小電流接地選線裝置

一、該系統結構

該裝置的結構特點是采用分布式的網絡結構，由一臺選線主機和若干臺信號采集分支器以及若干臺零序電流互感器組成，其中信號采集分支器根據不同型號的匹配關系可以帶一套至三套零序電流互感器。該裝置選線回路數可高達90路，完全可以滿足大多數變電站10KV系統總回路數的要求。

二、系統組成

2.1選線主機

選線主機是整個系統的指揮控制中心，它主要完成以下任務：

①四段相電壓的監測，一旦發生接地故障立即進入故障分析處理程序。

②故障分析處理程序：主機讀取各數據采集分支器傳來的數據，采用模糊理論的方法對數據進行分析，得出正確的選項結果。

③管理好人機接口：包括按鍵的處理、液晶顯示畫面的處理、打印機的管理等。

④通訊處理任務：包括與各數據采集分支器的通訊處理和與外部接口的通訊處理。

⑤為了實時并行處理以上多任務嵌入了RTX-51實時操作系統，以保證各任務之間的協調配合。選線主機可同時管理接入戶內式分支器30只，戶外式分支器90只；所有分支器與主機間的數據通訊都并聯在同一根4芯電纜線上，零序電流互感器套裝在被測高壓線上，分支器的跳閘繼電器輸出接口可與高壓開關的跳閘回路連接，4段母線PT的二次電壓回路與主機的PT接線端子連接，中文顯示的液晶屏、打印機、8個按鍵在前面板上，RS485通訊接口和繼電器的無源接點輸出可與電力綜合自動化微機保護聯接。

2.2數據采集分支器

每只數據采集分支器都有一個單片機（工業級小電腦），其作用是對來自于零序電流互感器的信號進行預處理，正常情況下其對各分支的零序信號進行檢測并保持對數據緩存區數據的刷新，而故障狀態時則對故障信息進行預處理，處理完的信息再送選線主機，從而大大減輕了主機的負擔，提高了選線的時效性。

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、選線裝置的可靠性大大提高。

三、主要特點：

①分布式結構：由于每只分支器都有一個單片機（工業級小電腦），其作用是對來自于零序電流互感器的信號進行預處理，處理完的信息再送選線主機，從而大大減輕了主機的負擔，提高了選線的效率和時效性。 

 ②多重判據綜合選線：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，通過采集接地狀態時多種數據與多年運行經驗相結合，運用模糊推論的方法，自主開發了獨特的算法程序。 

 ③高精度零序電流互感器：針對接地選線特點和要求，我們開發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要求，零序電流互感器相對精度為0.2級，遠高于一般企業的0.5級，我們知道小電流系統的難題之一就是接地電流小，信號微弱，如果互感器精度不高、誤差范圍就會大于有效信號，造成誤判。 

④安裝調試更簡潔：由于采用分布式結構，主機與分支器之間只需一根通訊電纜連接就可以了，節省了安裝費用；避免了傳統的選線裝置需要把每只零序電流互感器的信號電纜線放到主控室接入主機、安裝工作量大、并且主機上連接的線越多以后出現問題的機率就越大、維護量大、影響美觀的毛病。

四、功能要求

當被測系統發生單相接地故障時：

1、裝置能自動判斷并顯示故障線路的編號； 

2、顯示故障相線（A、 B或C相）；  

3、對故障持續時間顯示記錄；  

4、音響報警；  

5、故障消除后主機自動復位；

6、自動或手動打印故障記錄；

7、可記憶保存128次接地信息，掉電記錄不丟失；

8、信息遠傳的方式：采用RS485或繼電器接點無源輸出與綜自或遙信遙測裝置連接；

9、自檢功能：待機狀態下，主機每2分鐘自檢一次； 

10、程序自恢復：當設備遇到強干擾死機時，看門狗能夠自動復位、程序重新運行；

11、待機狀態：顯示時鐘、日歷。

五、主要技術指標

1、當發生接地故障時，判斷選擇故障線路的時間不超過0.2秒，準確率達到98﹪以上；

 2、分支器檢測接地信號的靈敏電流不大于0.1mA；當接地時一次的接地電流在60mA以上，分支器就能準確監測到零序電流互感器的二次信號。一般接地時的最小接地電流也在600mA以上。分支器檢測一次接地電流的范圍：60mA-30A。 

3、零序電流互感器相對精度：0.2級；

4、主機工作電源：AC/DC 220 V±20%，靜態功耗小于3W；

5、分支器工作電源：12 V±20%，功耗小于1W/只;  

6、時鐘精度：24小時±1秒；  

7、使用環境：戶內；空氣溫度-10℃—＋45℃，相對濕度小于90﹪； 

8、接地報警參數：主機是根據三相電壓的變化啟動報警。根據接地時，接地相電壓下降，另外兩相電壓上升的特性，設定可以修改的上限啟動系數和下限啟動系數。上限電壓值可以設成1.2Ue，下限電壓值設成0.8Ue。當2相高于1.2Ue，同時一相低于1.2Ue時啟動報警。這樣可以保證發生接地時主機能夠及時啟動報警，又能保證電網電壓在出現波動時不會出現誤報警的情況

六、工作過程

正常情況下，主機實時監控各母線段的各相電壓并進行數據的刷新與跟蹤分析，保持正常狀態下的顯示畫面，而數據采集分支器也同時進行各路零序電流的實時監控。當發生單相接地故障時，由于系統中性點的偏移，必然造成各相電壓的異常，主機監控到這種異常后，立即向各路數據采集分支器發送廣播命令，使各路數據采集分支器立即進入異常狀態處理程序，其處理過程是首先按比幅比相的方法對數據采集分支器采集的三路信號進行預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據上傳給主機，而可能性極小的回路數據丟棄，這樣可以減輕主機的負擔提高分析效率。主機稍后就讀取各路數據采集分支器的相關數據，根據各路數據采集分支器傳送上來的接地前后的暫、穩態數據及特征變量，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行分析，再用模糊推論的方法對多重判據的選線數據進行綜合判斷，最后得出正確的選線結果。該裝置還提供了與其他綜合自動化裝置的接口，以便將選線結果傳遞給綜自并通過系統網絡上傳調度中心 

七、使用效果

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