继电保护测试使用方法.docx
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继电保护测试使用方法
递变试验×7
递变试验可以测试电压、电流、功率方向等各类交流型继电器的动作值、返回值、灵敏角、动作时间,以及阻抗继电器的记忆时间等;测试直流电压继电器、直流电流继电器、中间继电器等各类直流型继电器的动作值和返回值;测试直流电压继电器、直流电流继电器、中间继电器以及时间继电器等各类直流型继电器的动作时间;测试单个常规继电器的动作值、返回值以及动作时间。
递变试验软件界面如下图所示:
试验原理
结束值
变化步长
间隔时间
初始值
动作后停止
动作后返回
测试步骤
测试步骤1:
选择输出通道
测试步骤2:
设定输出参数
●设置输出相为直流或交流基波——20次谐波:
●各输出相的幅值、相位初始值及其变化步长设定:
当需要使用的输出相被选择后,可以设定各输出相的起始参数,比如幅值、相位,接着可以设定幅值的变化步长和相位的变化步长。
一旦通道的输出达到最大值或最小值后,如果试验还没有停止,通道继续保持最大或最小输出,不再递增或递减。
在试验过程中,“初始幅值”、“幅值步长”、“初始相位”和“相位步长“均可在线编辑,极大地提高了试验的灵活性和系统的适用性。
●关于Ux设置的说明
Ux为第四路电压通道,在绝大多数试验模块中作为同期电压信号。
只有在Ua、Ub、Uc都被选中,且都为交流基波输出时,Ux才能被选中。
Ux只能输出交流信号。
Ux共有五种输出模式:
+3Uo三相交流电压的矢量和;
-3Uo三相交流电压矢量和的反相输出;
+√3×3Uo√3倍的三相交流电压的矢量和;
-√3×3Uo√3倍的三相交流电压矢量和的反相输出;
自定义用户可设定Ux的幅值和相位但不能改变,因此没有幅值和相位
的步长设置。
●交流输出的频率
只有当用户设置的输出通道中至少有一路不为直流时,用户才可以设置输出频率,频率设置只对交流通道有效。
测试步骤3:
设置试验控制方式
在菜单“操作”—>“运行设置”中可设置试验中的控制方式。
●手动控制:
试验运行时完全由操作人员来进行手动控制;
●自动递增:
试验运行时软件将根据用户设置的步长自动递增;
●自动递减:
试验运行时软件将根据用户设置的步长自动递减;
●动作后停止:
开入量接收到动作信号后立即停止试验;
●动作后返回:
开入量接收到动作信号后向初始值进行递变;
●动作后继续:
开入量接收到动作信号后不采取任何动作继续进行试验;
●间隔时间:
自动变化时,每次变化之间的时间。
测试步骤4:
开始试验
确认连线无误后,单击“开始试验”按钮或键盘上的F2快捷键,开始试验。
试验过程中,如果设置的是“手动控制”,则在试验中可用鼠标单击“输出递增”按钮或按键盘上的F5快捷键,各使用通道的幅值、相位和输出频率均按照用户设置的变化步长同时递增;单击“输出递减”按钮或按键盘上的F6快捷键,各使用通道的幅值、相位和输出频率均按照用户设置的变化步长同时递减。
若有开入量接点状态改变,则程序将在信息栏中显示状态改变的开入量、动作时间、动作时的频率、所使用的输出通道动作时的幅值和相位。
测试举例———————————————————
测试交流电流继电器动作电流、返回电流及动作时间、返回时间
先将装置面板的IA及IN分别接至测试继电器的动作线圈两端,继电器动作接点接至开入的A及+。
设置A相电流自5A开始增加,增加步长设为0.1A,相位可不设。
试验方式设为“自动增加”和“动作后返回”。
检查所设置参数及接线,如无误可将光标移至“开始试验”按下,或按键盘上的“F2”快捷键,此时A相输出到继电器的电流即为5A,并按所设定的“间隔时间”增加。
由显示屏上可看到电流的有效值及继电器接点状态,接点动作后测试仪自动记录下动作值和动作时间,再自动转向电流输出逐步减少,直至接点返回,接点返回后装置自动记录返回值及返回时间。
2.2递变试验×12
递变试验可以测试电压、电流、功率方向等各类交流型继电器的动作值、返回值、灵敏角、动作时间,以及阻抗继电器的记忆时间等;测试直流电压继电器、直流电流继电器、中间继电器等各类直流型继电器的动作值和返回值;测试直流电压继电器、直流电流继电器、中间继电器以及时间继电器等各类直流型继电器的动作时间;测试单个常规继电器的动作值、返回值以及动作时间。
递变试验软件界面如下图所示:
试验原理
结束值
变化步长
间隔时间
初始值
动作后停止
动作后返回
测试步骤
测试步骤1:
选择输出通道
测试步骤2:
设定输出参数
●设置输出相为直流或交流基波——20次谐波:
●各输出相的幅值、相位初始值及其变化步长设定:
当需要使用的输出相被选择后,可以设定各输出相的起始参数,比如幅值、相位,接着可以设定幅值的变化步长和相位的变化步长。
一旦通道的输出达到最大值或最小值后,如果试验还没有停止,通道继续保持最大或最小输出,不再递增或递减。
在试验过程中,“初始幅值”、“幅值步长”、“初始相位”和“相位步长“均可在线编辑,极大地提高了试验的灵活性和系统的适用性。
●交流输出的频率
只有当用户设置的输出通道中至少有一路不为直流时,用户才可以设置输出频率,频率设置只对交流通道有效。
测试步骤3:
设置试验控制方式
在菜单“操作”—>“运行设置”中可设置试验中的控制方式。
●手动控制:
试验运行时完全由操作人员来进行手动控制;
●自动递增:
试验运行时软件将根据用户设置的步长自动递增;
●自动递减:
试验运行时软件将根据用户设置的步长自动递减;
●动作后停止:
开入量接收到动作信号后立即停止试验;
●动作后返回:
开入量接收到动作信号后向初始值进行递变;
●动作后继续:
开入量接收到动作信号后不采取任何动作继续进行试验;
●间隔时间:
自动变化时,每次变化之间的时间。
测试步骤4:
开始试验
确认连线无误后,单击“开始试验”按钮或键盘上的F2快捷键,开始试验。
试验过程中,如果设置的是“手动控制”,则在试验中可用鼠标单击“输出递增”按钮或按键盘上的F5快捷键,各使用通道的幅值、相位和输出频率均按照用户设置的变化步长同时递增;单击“输出递减”按钮或按键盘上的F6快捷键,各使用通道的幅值、相位和输出频率均按照用户设置的变化步长同时递减。
若有开入量接点状态改变,则程序将在信息栏中显示状态改变的开入量、动作时间、动作时的频率、所使用的输出通道动作时的幅值和相位。
2.3状态序列
由用户定义多个试验状态,对保护装置的动作时间、返回时间以及重合闸,特别是多次重合闸进行测试。
状态序列软件界面如下图所示:
测试步骤
测试步骤1:
设置状态参数
在界面右边的“状态参数”属性页中设置当前状态的状态名称、输出频率和各通道的输出类型、幅值、相位。
测试步骤2:
设置状态触发条件
在“状态条件”属性页中设置当前状态的触发条件。
最长状态时间和开入量触发可同时选择作为一种触发条件。
两者为“或”的关系,只要其中一个条件满足,试验将进入到下一状态。
在故障前状态最长状态时间的设定时,一般要大于保护装置的整组复归或重合闸的充电时间。
当满足所设置的触发条件后,试验自动进入到下一状态。
触发条件满足后,测试仪的对该状态的输出要在触发后延时结束后(设置了触发后延时时间),方进入到下一试验状态。
●最长状态时间:
测试仪输出某一状态量的最长状态时间,结束后进入下一状态;
●开入量触发:
测试仪接收到保护动作信号,并满足设置的逻辑关系后,自动进入下一状态;
●按键触发:
单击“下一状态”按键或F4快捷键进入下一状态。
测试步骤3:
设置其它状态条件
在“状态条件”属性页中还可以设置开入量、开出量和状态插入的位置。
测试步骤4:
添加或删除状态
状态设置完毕后,可以单击“添加状态”按钮或在菜单上“操作”->“添加状态”在当前状态之前或之后添加新状态。
如果想删除某个已添加的状态,则可先使用鼠标或键盘在左下的列表中选择该状态,再单击“删除状态”按钮或在菜单上“操作”->“删除状态”完成。
测试步骤5:
开始试验
确认连线无误后,单击“开始试验”按钮或键盘上的F2快捷键,开始试验。
2.4谐波试验
谐波试验单元可以测试谐波继电器的动作值、返回值,变压器差动谐波制动特性等。
六路电流和六路电压均可以输出基波及谐波(2—20次),并可叠加直流分量。
选择自动试验方式时,自动记录被测保护装置的动作值(返回值)及动作时间。
如果不选择自动方式,输出是以手动方式,按设定的步长增加或减小。
谐波试验软件界面如下图所示:
试验原理
结束值
变化步长
间隔时间
初始值
动作后停止
动作后返回
测试步骤
测试步骤1:
选择输出通道
测试步骤2:
在通道列表中选择当前需要设置的输出通道
测试步骤3:
设置谐波计算方式
●以幅值计算:
各电压、电流的各次谐波在界面上以“伏特”或“安培”为单位显示其值,测试仪输出的值为界面上实际显示的电压电流大小。
●以基波百分比计算:
各电压、电流的各次谐波在界面上的“输出幅值”和“幅值步长”等于该相谐波值相对于该相基波值的百分数。
比如,假设当前IA通道中基波电流为2A,其二次谐波为20。
则折算成以“安培”为单位的幅值为:
2*20%=0.4(A)。
变量的幅值步长也以基波的百分比表示。
注意,基波的幅值仍为以“伏特”或“安培”为单位输出的电压、电流数值。
测试步骤4:
在界面左部选择当前通道输出的谐波类型
●直流:
幅值(可“+”可“-”);
●基波:
50.0Hz,幅值、相角;
●2次谐波:
100.0Hz,幅值、相角;
●3次谐波:
150.0Hz,幅值、相角;
●4次谐波:
200.0Hz,幅值、相角;
●5次谐波:
250.0Hz,幅值、相角;
●6次谐波:
300.0Hz,幅值、相角;
●7次谐波:
350.0Hz,幅值、相角;
●8次谐波:
400.0Hz,幅值、相角;
●9次谐波:
450.0Hz,幅值、相角;
●10次谐波:
500.0Hz,幅值、相角;
●11次谐波:
550.0Hz,幅值、相角;
●12次谐波:
600.0Hz,幅值、相角;
●13次谐波:
650.0Hz,幅值、相角;
●14次谐波:
700.0Hz,幅值、相角;
●15次谐波:
750.0Hz,幅值、相角;
●16次谐波:
800.0Hz,幅值、相角;
●17次谐波:
850.0Hz,幅值、相角;
●18次谐波:
900.0Hz,幅值、相角;
●19次谐波:
950.0Hz,幅值、相角;
●20次谐波:
1000.0Hz,幅值、相角;
测试步骤5:
设置输出参数
●在中部的输入框中设置“输出幅值”、“幅值步长”、“输出相角”、“相角步长”,各电压、电流的各次谐波幅值在界面上以“伏特”或“安培”为单位显示其值,测试仪输出的值为界面上实际显示的电压电流大小;变量的变化步长应根据测试的要求选择合适的大小,一般地,步长越小,测试精度越高;
●在“测试方式”中设置试验操作方式,可选择“手动控制”、“自动递增”和“自动递减”三种方式;
●如果在试验操作方式中选择了后两种操作方式,则可在“测试方式”中设置保护装置动作后的操作方式,可选择“动作后停止”和“动作后返回”两种方式;“动作后返回”时,输出量在从起点→终点的变化过程中,一旦程序确认继电器动作,则改变变化方向,向起点返回;“动作后停止”时,输出量在从起点→终点的变化过程中,一旦程序确认继电器动作,则结束试验;
●如果在试验操作方式中选择了后两种操作方式,则可在“测试方式”中设置两次变化之间的“间隔时间”。
一般地,间隔时间的设置应大于继电器的动作(或返回)时间。
测试步骤6:
开始试验
●确认连线无误后,单击“开始试验”按钮或键盘上的F2快捷键,开始试验;
●如果在试验操作方式中选择了“手动控制”方式,则可以使用“输出递增”和“输出递减”两键;
●试验前设置好的试验数据,在试验期间某些量的幅值和相位可能有变化。
试验结束后,选择菜单上的“操作”—>“恢复设置值”,可以使数据还原到试验前的初始值,这极大地方便了重复性试验;
●单击“退出试验”按钮或键盘上的F3快捷键可退出试验。
测试举例———————————————————
谐波制动系数校验(变压器差动保护部分)
试验接线
接线方法1(高、低压侧同时加电流):
测试仪IA接高压侧A相,IB接低压侧a相,高、低压侧的中性线短接后接测试仪IN。
接线方法2(仅高压侧加电流):
测试仪IA接高压侧A相,高压侧的中性线接测试仪IN。
试验方法
下面以接线方法2为例(高、低压侧同时加电流):
假设某变压器的二次谐波制动系数为20%。
先在“谐波计算方式”菜单中选择“以基波百分比计算”。
然后选中IA,设置基波幅值为2A(注意:
该值必须大于差动保护的动作门槛值),并在谐波参数表格中设置2次谐波为25%(大于谐波制动系数20%,使保护在开始试验时不动作),再设幅值步长为1%,选择“手动控制”方式。
开始试验,保护应处于闭锁状态。
按步长缓慢减小变量至保护动作。
将动作时IA的二次谐波值与整定的制动系数对照。
试验提示
采用接线方法1进行试验时,不能选择“以基波百分比计算”。
2.5整组试验
整组试验单元主要用于测试距离、零序、过流等线路保护的整组特性,可以模拟电力系统中各种简单的单相接地、两相相间、两相接地和三相短路故障,包括瞬时性、永久性,以及转换性故障。
整组试验软件界面如下图所示:
试验原理
试验过程将依次输出故障前、故障时、跳闸、重合闸、永跳后的各种量,示意图如下:
故障前故障状态跳闸后状态重合闸状态永跳状态
故障时间断开时间重合时间
转换性故障转换时间转
换
测试步骤
测试步骤1:
设置阻抗参数
在界面的左上角为整组试验的阻抗参数设置区:
●Z:
极坐标形式的幅值;
●Φ:
极坐标形式的角度;
●R:
直角坐标形式的电阻;
●X:
直角坐标形式的电抗;
●Kr、Kx:
用于计算零序补偿系数(Kr/Kx),如果定值所给的参数形式与此不同,可按如下公式进行转换:
Kr=(R0/R1–1)/3
Kx=(X0/X1–1)/3
如果定值单中不是给出电阻和电抗的值,而是正序和零序阻抗,以及正序和零序灵敏角,则应将它们转换成电阻和电抗,再代入上述公式进行计算;对某些保护以Ko、Φ方式计算的,如果Φ(Z1)=Φ(Z0),即PS1=PS0,则Ko为一实数,此时需设置Kr=Kx=Ko。
测试步骤2:
设置Ux参数
Ux是特殊相,可设定输出+3U0、-3U0、+√3×3U0、-√3×3U0、检同期Ua、
检同期Ub、检同期Uc、检同期Ubc、检同期Uca、检同期Uab。
前4种3U0的情况,Ux的输出值由当前输出的Ua、Ub、Uc组合出的3U0成分乘以各系数得出,并跟随其变化。
若选等于某检同期抽取电压值,则在测试线路保护检同期重合闸时,Ux用于模拟线路侧抽取电压。
以检同期Ua为例,在断路器合上状态,Ux输出值始终等于母线侧Ua,在保护跳闸后的断开状态,Ux值则等于所设定的检同期电压值,该值可以设定为与此刻的Ua数值或相位有差,用以检验保护在此种两侧电压有差的情况下的检同期重合闸情况。
测试步骤3:
设置其它试验参数
在界面的右上角为整组试验其它试验参数设置区:
●额定电压:
在额定状态时输出的电压值,一般为57.735V;
●额定频率:
在试验时输出的频率值,一般为50Hz;
●负荷电流幅值:
在额定状态时输出的电流值;
●负荷电流相角:
以电压为参照,负荷电流相对于电压的角度偏移;
●短路起始时刻:
需要控制短路起始时刻参考相电压的相角即合闸角时,可选择“合闸角固定”,并输入合闸角度;不需要控制时选择“合闸角随机”,则随机给出合闸角;
●合闸角:
故障瞬间合闸参考相电压的相角,由于三相电压电流相位不一致,合闸角与故障类型有关,一般以该类型故障的参考相进行计算:
单相故障以故障相、两相短路或两相接地以非故障相、三相短路以A相进行计算;
●短路阻抗倍数:
为nד整定阻抗”,以此值作为短路点阻抗进行模拟。
一般按0.95或1.05倍整定值进行检查。
如果不满足,也可以0.8或1.2倍整定值进行检查。
测试步骤4:
设置故障时间
●试验时间:
故障开始到试验结束之间的时间限制,一般地,应保证保护在该时间内可以完成整个“跳闸→重合→再跳闸”的过程;
●故障前时间:
在输出故障前输出额定值的时间;
●跳闸延时:
模拟断路器的跳闸动作时间,测试仪根据开入量的连接,一旦接受到保护的跳闸信号,经过“跳闸延时”后,方进入跳闸后的电压电流状态;
●合闸延时:
模拟断路器的合闸动作时间,测试仪根据开入量的连接,一旦接受到保护的合闸信号,经过“合闸延时”后,方进入合闸后的电压电流状态。
测试步骤5:
设置系统参数
●故障性质:
选择“瞬时性”故障时,测试仪在整个试验过程中只输出一次故障量,当测试仪接收到保护的动作信号,或者达到所设置的“故障持续时间”后,停止输出故障量,而转为输出正常的电压、电流,之后即便接收到其它开入量信号,测试仪仍然维持正常量输出不变;选择“永久性”故障时,测试仪按以下顺序输出:
开始试验(输出正常量)——输出界面上所设置的第一次故障量——接收到保护跳闸动作信号(输出正常量)——接收到重合闸动作信号(再次输出界面上所设置的故障量,如果模拟的是转换性故障,则故障相别可能与第一次不同)——再次接收到保护跳闸动作信号(再次输出正常量,并不再改变,等待人工停止试验);如果需要对保护的后加速功能进行试验,一般应选择永久性故障;
●控制方式:
以何种方式触发故障,
时间控制在输出故障前时间的额定值后自动进入故障状态;
手动控制单击界面上的“触发故障”按钮,或按下F4快捷键,
进入故障状态;
GPS控制将GPS时钟与主机相连,对时完成后,设置触发时
刻,时间到后自动触发故障。
●PT安装位置:
PT安装在“母线侧”时,测试仪接到跳闸信号后仍然给出三相额定电压;PT安装在“线路侧”时,测试仪接到跳闸信号后输出电压为零;一般地,220KV以下的保护,PT位于母线侧;
●跳闸方式:
用于定义开入量A、B、C三端子是作为“跳A”、“跳B”、“跳C”端子还是“三跳”端子。
若设为“分相跳闸”时,则单相故障时可以模拟只跳开故障相。
即这种情况下,“跳A”、“跳B”、“跳C”哪几个信号到,模拟哪几相跳开;若设为“三相跳闸”时,则不管哪个开入量收到信号,三相均同时跳开。
测试步骤6:
设置故障和转换性故障
在将“故障设置”中的“转换性故障”选项打上了勾后,则可以进入“转换性故障设置”属性页中对转换性故障进行参数设置。
●故障类型:
程序提供了11种故障类型,包括A、B、C接地,AB、BC、CA相间短路,AB、BC、CA两相接地,三相短路;
●故障方向:
可设置为正向故障或反向故障;
●短路电流:
短路故障时,流经保护安装处的故障相电流;
●转换性故障:
选择后可设置转换性故障;
●转换时刻:
从第一次进入故障时刻起至发生转换性故障时的时间。
测试步骤7:
开始试验
●确认连线无误后,单击“开始试验”按钮或键盘上的F2快捷键,开始试验;
●单击“退出试验”按钮或键盘上的F3快捷键可退出试验。
2.6差动保护试验
差动保护测试单元用于自动测试发电机和变压器差动保护的比例制动特性曲线、谐波制动特性曲线、动作时间特性等。
微机差动保护是相对比较复杂的一个保护,所以调试起来也难免会遇到些问题,一般对试验结果影响较大的有以下几点:
1、平衡系数的设置,平衡系数设置不对可能会使测试出来的曲线与整定的曲线偏差较大。
2、制动公式的选择,制动公式选择不对会使测试出来的曲线以及计算出来的制动系数都会和保护的整定值有很大的偏差,甚至完全不对。
3、当变压器为Y/Y(Y0)接线时,试验的接线很简单:
测试A相时,测试仪IA接保护高压侧的A相,测试仪的IB接保护低压侧的a相,保护高、低压侧的中性线短接后,接测试仪的IN,不存在补偿电流问题。
测试变压器B、C相时,接线与上述类似。
4、当变压器接线类型为Y/∆-11时,常见的接线为:
测试变压器A相时,测试仪IA接保护高压侧的A相,测试仪的IB接保护低压侧的a相,测试仪的IC接低压侧的c相,保护高、低压侧的中性线短接后,接测试仪的IN,其中IC作为补偿电流。
接线时测试仪的IA固定接差动保护装置变高侧电流输入端,IB固定接保护变低(中)侧电流输入端,而IC作为补偿电流用,在选高压侧相位调整时作为高压侧补偿电流,选低(中)压侧相位调整时作为低(中)压侧补偿电流。
测试变压器的B相和C相时,接线方式与A相类似。
考虑到加在低压侧的两个电流具有“大小相等、方向相反”的特性,试验时可只给保护输入两路电流。
正确的接线为:
测试变压器A相时,测试仪IA接保护高压侧的A相,测试仪的IB接保护低压侧的a相,保护低压侧a、c相负极性端短接,低压侧的c相与保护高压侧的中性线短接后,接测试仪的IN。
加在保护低压侧对应相的电流应与加在高压侧的电流反相,加在低压侧的补偿电流要与加在低压侧对应相的电流反向。
所以在测试变压器A相时,当测试仪IA的电流设为0º,则测试仪IB的电流应为180º,测试仪IC的电流应为0º。
差动保护试验软件界面如下图所示:
试验原理
结束值
变化步长
初始值
输出持续时间输出前时间
测试步骤
测试步骤1:
设置测试项目
●比例制动边界搜索:
对给定X围内的比例制动特性曲线自动进行搜索,其X围在"试验参数"属性页中设定。
●比例制动定点测试:
对给定点的比例制动特性自动进行测试,在测试点设置中设置该点的差动电流和制动电流。
●谐波制动边界搜索:
对给定X围内的谐波制动特性曲线自动进行搜索,其X围在"添加序列"的对话框中设定,在测试点设置中可选择2次谐波至20次谐波、设置谐波和基波之间的角度差。
●谐波制动定点测试:
对给定点的谐波制动特性自动进行测试,在测试点设置中设置该点的差动电流、谐波制动系数、谐波次数、谐波和基波之间的角度差。
●微机差动:
提供五种形式的Ir算法:
(∣Ih-Il∣)/k、(∣Ih∣+∣Il∣)/k、max{∣Ih∣,∣Il∣}、(∣Id∣-∣Ih∣-∣Il∣)/k、∣Il∣;k对应式中不同的k值。
其中:
Ih为高压侧电流向量,∣Ih∣为高压侧电流有效值,Il为低压侧电流向量,∣Il∣为低压侧电流有效值。
对于微机差动保护,实际上比例制动和差动速断是两套保护,所以很多保护都设置了控制字,用于投、退这两种保护。
测试差动速断保护时,一般应将“比例制动”保护由控制字退出。
如果不退出,或有些保护没有这种退出功能,则只有在比例制动保护动作后,继续增加输出电流,从保护的指示灯或有关报文判断差动速断保护是否动作。
一般,国内保护的差动电流均采用:
Id=|Ih+Il|,可表述为:
差动电流等于高、低压侧电流矢量和的绝对值,因此必须注意加在保护高低压侧电流的方向。
制动电流的方程则各个品牌和型号的保护往往不同,国内保护最常见的公式有以下三种:
Ir=max{|Ih|,|Il|},正确的表述为:
制动电流等于高、低压侧电流幅值的最大值;
Ir=(|Ih|+|Il|)/K,正确的表述为:
制动电流等于1/K倍的高、低压侧电流幅值之和;
Ir=|Il|,正确的表述为:
制动电流等于低压侧电流的幅值。
第二个公式中的K值大部分保护为2,个别保护为1;
另外两个公式有的保护也会采用。
●常规差动:
Ir=Il;Id=Ih;Ir和Id的角度可由用户设置。
●双向逼近:
即对分搜索方式。
先测试搜索起点(在非动作区)和终点(在动作区)的动作情况之后,取二者的中点进行测试