頻率電驛精度試驗
Frequency Protection Relay Basic Accuracy Test
適用設備：保護及控制設備 / 頻率保護電驛
81 頻率電驛精度試驗為 IEC 60255-181:2019 §6.2.1 之型式試驗，目的為驗證 U/F 與 O/F 設定值精度。pseudo-continuous frequency ramp 為核心方法，phase-continuous + step ≤ 10% × f_accuracy + 每階段 ≥ MAX(500 ms, 5 × max start time)。15 試驗點涵蓋 -100% min / -10% / 0% / +10% / +100% max × Min/Max/Nominal voltage，每點 5 次重複，判定 measured ∈ [G_s ± f_accuracy]。Typical accuracy ± 10 mHz 或 ± 0.01% G。
安全資訊 — 中風險
試驗於電驛測試環境隔離狀態下執行，注入儀對 81 試品施加 VT 副邊電壓（典型 100 V 或 110 V），跳機輸出接示波器或計時儀。注入儀電壓振幅雖在 VT 副邊範圍，仍須注意接線與接地。
- 絕緣手套
- 安全眼鏡
- 安全帽
- 81 試品已上電且 U/F、O/F、ROCOF 設定參數紀錄完成
- 86 lockout relay 已脫離跳機迴路
- 注入儀可產生 pseudo-continuous frequency ramp（per §6.1）
- 注入儀採樣頻率 ≥ 4800 Hz（per §6.1）或 4000 Hz（legacy）
- 電壓注入頻率設定範圍涵蓋 f_R ± effective range
- 注入儀採樣頻率 < 4000 Hz
- 注入儀無法產生 phase-continuous 頻率變化
- 81 試品設定參數未確認
IEC 60255-181:2019 §6.1 明示：「frequency ramp 為 pseudo-continuous，相位與振幅連續，僅頻率變化」。注入儀之 phase continuity 為精度試驗之關鍵，phase step change 會觸發 81 之 false trip。每階段持續時間 ≥ MAX(500 ms, 5 × max start time)。
試驗接線圖
檢測四階段
型式試驗 (Type Test)
適用型式試驗，per §6.1「these tests are mandatory part of the type tests」。
**前置設定**： 1. 81 試品載入製造商規定之 start frequency G_s + declared frequency accuracy f_accuracy。 2. 注入儀電壓振幅 = U_R（典型 100 V 或 110 V VT 副邊）。 3. 採樣頻率 ≥ 4800 Hz（per §6.1）。 **15 試驗點測試**（依 §6.2.1.1.3 Table 4，每點重複 5 次）： 於 nominal voltage 下執行 12 試驗點： - 第 1 點：-100% (min. setting) @ Min. U - 第 2 點：-100% @ Max. U - 第 3 點：-100% @ U（nominal） - 第 4 點：-10% @ U - 第 5 點：-5% @ U - 第 6 點：-2.5% @ U - 第 7 點：-1% @ U - 第 8 點：0% (f_R) @ U - 第 9 點：+1% @ U - 第 10 點：+2.5% @ U - 第 11 點：+5% @ U - 第 12 點：+10% @ U - 第 13 點：+100% @ U - 第 14 點：+100% @ Min. U - 第 15 點：+100% (max. setting) @ Max. U 於每試驗點： 1. 載入該點 G_s（per §6.1 公式：G_s = (f_max - f_R) × X + f_R 或 G_s = (f_R - f_min) × X + f_R）。 2. 注入 f_initial（過頻：G_s - 5 × f_accuracy；低頻：G_s + 5 × f_accuracy）。 3. pseudo-continuous frequency ramp，step ≤ 10% × f_accuracy。 4. 觀察 start signal 觸發點 → 紀錄 measured start frequency。 5. 重複 5 次取平均。 6. 判定：measured ∈ [G_s - f_accuracy, G_s + f_accuracy] = pass。 **報告**（per §6.2.1.1.4 Table 5/6）： frequency accuracy = ± mHz 或 ± mHz 或 ± % G（取較大者）。
- phase-continuous frequency ramp 為精度試驗關鍵
- 採樣頻率 ≥ 4800 Hz（或 4000 Hz legacy）
- 每階段持續時間 ≥ MAX(500 ms, 5 × max start time)
- step ≤ 10% × f_accuracy
- 15 試驗點涵蓋全 setting range × 3 voltage levels
- 每點重複 5 次取平均
- typical f_accuracy ± 10 mHz 或 ± 0.01% G
執行頻率：型式試驗一次（電驛新型號或大改版）
來源：IEC 60255-181 (2019), Clause 6.1
竣工試驗 (Commissioning)
適用竣工驗收簡化版，於設定之 G_s 附近驗證精度。
簡化版： 1. 載入 production 設定之 G_s（U/F 與 O/F 分別）。 2. 注入儀於 G_s ± 200 mHz 範圍 ramp，量測 start frequency。 3. 重複 5 次取平均，驗證 ∈ [G_s ± f_accuracy] 帶寬。 4. ROCOF 設定（如有）：注入儀 ROCOF ramp 至設定值，量測動作邊界。
來源：IEC 60255-181 (2019), Clause 6.1
維護試驗 (Maintenance)
適用周期性維護驗證 81 設定未漂移。
簡化版 commissioning + 與歷次量測比對。start frequency 漂移 > f_accuracy 即提示電驛內部計時器或頻率量測模組老化。
執行頻率：依公司維護策略，建議每 3～5 年配合保護電驛大修一次
來源：IEC 60255-181 (2019), Clause 6.1
試驗設備
- 高精度電驛測試儀（含 pseudo-continuous frequency ramp） — 三相 V 注入，phase-continuous 頻率變化，採樣頻率 ≥ 4800 Hz，frequency 解析度 ≤ 1 mHz
- 81 試品（被測物） — 頻率保護電驛（IEC 60255-181 + IEEE C37.2 81 適用機型）
- Trip 監測 / 示波器 — 記錄 start signal + operate signal 時序，解析度 ≤ 1 ms
- 高精度頻率量測儀（驗證） — 解析度 ≤ 1 mHz，verify 注入儀輸出頻率
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