继电保护定值校验的误差来源：仪器精度与接线方式

一、定值校验在比什么：一个实测值对一个整定值

定值单上给的是整定值。一条 10 kV 线路的过流 I 段，整定值可能写作电流 20 A、时限 0.3 s，这里的 20 A 指的是 CT 二次侧的电流。现场校验要做的事，是把测试仪的输出量从一个起点慢慢往上推，找到保护装置出口动作那一刻的实测值，再把这个实测值与整定值放在一起算相对误差。

相对误差的算式很直白，是实测值减整定值，除以整定值，再化成百分数。方向也要记：实测值偏大，说明装置动作得晚，保护范围往回收，偏小则相反。方向别记反。

除动作值之外，还有返回值。动作之后把输出量往回退，装置返回那一刻的读数即返回值，返回值与动作值之比叫返回系数。过电流一类的保护返回系数小于 1，这是机构与算法决定的，不是缺陷。返回值与动作值成对记录，两次校验之间的差值才构成一条能读的趋势线。

整定值从哪来，同样有规程管着。GB/T 14285-2023 是继电保护和安全自动装置的技术规程，2023 年 11 月 27 日发布、2024 年 3 月 1 日实施，全部代替上一版。定值单上的每一个数都应当能追到这份规程与调度部门的整定计算。校验之前先核对定值单的版本与生效日期，这一件事排在后面所有误差控制之前。

于是定值校验的误差问题可以收成一句话：实测值这个数，与真值之间差了多少。而“真值”在这里有两层意思，一层是整定值本身，另一层是测试仪实际加到装置端子上的那个量。这两层中间隔着的，便是本文要拆的四份误差。

二、误差不是一台仪器的数，是四份加起来的

现场常把定值校验的精度等同于测试仪的精度。仪器铭牌上写着 0.1 级或者 0.05%，便认为校验结果的可信度即这个数。这个认识漏掉了三份。

头一份是装置自身的误差。保护装置不是理想元件，它的动作值有离散性，同一台装置连做几次，读数不会完全一致。这一份写在装置的技术条件里，不由检验方决定。

第二份是仪器的误差，包括输出准确度与测量准确度两侧。输出那一侧是“测试仪说它输出了 20.00 A，实际是多少”，测量那一侧是“装置动作的时刻被记成了几点几毫秒”。这一份写在仪器的说明书里，也是四份里仅有铭牌可查的一份。

第三份是接线引入的误差。试验线的电阻、端子的接触电阻、电流回路有没有真正解开、零序电流有没有回流通道、接地点在不在测量回路里。这一份没有任何铭牌，仪器屏幕上的 20.00 A 不会告诉你实际流进装置的其实只有 18 A。四份里风险高的便是这一份，因为它不出数、不报警，只在结果上体现为一个偏大的动作值。

第四份是试验条件与方法的误差。环境温度、试验电源频率及波形、输出电压电流里的直流分量、逼近动作的速率、动作判据取的是出口接点还是装置面板信号。这一份写在试验方法标准里，靠条件控制压下去。

把允许误差按四份预先分好，某一份超标便知道该动哪一环，这个做法与计量领域讲的误差分配是同一件事，只是现场不常这么叫。四份里常被漏掉的是第三份与第四份，因为它们不出数。一台 0.1 级的测试仪配上一段偏细的试验线，总误差由那一段线决定，仪器那一级的精度等于白买。反过来也一样成立：接线做得干净、条件控得稳，0.5 级的仪器够用。余量常在接线这一侧。

四份合起来与允许误差比，才算判定。按不确定度合成的通常做法，各份相互独立时取方和根，要求严的场合用代数和，结果偏保守。真正要紧的不是合成公式用哪一种，而是四份里任何一份被漏掉，判定便建立在沙滩上。四份一起看。

表1 定值校验误差的四份来源

三、仪器这一份：0.5 级是门槛，不是推荐值

仪器这一份有一条明确的线。DL/T 995-2016 在常规变电站检验工作条件那一节写明，保护装置检验所使用的仪器、仪表应检验合格，并应满足 GB/T 7261—2016 中的规定，定值检验所使用的仪器、仪表的准确级应不低于 0.5 级。

这句话里有三个要件，分开看才不会漏。

要件一是“准确级不低于 0.5 级”。准确级说的是准确度等级，不是显示位数。一台表显示到小数点后四位，与它是 0.5 级还是 0.1 级，是两件事。位数决定能读多细，等级决定读出来准不准。

要件二是“应检验合格”。仪器要在检定或者校准的有效期内。继电保护测试仪这一类设备另有校准规范管着，DL/T 1153-2025 规定了它的计量特性、校准条件、校准项目、校准方法、校准结果表达及复校时间间隔，适用对象覆盖模拟量、数字化、数模一体化三类测试仪。证书过期之后，仪器上的 0.1 级只是一句印刷。期限要看清。

要件三是这条线只管定值检验这一项。别的检验项目按试验方法标准里那张等级选择表走，等级要求随被测量的允许误差变。下一章讲的便是那张表。

测试仪这一侧另有自己的产品标准。DL/T 624-2023 规定了继电保护微机型试验装置的产品分类、技术要求、功能要求与检验规则，适用于电气继电器、继电保护及安全自动装置的微机型试验装置，2023 年 5 月 26 日发布、2023 年 11 月 26 日实施。这一版在技术变化里写明，考虑现场校验移动化与轻量化的需求，在满足技术指标的前提下，把额定二次电流 1 A 制式试验装置的输出电流上限调整为不低于 10 A，统一了输出能力要求。输出能力被写进产品标准，这一点便说明它是误差来源里绕不开的一环，第六章接着讲。

四、按被测量的误差反推仪表等级

GB/T 7261-2016 的试验用仪器、仪表一节给的是一张反推表：先知道被测量的允许误差落在哪一档，再决定仪器该用哪个等级。方向是先定被测量，后选仪器，不是反过来。

表2 仪器、仪表准确度等级的选择（按 GB/T 7261-2016 表 2）

这张表的读法值得说一句。被测量的允许误差越紧，对仪器的要求越高，两者大约差一个数量级的关系。允许误差落在大于 1.5% 到 5% 这一档的，仪器选 0.5 级。允许误差小于 0.5% 的，要上 0.1 级。现场拿着一台 0.5 级的表去校一个允许误差只有千分之几的量，表本身便先把结果框死了。等级别选低。

同一节还给了另外两条。测量相位用仪器、仪表的准确度不应低于 1.0 级，这一条对方向保护与阻抗保护的校验直接相关，相位差 1° 在阻抗平面上对应一段看得见的位移。测量温度用仪器、仪表的误差不应超过 1 ℃，环境温度这一项记不准，温度类的判据便无从谈起。

五、时间这一维另有一套口径

动作时间不跟幅值共用一条误差限，标准给它另写了一条口径。GB/T 7261-2016 规定，测量时间用仪器、仪表在测量时间大于 1 s 时相对误差不大于 0.1%，测量时间不大于 1 s 时误差不大于 1 ms，分辨率不低于 0.1 ms。

之所以要分成两档，是因为保护动作时间跨三个数量级。速断出口在几十毫秒，过流时限在几百毫秒，后备保护可以到几秒。用同一条相对误差限去套，短时限那一头会被卡死，长时限那一头又松得没有意义。于是短的一档给的是固定的毫秒数，长的一档给的是相对百分数。

分开之后有一条推论常被忽略：同一台仪器那 1 ms 的误差，对不同时限的影响差得很远。时限 0.3 s 时，1 ms 占百分之零点三。时限 0.03 s 时，1 ms 占百分之三点三，差了十倍。校验一台速断保护与校验一台过流保护，对计时环节的要求不在同一个量级上，作业指导书里分开写是有道理的。

还有一处口径要提前定好。动作时间可以由测试仪的计时通道读，也可以由毫秒计读，还可以从装置自己的事件记录里取。三条路径的起点与终点定义并不相同，测试仪记的是从施加故障量到开入变位，装置记的是从启动元件动作到出口继电器闭合。同一项校验里换了一次取数路径，数据便没有可比性。计时路径这一件事另有一套完整的讲法，本文只点出它与接线方式的关联。动作时间的起点是故障量施加那一刻，由测试仪内部给出，终点是出口闭合，要通过开入回路采回来。开入接的是常开接点还是常闭接点，接的是出口继电器还是信号继电器，测到的是两段不同的时间。接线图不画清楚，同一台装置两次校验的数据可以对不上好几个毫秒，而这个差别会被记成装置的问题。路径先定死。

六、仪器准不等于加进去的量准：合规电压这道天花板

前面四章讲的都是仪器“读数准不准”。这一章要讲的是另一件事：仪器读数准，加到装置上的量未必准，中间还隔着一道天花板，叫合规电压。

电流源不是理想电流源。它能在输出端子上提供的电压有一个上限，这个上限随输出电流的档位变。回路里所有阻抗加起来，乘上要输出的电流，得到的压降必须小于这个上限，否则电流源压不进去，实际电流达不到设定值，波形也会跟着变。

北京康高特（KGT）代理的 MEGGER SMRT1 单相继电器测试系统把这张表直接写在规格里，是少见的好例子。

表3 SMRT1 电流输出的功率、合规电压及允许回路阻抗

末一列是合规电压除以输出电流算出来的，规格书里没有这一列，它是判断能不能带得动的直接依据。看这张表能立刻发现一件事：电流越大，允许回路总阻抗越小，而且小得非常快。1 A 档允许 15 Ω，到了 60 A 档只剩 0.083 Ω，差了一百八十倍。

仪器说明书里还有一句容易读漏的话，大意是所有输出都经过调节，负载阻抗的变化不会影响输出。这句话说的是闭环调节，它成立的前提是负载压降还在合规电压以内。超出合规电压之后，闭环已经没有余量可补，仪器会报过载或者干脆把电流限住。把这句话理解成“接多长的线都行”，是这一章常见的一处坑。天花板看不见。

七、接线电阻吃掉了多少：一个能算的例子

把上一章的表落到具体的线上，结论会出乎不少人的意料。

铜的电阻率取 0.0172 Ω·mm²/m（20 ℃）。试验线单根 2 m，来回算两根，则 4 mm² 的线来回电阻约 0.0172 Ω，2.5 mm² 约 0.0275 Ω，1.5 mm² 约 0.0459 Ω。

再看被校验装置的电流回路阻抗，微机保护的交流电流回路通常在零点零几欧的量级，这里按 0.05 Ω 计。

于是 60 A 这一档的总账是：4 mm² 线时总阻抗 0.067 Ω，需要的端电压 4.03 V，合规电压 5.00 V，够用。2.5 mm² 线时总阻抗 0.078 Ω，需要 4.65 V，仍然够用但余量只剩半伏。1.5 mm² 线时总阻抗 0.096 Ω，需要 5.75 V，超出 5.00 V，这一档做不下来。

换成 15 A 档，同样的 1.5 mm² 线总阻抗 0.096 Ω，只需要 1.44 V，合规电压 13.4 V，余量很宽。同一根线，在 15 A 档毫无问题，在 60 A 档直接把试验卡住。

接触电阻是另一笔账。端子排上一个压接点、试验线插头的接触电阻在零点几毫欧到几毫欧之间，一串接插件走下来十几毫欧并不稀奇。在 15 A 档这十几毫欧只贡献 0.2 V 上下的压降，在 60 A 档达到 0.6 V 以上，占到合规电压的百分之十二。现场遇到过的情形是，同一套接线在 15 A 档做完所有项目都正常，一到 60 A 档仪器报过载，把插头重新插紧、换粗一档的试验线之后立刻正常。这种情况不是仪器坏了，是回路阻抗超出了那一档的合规电压。线径按档位选。

电流回路之外还有一层，出在暂态与谐波上。导线不只有电阻，还有电感，每米大约一个微亨的量级。工频下这段电感的感抗很小，可以不计。做衰减直流分量、谐波叠加或者故障回放一类试验时，频率成分推到几百甚至几千赫兹，感抗跟着往上走，回路压降不再只由电阻决定。这一类试验的试验线要短，来回两根绞在一起减小回路面积，在高频分量占主导的试验里尤其明显。

所以大电流项目的接线，应当按电流档位而不是按习惯来定线径与线长。线短一米、粗一档，比事后排查省事得多。

八、电流回路有没有真正解开：分流这一条难查

接线误差里后果很直接的一条，是电流回路没有真正解开。

定值校验要求把 CT 二次回路在端子箱或者保护屏处解开外部来线，只留装置这一侧，测试仪直接接装置。若外部回路没有解开，现场 CT 的二次绕组便并联在测试仪的输出上，输出电流被分成两路，流进装置的只是其中一路。这时仪器的屏幕显示 20.00 A，装置实际收到的可能只有 18 A，差出百分之十，仪器本身的 0.1 级再准也补不回来。

短接点未拆除是同一类问题。检修时为了安全会在端子箱把 CT 二次短接并接地，校验之前要拆开。短接点还在，电流改走短路片，进装置的电流同样偏小。两者的表现一致：动作值实测偏大，而且偏大的幅度随整定值升高而变大，因为分流比例是固定的。

这一类误差的判别有一个省事的办法。微机保护装置有实时采样显示，把装置显示的电流与测试仪的设定值放在一起比，两边对不上便说明中间有分流或者接线问题。这个比对应当在每一个电流档位上都做一次，而不是只在开始做一次。

现场班组常用的另一个办法是做完之后把输出降到零，用钳形表逐条支路检查有没有残留电流。这一步能发现外部回路没解开这一类问题，但对端子内部的接触不良无效。两个办法合起来用，覆盖面才够。屏幕不作数。

九、三相三线还是三相四线：零序电流有没有回路

接线方式里还有一条是原理性的，它决定的不是误差大小，是这项试验能不能做。

零序电流的特点是三相同相位。三相电流同相，意味着它们在三相三线制的三条线里没有回流通道，电流从哪里出去便得从哪里回来，没有中线便构不成回路。于是三相三线接法下，零序电流加不进去。

后果很直接。做零序过流保护的定值校验时，若测试仪与装置之间只接了三根电流线而没有中线，测试仪输出的三相零序电流没有回路，实际流进装置的电流是零或者是一个与设定值毫无关系的值。这时测出来的动作值看着像个正常数字，判定也像模像样，实际上这个数没有意义。

三相四线接法带中线，零序电流经中线回流，试验才成立。

电压侧的接线同样有这一层。零序电压可以取自开口三角绕组，也可以由装置用三相电压自产。取自开口三角时，测试仪要多出一路电压接到开口三角的端子上，接错之后加到装置上的是一个正常的相电压，零序分量出不来。由装置自产时，三相电压加起来即可，不需要额外接线，但要求三相电压通道的幅值与相角都准，相角上的偏差会直接落到自产零序里，因为自产零序是三相电压的矢量和，对称时相互抵消，一有偏差便全部显出来。现场遇到过的情形是，一台零序过流保护怎么加量都不动作，查了一圈装置与定值，追下去才发现开口三角的试验线接到了相电压端子上，装置采样里的零序电压始终为零。这类问题靠提高仪器等级发现不了，靠多看一眼采样值却能立刻定位。两种取法对应的接线不同，校验之前应当先确认装置用的是哪一种。

这一条的检查办法很简单：加零序量之前，先看装置采样里有没有出现对应的零序分量。采样里没有，先查回路，不要急着改定值或者怀疑装置。

十、接地、共地及开入接点的接法

再往下是接地。测试仪的输出电压与输出电流各有公共端，这两者在仪器内部是否连通，不同型号并不一样。外部接线之后若仪器公共端与保护屏接地排之间形成第二个接地点，地电位差会驱动一股环流，这股环流串在测量回路里，表现为读数偏一个固定的小量，而且随屏上别的设备投退变化。这类误差的特征是重复性差、与输出量大小不成比例，用提高仪器等级的办法解决不了。

判别有一个简单的办法：把电压输出与电流输出都降到零，用毫伏档测一下回路两端的电位差，读数不是零便说明存在地电位差。这时把仪器公共端与屏柜接地排之间的连线断开一端，再看读数有没有消失。动手之前要确认断开它不会因此失去保护接地，安全这一层始终排在测量精度前面。次序不能倒。

试验线的屏蔽层按单端接地处理，两端都接地等于给自己接了一个地环。控制电缆的屏蔽层接地要求另有规程，本文不展开。

开入接点的接法要注意两类。一类是空接点，也叫无源干接点，接点是纯粹的机械触点，不带电位，测试仪自己提供检测电平。另一类是带电位的有源接点，接点上已经有外部直流电压。两类接法不能混，把有源接到空接点的输入上，外部电位会灌进测试仪的开入回路，轻则判成常开常闭颠倒，重则损坏输入通道。接线之前先确认装置出口接点的类型，写在作业指导书里，不要凭经验。

还有一条出自检验规程的安全要求值得记在这里：规定有接地端的测试仪表，在现场进行检验时不允许直接接到直流电源回路中，以防止发生直流电源接地。这一条既是安全要求，也是误差来源的控制手段，直流系统一点接地之后，二次回路的电位分布随之改变。接地要查清。

十一、误差要分开记，不能只记一个数

四份误差分开的意义，落在记录上。一份能用于趋势判断的校验记录，动作值只是其中一项。

仪器那一侧要记型号编号、检定或者校准的有效期、本次用的输出量程、设定值。接线那一侧要记几线制、电流回路是否解开外部来线、试验线的线径及长度、开入取的是哪一对接点。装置那一侧要记动作值、返回值、动作时间，还要记装置采样显示值与测试仪设定值的比对结果。条件那一侧要记环境温度、相对湿度、试验电源的情况。

其中装置采样值与测试仪设定值的比对这一项，是四份误差里少数能在现场直接发现接线类问题的省事办法之一，值得在每一个档位上都留一行。

判定的时候按四份分开看。仪器那一侧达不到 0.5 级的，换仪器。接线那一侧采样值对不上的，查回路。条件那一侧超出标准给定范围的，等条件或者记清楚偏差。四份都梳理过之后，剩下的那一份才是保护装置自己的误差，也只有这一份能用来判断装置该不该退出运行。四份分开记。

北京康高特（KGT）代理的 MEGGER 继电保护测试仪在这一类场合的落点，可以从几处参数看。表4 列出两个型号的关键指标。

表4 北京康高特（KGT）代理的 MEGGER 继电保护测试仪在定值校验中的参数落点

SMRT1 的价值在于把合规电压与功率按电流档位列成了表，做定值校验之前可以先算一遍回路阻抗，判断这一档带不带得动，不必到了现场才发现过载。FREJA300 的价值在另一侧，它的幅值准确度给到了量程的万分之一量级，相角准确度 ±0.1°，频率能推到 3.5 kHz，做方向保护、阻抗保护、频率类保护的定值校验时，仪器这一份的误差可以压得很低，余下的误差份额留给接线与条件两侧。

顺带说一句选型上的分寸。仪器等级往上抬一档，买回来的是第二份误差变小。第三份接线误差与第四份条件误差不会因为换仪器而改善。手头这台仪器已经定下来的时候，把线径加粗、把接线检查做成固定步骤，收效常常比换一台表大。

结语：误差要分开记

定值校验的误差是四份加起来的，不是一台仪器的数。仪器那一份有铭牌可查，也有 0.5 级这条门槛兜底。接线那一份没有铭牌，也不报警，只在结果上体现为一个偏大的动作值。

顺序是先查接线，再谈仪器。装置采样值与测试仪设定值对不上时，问题在回路里，换一台更准的表只会把一个错的值读得更精细。四份都分开记下来，判定才有落点。

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