KJ660三相微機繼電保護測試仿真系統(tǒng)
  概述
微機繼電保護測試儀是近十年來發(fā)展起來的一個新型智能化測試儀器，以前的繼電保護試驗工具主要是用調(diào)壓器和移相器組合而成，體積笨重，精度不高，已不能滿足現(xiàn)代微機繼電保護的校驗工作。隨著科學技術的不斷發(fā)展，微機繼電保護已廣泛運用于線路保護，主變差動保護，勵磁控制等各個領域，變電站綜合自動化已成為主流。所以，微機繼電保護測試儀，必將成為現(xiàn)代繼電保護工作人員的*的試驗工具。
現(xiàn)代微機繼電保護測試儀可分為兩種形式，一種是采用傳統(tǒng)的OCL功放，體積大，重量在25Kg左右，比較笨重，功放管工作在放大區(qū)，時間長了容易損壞，且動態(tài)范圍窄，精度不高。另一種是采用開關電源，功放采用數(shù)字功放，體積小，重量輕，效率高，是繼電保護測試儀的發(fā)展方向。KJ660繼電保護測試儀是在總結國內(nèi)外同類產(chǎn)品優(yōu)缺點的基礎上，廣泛聽取用戶意見，充分運用現(xiàn)代微電子技術和電力電子技術而實現(xiàn)的一種新型小型化微機繼電保護測試儀，它采用流行的DSP和開關放大器技術，單機獨立運行功能已十分強大，再配以PC軟件，使其能聯(lián)接電腦運行，功能錦上添花，而其體積和重量只有傳統(tǒng)測試儀的一半，*設計理念使該款測試儀達到了國ji較高水平。

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第二章 技術參數(shù)
電流源：
交流幅值：0～40A/相 0～120A/三相并聯(lián)
直流幅值：0—30A/相 0—90A/三相并聯(lián)
功率：400VA/相 
精度：0.2%，響應時間<160μs，
分辨率：交流1mA，直流2mA
電壓源：
交流幅值：0～125V/相 線電壓0---250V
直流幅值：0—110V/相 
輔助電源VZ：3V0 0～150VAC或0—220VDC
zui大功率：50VA/相 精度：0.2% 響應時間<120μs
分辨率：交流2.5mV 直流3.5mV
頻率：范圍0—1000Hz 分辨率0.001Hz（工頻）0.1Hz（1KHz）
相位:范圍0—360度 分辨率：0.1度 精度：0.1度
開關量輸入：7對空接點或電位翻轉(zhuǎn)（5—250VDC）
開關量輸出：3對 0.5A/250VAC
供電電壓：120V～250VAC 50/60Hz
機箱尺寸：450mm×150mm×370mm
重量：11.6kg

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第三章 主要特點
智能型主機，主機采用DSP芯片控制，16位DAC輸出，對基波可產(chǎn)生每周2000點的高密度正弦波，為國內(nèi)測試儀中的zui高水平。大大改善了波形質(zhì)量，提高了測試儀的精度。
單機獨立運行，裝置由旋轉(zhuǎn)鼠標通過大屏幕液晶顯示屏進行操作，全套中文顯示，可對現(xiàn)場各種繼電器，保護及安全自動裝置進行檢定，并可模擬各種大型復雜的瞬時性、*性、轉(zhuǎn)換性故障進行整組試驗。
聯(lián)接電腦運行，通過Windows98平臺上的全套中文操作軟件，可進行各種大型復雜及自動化程度更高的校準工作，可方便地測試及掃描各種保護定值，可實時存貯測試數(shù)據(jù)，顯示矢量圖，繪制故障波形，聯(lián)機打印報告等。
液晶顯示采用320×240點陣圖形模塊，操作界面均中文顯示，顯示直觀清晰。
“傻瓜式”操作，采用*“旋轉(zhuǎn)鼠標”控制器，免去復雜的鍵盤操作，不需要計算機知識都可操作，簡便易學。
整機采用開關電源及開關放大器技術，體積小，重量輕，僅重11.6公斤。
模塊化設計，所有插件之間*獨立，只需更換插件即可實現(xiàn)硬件的維護和升級。
隨意配置，如配置成6相電流，5相電壓+2相電流等。
用戶可通過軟件對測試儀精度進行校準
可對Comtrade格式的故障錄波數(shù)據(jù)進行回放。
按標準設計有電源功率因數(shù)校正電路，使裝置效率高達95%以上。
供電電壓下降到120V時，仍保證裝置正常工作。
功放采用硬件保護方式，保證裝置的可靠性。
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第四章 面板及背板功能介紹
面板功能介紹


1. 320×240液晶顯示器，脫機軟件顯示區(qū)域。全中文顯示，對比度可調(diào)節(jié)，面板左上角內(nèi)側有一電位器可調(diào)節(jié)。
2. 光電旋轉(zhuǎn)鼠標，它有三種操作：“左旋”、“右旋”、“按下確定”。“左旋”、“右旋”的功能有兩種：移動光標和修改數(shù)據(jù)。當光標移到某一項上需要選定時，“按下”旋鈕即選定打開或切換此項，選定打開的是某一數(shù)據(jù)項，則表示進入此數(shù)據(jù)的修改過程，此時用“左旋”、“右旋”對數(shù)據(jù)進行增減；若打開的是某一切換項（如“幅值/相位/頻率”三種狀態(tài)），則旋轉(zhuǎn)一次即切換一種狀態(tài)。若要退出數(shù)據(jù)修改或項目切換，則“按下確定”即可退出此項修改。
開關量輸入
接點輸入通道，共有七路，空接點或5—220VDC。有一個公共端，用于判斷繼電器是否動作。當接點信號為電位信號時，正電位接公共端，不能接反。
開關量輸出
當故障給出時，儀器輸出三對空接點信號，容量為0.5A/250VAC。
電源開關
向上表示打開，向下表示關閉。
輔助電源VZ輸出端子
在“SETUP”子菜單內(nèi)設定，默認值為0。
可設置成VZ=VA+VB+VC，相當于3V0輸出，或110VDC、220VDC輸出。
電流、電壓輸出端子
分別是VA、VB、VC、VN
IA、IB、IC、IN
儀器接地端子，為安全接地端子
二 背板介紹
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PFC插件，功率因數(shù)校正器，功率1200V。
A相電流插件 ⑥ B相電壓插件
B相電流插件 ⑦ C相電壓插件
C相電流插件 ⑧ VZ電壓插件
A相電壓插件 ⑨ DSP控制板插件
KJ660采用插件式結構，防震性能優(yōu)良，維修方便，一個插件損壞后其他插件仍正常工作。
第五章 單機運行軟件使用方法
5.1 交流試驗

此軟件定義測試儀為一個三相交流源，其中電壓、電流的幅值，相位、頻率可任意調(diào)整。并可測量繼電器的動作時間。可用于測試電流、電壓、阻抗、差動等各種繼電器及保護裝置。
初始值設置為電壓57.73V、電流5A、相位互差120°正序、頻率50Hz。“可變否”一欄全為“N”表示不可變化。若要某量自動變化，可將“N”改為“Y”即表示該量可以按選定的步長進行變化。頻率步長初始值為0。若要變頻，可將頻率步長設置成所需值，則頻率可按步長進行變化，頻率范圍為1—1000Hz。時間間隔即為每步變化時間，用來控制變化快慢，改變此參數(shù)可用來做df/dt、dv/dt、di/dt試驗，若繼電器動作時間較長，則可加大時間間隔值，用來準確測量繼電器的動作時間。此外，變化方式有兩種，即自動試驗和手動試驗。自動試驗時，按“開始”后，程序控制各量按給定步長和時間進行自動增減。若為手動試驗時，按“開始”程序輸出屏幕上的當前值，此時“右旋”鼠標即增加一個步長，“左旋” 鼠標即減小一個步長。
用手動方法可以做繼電器的動作值和返回值。將電壓或電流接入繼電器的電壓線圈或電流線圈，將繼電器的常開節(jié)點接入測試儀的開關量輸入通道中的任一路，當手動旋轉(zhuǎn)鼠標使繼電器動作，屏幕顯示動作時間，屏幕上的值為動作值，接點狀態(tài)由 變?yōu)?。此時再反方向旋轉(zhuǎn)鼠標，直至繼電器接點返回，此時屏幕上的值即為返回值。
注意：自動試驗時，當繼電器接點動作，程序自動終止輸出。
手動試驗時，當繼電器接點動作，此時輸出仍維持以便做返回值，只有人為終止，才能停止測試儀的輸出。
5.1.1過電壓繼電器測試
采用“交流試驗”程序，當繼電器額定電壓小于75V時，可用單相電壓值為變量進行測試。選定電壓步長和電壓初始值，采用自動或手動方式來進行電壓變化，直到繼電器動作，可測出動作電壓和動作時間值。KJ660每相電壓zui大值為75V。當被試繼電器的額定電壓大于75V時，可采用兩相電壓來進行測試。例如當VA=75、VB=75V、VA與VB相位差為180°時，線電壓VAB=150V。因此當兩相電壓相位差為180°時，其線電壓等于兩相電壓之和。選擇兩相電壓可變化，采用自動或手動試驗來測試。

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5.1.2欠電壓繼電器
欠電壓繼電器又叫低電壓繼電器，通常只有常閉接點，常閉接點打開表示繼電器動作。可選擇一比較高的電壓值，然后按一定步長降低電壓，直到繼電器動作。選用“交流程序”，擬采用手動方式進行試驗，先輸出一個電壓值，由于是常閉接點，屏幕上會顯示動作時間，此時電壓值并未切除。采用手動旋轉(zhuǎn)鼠標，降低電壓直到屏幕上的動作時間值發(fā)生變化，此時表示繼電器常閉接點已打開，相當于繼電器返回。此時屏幕顯示電壓值就是低電壓繼電器的動作電壓值。
5.1.3過電流繼電器
采用“交流試驗”程序，當繼電器動作電流小于30A時，可選用一相電流作變量，選定合適的電流步長。采用自動或手動方式進行試驗，其中，手動方式可用于測量動作值和返回值。自動方式只能測動作值。
當繼電器動作電流大于30A時。可采用兩相或三相并聯(lián)電流輸出。KJ660三相電流并聯(lián)輸出zui大值是90A。這時并聯(lián)的電流的相位必須是同相位，否則不能采用并聯(lián)方式。選擇多個電流作為變量，采用自動或手動試驗測量繼電器的動作值和返回值。
注意：大電流時應使用較粗導線，導線盡量短一些，通電時間盡量縮短。以免損壞測試儀或被試繼電器。
接線方式：將測試儀的電流接入繼電器電流線圈。
將繼電器常開接點接入測試儀開入量中的任意一路。

5.2 直流試驗

輸出三相直流電壓和三相直流電流，電壓幅值范圍0～±110VDC，當VA=110V，VB=-110V時，由于中性點已短接成VN，則VAB可輸出直流220V，電流幅值范圍0～30ADC，操作方法與“交流試驗”基本相同。電壓、電流的初值設定為0，可由旋轉(zhuǎn)鼠標進行初值設定。試驗方式有自動和手動試驗兩種。參數(shù)選擇好后，點擊“開始”程序即按設定量值輸出，點擊“終止”程序則停止測試儀的輸出。可以用來做直流繼電器的測試。
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5.2.1時間繼電器測試方法：
時間繼電器的額定電壓一般為220VDC。一般情況下，直流電壓加到140V時，繼電器就能動作。
第1步：先測繼電器的動作電壓。
將繼電器的動作時間設到0.5s、電壓步長設為-1.00,時間間隔設為1s（應大于繼電器的動作時間）、VA設為110V，不可變，VB設為0V，可變標志打開為“Y”，將線電壓VAB接到繼電器電壓線圈，試驗方式為自動，繼電器動作接入點接開入量通道。其中VA為正、VB為負。點擊“開始”即VA輸出110V直流，VB從開始減少為負電壓直到繼電器動作。例如當VB=－40V時繼電器動作，則說明繼電器動作電壓是150V。也可用手動方法慢慢改變電壓使繼電器動作。
再反方向變化電壓使繼電器返回，此時的電壓值就是繼電器的返回電壓。
第2步測量繼電器的動作時間
將VA設為110V、VB設為－110V、VAB接入繼電器電壓線圈，繼電器常開接點接入測試儀的開關量輸入通道，通常可接1通道。時間間隔應設為大于繼電器的動作時間，試驗方式為手動試驗，點擊“開始”，即可測出繼電器的動作時間。
5.2.2中間繼電器測試方法
使用“直流試驗”程序。該程序單相電壓輸出范圍0－±110V電流范圍0—30A。當中間繼電器額定電壓小于110V時，用單相電壓就可試驗。可選擇一相電壓如VA作為可變量，設定電壓步長，選擇一適當?shù)某跏贾怠Ｊ謩釉囼為_始時，通過左旋、右旋轉(zhuǎn)動鼠標來改變電壓值，直到繼電器動作。自動試驗時則該電壓按步長自動增減，直到繼電器動作。如果繼電器額定電壓大于110V時，可選擇兩相電壓來進行試驗，一相電壓為正，另一相電壓為負。兩相線電壓zui大值可達220V。采用自動或手動試驗可進行動作電壓測試。
有的中間繼電器是電流動作，電壓保持的，可選擇一相電流作為變量，選擇合適的電流步長及電流初始值，采用自動或手動試驗方式改變電流值，直到繼電器動作。
接線方式：將電壓接入繼電器的電壓線圈。
將電流接入繼電器的電流線圈。
將繼電器的常開接點接入開關量輸入通道中的任意一路。
5.3 低周同期

三相電壓，三相電流輸出頻率范圍45—60Hz。zui小調(diào)節(jié)精度為0.001Hz，用于測試低周減載或滑差閉鎖裝置。當開始輸出時，程序輸出起始頻率保持3秒鐘，3秒鐘以后程序開始變頻。用戶可設置起始頻率和終止頻率。頻率步長可正可負，時間間隔的調(diào)整可用來設定頻率的變化速率，步長除以時間間隔等于滑差速率。即fs=△f/△t,例如滑差閉鎖定值是3.00Hz/S時, 可將頻率步長設為-0.061, 間隔時間設為0.02S, 則fs=0.061/0.02=3.1Hz/S，點擊“開始”程序即開始輸出并開始變頻，此時保護裝置或繼電器應不動作。當fs小于滑差閉鎖定值時保護裝置或繼電器應動作, 此時可將△f設為-0.058, 時間間隔不變, 點擊“開始”程序即開始輸出并開始變頻，繼電器動作后即記錄動作頻率。此時反方向變化頻率，直到繼電器接點返回，記錄返回頻率，程序自動停止輸出。
同期試驗：將起始頻率設為52Hz，UA，UB同時變頻，UC不變頻，UC的頻率維持50HZ不變，而UA，UB的頻率由52HZ開始按設定的步長下降，當兩個頻率相等時繼電器動作，液晶顯示動作頻率為50HZ。
手動試驗時，轉(zhuǎn)動鼠標即可改變頻率，直到繼電器動作，點擊“終止”則停止測試儀輸出。接線方式：將測試儀的電壓、電流接入被試裝置的電壓、電流回路，裝置動作常開接點，接入測試儀的開關量輸入通道中的任意一路。

5.4 時間測量

類似于毫秒計功能。可用于單通道也可用于雙通道測量，此時測試儀沒有電壓、電流輸出，只測量開關量輸入通道的接點閉合情況。
5.5 功率阻抗

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用于測試功率方向繼電器和阻抗繼電器的動作電壓和返回電壓。電壓和電流的選擇是聯(lián)動的，一般按90度接線方式。關系如下：
Va，Ia、Vb，Ib、Vc，Ic.
Vab，Ic、Vbc，Ia、Vca，Ib.
不要變化的量值其步長可設為0，時間間隔可以控制變化的快慢，用此程序可以做功率方向繼電器的靈敏角。試驗方式有自動試驗和手動試驗。
自動試驗程序自動按步長改變量值，直到繼電器動作，再按反方向變化量值，直到繼電器返回。
手動試驗可做zui大靈敏角測試。先取一電流相位為一不動作區(qū)，手動旋轉(zhuǎn)鼠標改變電流相位，直到繼電器動作，此時繼續(xù)改變相位，直到繼電器返回，然后停止試驗。假設電流動作相位為φ1，電流返回相位為φ2，則靈敏角φ=（φ1－φ2）／2。
5.6 差動試驗
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用于測量差動比例制動、差動諧波制動及直流助磁試驗。程序只輸出三相電流，電壓輸出為0。定義IA為動作電流Idz，IB為制動電流Izd，IB可選擇為基波，二次諧波或直流。
測量方法：一般是固定IB為一定值，自動或手動改變IA直到繼電器動作，此時屏幕上記錄動作電流值。IA與IB的相位可以設置，一般為0°或180°。當某相電流大于30A時，可采用兩相并聯(lián)方式。程序可定義IC=IA或IC=IB。可用IC與IA或IC與IB并聯(lián)輸出。
 
圖1為微機型差動保護的比例制動特性曲線
A點為拐點，Icd為差動保護電流定值，Izd為差動比例制動拐點電流定值，一般為高壓側額定電流定值。Icdd為變壓器差動電流，
Izdd為變壓器差動保護的制動電流，I1為Ⅰ側電流，I2為Ⅱ側電流，
I3為Ⅲ側電流，K為比例制動系數(shù)。
兩側差動：Icdd=∣I1+I2∣; Izdd=max﹛︱I1︱,︱I2︱﹜;
三側差動：Icdd=∣I1+I2+I3∣; Izdd=max﹛︱I1︱,︱I2︱,︱I3︱﹜;
直線區(qū)域動作判據(jù)是：Icdd≥Icd , Izdd≤Izd ,
斜線區(qū)域動作判據(jù)是：Icdd–Icd≥K*(Izdd-Izd) ,
通常我們采用兩側差動的方法來做試驗：取兩相電流IA，IB作為I1，I2，相位差定義為180度，分別加到高壓側A相和低壓側A相，固定一相電流，再手動變化另一相電流使差動保護動作，再按上述公式計算制動系數(shù)K。如是三卷變壓器，則是要按高對中，中對低，低對高分別來做。例如：已知Icd=2A, Izd=4A, 取I1=2A，I2=4A，差動保護應會動作，再取I1=2A，I2=6A，差動保護應不動作，這時可手動增加電流I1，使保護動作，如此時I1=3A，則Icdd=|3-6|=3A, Izdd=6A, 制動系數(shù)K=(Icdd-Icd)/(Izdd-Izd)=(3-2)/(6-4)=0.5。本實驗也可采用“交流試驗”程序來做，變壓器保護的一些后備保護也得采用“交流試驗”程序來做。
二次諧波制動試驗可采用本程序也可采用“疊加諧波”程序來做。
可采用本程序可定義IA=IB=1A，IA為基波，IB為二次諧波，將IA，IB并聯(lián)加入保護，此時保護不動，再手動增加IA直到保護動作如IA=3A，則二次諧波制動系數(shù)K=IB/IA=1/3=0.33。
由于廠家保護的計算公式不一樣，本說明只舉出一種，用戶在使用過程中應根據(jù)廠家說明書提供的公式進行計算。
5.7 疊加諧波
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三相電流、電壓在基波上可疊加2—11次諧波，諧波的幅值、相位可在線控制。初始值，基波電壓為57.73V，電流為5A，相位互差120°正序，2—11次諧波的幅值均為0，用戶可自行設定，諧波相位用戶也可設定。由于屏幕限制，所以幅值和相位是分屏顯示的。把光標移到“幅值”上，然后將其切換成“相位”，屏幕將所有參數(shù)全部切換成相位，變化量可選Va，Vb，Vc，Ia，Ib，Ic全選、不選。全選表示Va，Vb，Vc，Ia，Ib，Ic全部可變，不選表示所有參數(shù)都不可變，只按設定值連續(xù)輸出。當選擇某一個變量時，該變量的幅值、相位同時發(fā)生變化。若只按幅值變化時，可將相位步長設為0。本程序只有自動輸出，沒有手動輸出。
5.8 整組試驗
 
可模擬瞬時性、*性、轉(zhuǎn)換性故障，用于試驗保護的跳閘、重合、加速跳等功能。適用范圍：南自，南瑞，許繼，四方。電壓等級：10KV---500KV。故障類型為：
AN，BN，CN，AB，BC，CA，
ABN，BCN，CAN，ABC十選一。
輸入整定阻抗定值，按0.9倍阻抗系數(shù)模擬故障，以確保區(qū)內(nèi)正確動作。零序系數(shù)一般取K0=Kx，正常態(tài)時間選擇20秒。以躲過保護裝置的整組復歸時間，故障態(tài)時間一般選擇大于保護動作時間，跳閘后狀態(tài)時間選擇大于重合閘動作時間。將VA，VB，VC，VN，IA，IB，IC，IN接入保護屏上的相應端子，先選用“交流試驗”程序輸出三相對稱電壓、電流值，觀察保護采樣值是否與測試儀輸出*，如果*，說明接線正確，可進行下一步試驗。將保護出口接點接入測試儀開入量的任意一通道。將重合接點接入測試儀開入量的另一通道，可以測出保護的跳閘時間、重合時間和后加速時間，由于現(xiàn)場保護的出口接點和重合接點很難找到，所以通常也可以不接保護的跳閘接點和重合接點，而將故障態(tài)時間設置成略大于保護跳閘時間，將跳閘后狀態(tài)時間設置成略大于重合閘動作時間，測試儀仍能按時給出故障量，而保護裝置的動作情況可以從保護屏幕上直接查看。
5.9 阻抗階梯
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用于試驗110kv---500kv微機線路保護的定值檢定。適用范圍：南自，南瑞，許繼，四方。通過0.95倍和1.05倍整定阻抗的動作時間來判斷定值是否超越。輸入保護Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段阻抗定值，零序系數(shù)K0取Kx。正常態(tài)時間大于保護整組復歸時間，一般取20秒，故障態(tài)時間應大于阻抗Ⅲ段動作時間。阻抗系數(shù)的初始值是0.7，0.95，1.05。用戶可根據(jù)需要進行修改。
接線方式：將測試儀VA，VB，VC，VN，IA，IB，IC，IN接入保護屏上，先用交流程序輸出三相對稱的電壓和電流，讓微機保護采樣后查看保護測量的電流、電壓值是否與測試儀輸出*，如果*，說明接線正確。將保護出口接點接入測試儀的開入量中的任一通道。只投距離壓板，其他壓板全部退出。如出口接點沒有，也可接一端帶電位的空接點，如圖所示：
 
5.10 零序保護
  
通過測量1.05倍和0.95倍定值的動作時間考查110kv—500kv 微機線路保護零序各段的相互配合情況并可判斷定值的準確性。適用范圍：南自，南瑞，許繼，四方。輸入零序1、2、3、4段的定值電流，正常態(tài)時間應選20s。故障態(tài)時間應選擇大于零序4段動作時間，保護只投零序壓板，零序出口接點接入測試儀開入量中的任意一個通道。如出口接點沒有，也可接一端帶電位的空接點，如圖所示：
 
5.11 系統(tǒng)設置
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用于Vz的設置和裝置的自校準Vz默認值是0，可設為VA+VB+VC或110VDC，220VDC。KJ660出廠前已校準好了，一般情況下用戶不要運行此程序。當儀器使用一般時間后如有偏差需要調(diào)整時，可使用該軟件進行校準。校準過程分兩步：*步：校準交流量，把光標移到“輸出”，按下確定，使測試儀輸出電壓50V，輸出電流5A。用高精度表測量電壓值和電流值，將電壓、電流的讀數(shù)輸入屏幕上相應的位置，再將光標移到“確認”位置，按下確定鍵以后，表示交流輸出已按上述讀數(shù)進行校準，返回主菜單。注意：此程序是七路摸擬量同時校準的，不需要校準的量也必須輸入標準值50V或5A。
第二步：直流偏移量校準，先校交流后，返回主菜單，再進入“SETUP”程序。在沒有交流輸出的情況下，用萬用表直流電壓檔測量各相電壓輸出通道，將測得直流電壓輸入屏幕相應位置。用萬用表直流電流檔測量各相電流通道，將測得直流電流值輸入屏幕相應位置，按下“確認”即進行了偏移量校準。返回主菜單。