求和电力系统运行的安全可靠性要求。若保护装置存在问题，应提出相应的整

改建议和措施。​



通过以上全面、详细的三相继电保护测试仪差动试验流程，能够有效测试差动保护装置的性能，及时发现潜在问题，保障电力系统的

安全稳定运行。在实际操作过程中，试验人员应严格遵守操作规程，确保试验安全、准确地进行。