小電流接地選線裝置

一、該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一臺(tái)選線主機(jī)和若干臺(tái)信號(hào)采集分支器以及若干臺(tái)零序電流互感器組成，其中信號(hào)采集分支器根據(jù)不同型號(hào)的匹配關(guān)系可以帶一套至三套零序電流互感器。該裝置選線回路數(shù)可高達(dá)90路，完全可以滿足大多數(shù)變電站10KV系統(tǒng)總回路數(shù)的要求。

二、系統(tǒng)組成

2.1選線主機(jī)

選線主機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的指揮控制中心，它主要完成以下任務(wù)：

①四段相電壓的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)生接地故障立即進(jìn)入故障分析處理程序。

②故障分析處理程序：主機(jī)讀取各數(shù)據(jù)采集分支器傳來的數(shù)據(jù)，采用模糊理論的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出正確的選項(xiàng)結(jié)果。

③管理好人機(jī)接口：包括按鍵的處理、液晶顯示畫面的處理、打印機(jī)的管理等。

④通訊處理任務(wù)：包括與各數(shù)據(jù)采集分支器的通訊處理和與外部接口的通訊處理。

⑤為了實(shí)時(shí)并行處理以上多任務(wù)嵌入了RTX-51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，以保證各任務(wù)之間的協(xié)調(diào)配合。選線主機(jī)可同時(shí)管理接入戶內(nèi)式分支器30只，戶外式分支器90只；所有分支器與主機(jī)間的數(shù)據(jù)通訊都并聯(lián)在同一根4芯電纜線上，零序電流互感器套裝在被測(cè)高壓線上，分支器的跳閘繼電器輸出接口可與高壓開關(guān)的跳閘回路連接，4段母線PT的二次電壓回路與主機(jī)的PT接線端子連接，中文顯示的液晶屏、打印機(jī)、8個(gè)按鍵在前面板上，RS485通訊接口和繼電器的無源接點(diǎn)輸出可與電力綜合自動(dòng)化微機(jī)保護(hù)聯(lián)接。

2.2數(shù)據(jù)采集分支器

每只數(shù)據(jù)采集分支器都有一個(gè)單片機(jī)（工業(yè)級(jí)小電腦），其作用是對(duì)來自于零序電流互感器的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，正常情況下其對(duì)各分支的零序信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并保持對(duì)數(shù)據(jù)緩存區(qū)數(shù)據(jù)的刷新，而故障狀態(tài)時(shí)則對(duì)故障信息進(jìn)行預(yù)處理，處理完的信息再送選線主機(jī)，從而大大減輕了主機(jī)的負(fù)擔(dān)，提高了選線的時(shí)效性。

2.3高精度零序電流互感器

為了更好的保證選線效果，我們自行研發(fā)了高精度的LXMZ-10型母線式零序電流互感器和LXMZ-10W型戶外母線式零序電流互感器，由于互感器的不平衡電流非常小，且靈敏度又很高，可使保護(hù)、選線裝置的可靠性大大提高。

三、主要特點(diǎn)：

①分布式結(jié)構(gòu)：由于每只分支器都有一個(gè)單片機(jī)（工業(yè)級(jí)小電腦），其作用是對(duì)來自于零序電流互感器的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，處理完的信息再送選線主機(jī)，從而大大減輕了主機(jī)的負(fù)擔(dān)，提高了選線的效率和時(shí)效性。 

 ②多重判據(jù)綜合選線：綜合采用了“基波群體比幅比相”、“5次諧波”、“首半波”、“功率方向”等多種原理和方法，通過采集接地狀態(tài)時(shí)多種數(shù)據(jù)與多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，運(yùn)用模糊推論的方法，自主開發(fā)了獨(dú)特的算法程序。 

 ③高精度零序電流互感器：針對(duì)接地選線特點(diǎn)和要求，我們開發(fā)了高精度零序電流互感器并提出了比一般零序電流互感器更多的技術(shù)要求，零序電流互感器相對(duì)精度為0.2級(jí)，遠(yuǎn)高于一般企業(yè)的0.5級(jí)，我們知道小電流系統(tǒng)的難題之一就是接地電流小，信號(hào)微弱，如果互感器精度不高、誤差范圍就會(huì)大于有效信號(hào)，造成誤判。 

④安裝調(diào)試更簡(jiǎn)潔：由于采用分布式結(jié)構(gòu)，主機(jī)與分支器之間只需一根通訊電纜連接就可以了，節(jié)省了安裝費(fèi)用；避免了傳統(tǒng)的選線裝置需要把每只零序電流互感器的信號(hào)電纜線放到主控室接入主機(jī)、安裝工作量大、并且主機(jī)上連接的線越多以后出現(xiàn)問題的機(jī)率就越大、維護(hù)量大、影響美觀的毛病。

四、功能要求

當(dāng)被測(cè)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)：

1、裝置能自動(dòng)判斷并顯示故障線路的編號(hào)； 

2、顯示故障相線（A、 B或C相）；  

3、對(duì)故障持續(xù)時(shí)間顯示記錄；  

4、音響報(bào)警；  

5、故障消除后主機(jī)自動(dòng)復(fù)位；

6、自動(dòng)或手動(dòng)打印故障記錄；

7、可記憶保存128次接地信息，掉電記錄不丟失；

8、信息遠(yuǎn)傳的方式：采用RS485或繼電器接點(diǎn)無源輸出與綜自或遙信遙測(cè)裝置連接；

9、自檢功能：待機(jī)狀態(tài)下，主機(jī)每2分鐘自檢一次； 

10、程序自恢復(fù)：當(dāng)設(shè)備遇到強(qiáng)干擾死機(jī)時(shí)，看門狗能夠自動(dòng)復(fù)位、程序重新運(yùn)行；

11、待機(jī)狀態(tài)：顯示時(shí)鐘、日歷。

五、主要技術(shù)指標(biāo)

1、當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，判斷選擇故障線路的時(shí)間不超過0.2秒，準(zhǔn)確率達(dá)到98﹪以上；

 2、分支器檢測(cè)接地信號(hào)的靈敏電流不大于0.1mA；當(dāng)接地時(shí)一次的接地電流在60mA以上，分支器就能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)到零序電流互感器的二次信號(hào)。一般接地時(shí)的最小接地電流也在600mA以上。分支器檢測(cè)一次接地電流的范圍：60mA-30A。 

3、零序電流互感器相對(duì)精度：0.2級(jí)；

4、主機(jī)工作電源：AC/DC 220 V±20%，靜態(tài)功耗小于3W；

5、分支器工作電源：12 V±20%，功耗小于1W/只;  

6、時(shí)鐘精度：24小時(shí)±1秒；  

7、使用環(huán)境：戶內(nèi)；空氣溫度-10℃—＋45℃，相對(duì)濕度小于90﹪； 

8、接地報(bào)警參數(shù)：主機(jī)是根據(jù)三相電壓的變化啟動(dòng)報(bào)警。根據(jù)接地時(shí)，接地相電壓下降，另外兩相電壓上升的特性，設(shè)定可以修改的上限啟動(dòng)系數(shù)和下限啟動(dòng)系數(shù)。上限電壓值可以設(shè)成1.2Ue，下限電壓值設(shè)成0.8Ue。當(dāng)2相高于1.2Ue，同時(shí)一相低于1.2Ue時(shí)啟動(dòng)報(bào)警。這樣可以保證發(fā)生接地時(shí)主機(jī)能夠及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警，又能保證電網(wǎng)電壓在出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)警的情況

六、工作過程

正常情況下，主機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控各母線段的各相電壓并進(jìn)行數(shù)據(jù)的刷新與跟蹤分析，保持正常狀態(tài)下的顯示畫面，而數(shù)據(jù)采集分支器也同時(shí)進(jìn)行各路零序電流的實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)的偏移，必然造成各相電壓的異常，主機(jī)監(jiān)控到這種異常后，立即向各路數(shù)據(jù)采集分支器發(fā)送廣播命令，使各路數(shù)據(jù)采集分支器立即進(jìn)入異常狀態(tài)處理程序，其處理過程是首先按比幅比相的方法對(duì)數(shù)據(jù)采集分支器采集的三路信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理分析并提取其中的特征變量，然后將可能性較大的回路數(shù)據(jù)上傳給主機(jī)，而可能性極小的回路數(shù)據(jù)丟棄，這樣可以減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)提高分析效率。主機(jī)稍后就讀取各路數(shù)據(jù)采集分支器的相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)各路數(shù)據(jù)采集分支器傳送上來的接地前后的暫、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)及特征變量，我們采用“基波比幅比相算法”,“ 五次諧波算法”,“首半波算法”,“功率方向算法”等多種理論分析方法進(jìn)行分析，再用模糊推論的方法對(duì)多重判據(jù)的選線數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷，最后得出正確的選線結(jié)果。該裝置還提供了與其他綜合自動(dòng)化裝置的接口，以便將選線結(jié)果傳遞給綜自并通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上傳調(diào)度中心 

七、使用效果

客戶寫的用戶報(bào)告認(rèn)為“使用了基于模糊推論方法的分布式小電流接地選線系統(tǒng)后，減少了人工逐次拉閘停電的次數(shù)，縮短了查找接地線路的時(shí)間，保證了非故障線路供電的可靠性，減少了供電的安全隱患，提高了供電的質(zhì)量和可靠性，同時(shí)也減輕了運(yùn)行維護(hù)人員的工作量，取得了滿意的效果"。