YW-WX微機(jī)型小電流系統(tǒng)接地選線裝置說明書
一、概述
小電流系統(tǒng)是指：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)或中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地系統(tǒng)。我國66kV及其以下電壓等級的電網(wǎng)中，一般都采用這種系統(tǒng)。
小電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，故障特征不明顯，很難快速準(zhǔn)確地指示接地回路。小電流接地選線裝置問世以來，產(chǎn)品推陳出新，技術(shù)雖有進(jìn)步，但用戶對誤判率較高的問題頗有微詞。我司心系用戶所想，為了消除該裝置誤判問題，本公司專門成立了科研小組，對小電流接地后的故障特征及當(dāng)前選線原理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并對主要廠家產(chǎn)品存在的問題進(jìn)行了認(rèn)真的分析，認(rèn)為選線不準(zhǔn)確性的主要原因有以下幾點(diǎn)：
1.1 每種選線原理都存在一定的局限性，目前國內(nèi)主流的三種原理是功率方向法、諧波分析法（即群體比幅比相法）與信號(hào)注入法：
1.1.1 功率方向法采用判斷零序電流的功率方向來確定故障線路，該方法從原理上講就做不到99% 的準(zhǔn)確率，可能出現(xiàn)多判或一條都判斷不出的結(jié)果；
1.1.2 諧波分析法采用單相接地后零序穩(wěn)態(tài)信號(hào)的群體比幅比相法，由于比幅比相時(shí)，采用的是相對原理，因此這種方法從理論上講不存在死區(qū)，不受運(yùn)行方式及接地電阻的影響，可以做到99% 的準(zhǔn)確率，其選線方案的有效性已得到充分證明，但對于CT不平衡導(dǎo)致的零序電流，該方法不能有效解決；
1.1.3 信號(hào)注入法雖接線簡單，不需零序CT回路，但由于注入信號(hào)大小及方法的限制，一般主要用于10kV及以下電壓等級系統(tǒng)。另外，探頭的靈敏度和可靠性易受各種外界因素影響，造成誤判，對于綜自站及無人值守站的使用更有些不便。
1.2 廠家所采用的零序電流互感器精度太低。當(dāng)一次零序電流在5A以下時(shí)，許多廠家生產(chǎn)的零序電流互感器，帶上規(guī)定的二次負(fù)荷后，比差達(dá)20％以上，角差達(dá)20度以上，這樣的誤差根本就無法保證接地選線的準(zhǔn)確度；
1.3 硬件電路設(shè)計(jì)上存在著缺陷，導(dǎo)致裝置運(yùn)行可靠性很低，一些未經(jīng)任何測試的仿造產(chǎn)品混入市場，給正規(guī)產(chǎn)品造成了非常惡劣的影響；
1.4 由于選線裝置須引入零序電壓及零序電流回路，而66kV及以下系統(tǒng)，以往設(shè)計(jì)時(shí)只安裝了兩相CT，沒有零序回路，因此零序回路的接線往往問題很多。如:零序回路不對應(yīng)；回路未引入；零序不平衡電流過大；極性不對等現(xiàn)象；
1.5 對于消弧線圈接地系統(tǒng)，一般采用提取5次諧波分量來選線，由于5次諧波分量較?。ㄖ徽蓟ǖ?/span>2～3％），且零序電流本身就小，對5次諧波的提取在硬件電路上有很高的要求，因此帶消弧線圈的系統(tǒng)選線困難更大些，處理不好，就可能誤判。另外CT不平衡，導(dǎo)致正常運(yùn)行時(shí)零序噪聲電流可能比故障電流還大，也會(huì)造成誤判；
本公司針對上述問題專門成立了科研攻關(guān)小組，攻克了上述難題，把小波變換原理應(yīng)用到小電流接地選線裝置，多種判據(jù)并存，并采用高精度零序電流互感器，硬件電路嚴(yán)格按照繼電保護(hù)裝置的要求來設(shè)計(jì)、制造及檢測。研制出ZH-WXJ型小電流接地選線裝置，解決了多年來困擾用戶的難題。
二、裝置功能特點(diǎn)
本裝置與國內(nèi)其它廠家產(chǎn)品相比，具有如下特點(diǎn)：
2.1在國內(nèi)同類產(chǎn)品中采用小波變換原理處理數(shù)字信號(hào)。小波變換是本世紀(jì)數(shù)學(xué)發(fā)展里程碑式的進(jìn)展，是在傅利葉變換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新的信號(hào)處理方法，它克服了傅利葉變換不能對信號(hào)同時(shí)進(jìn)行時(shí)頻局部化分析的局限性，具有很強(qiáng)的提取信號(hào)特征的能力，尤其對暫態(tài)突變信號(hào)或微弱變化信號(hào)的處理表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢；
2.2 硬件電路嚴(yán)格按照繼電保護(hù)裝置的要求來設(shè)計(jì)、制造及檢測。采用雙cpu微處理器及高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片，系統(tǒng)的集成度及采樣頻率大大提高；PT、CT采樣回路分離，消除了調(diào)整放大倍數(shù)時(shí)相互之間的牽連；
2.3 采用采樣鎖相同步電路，提供采樣點(diǎn)信號(hào)的時(shí)間基準(zhǔn)，當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，采樣點(diǎn)間隔隨之變化，保證每周波采樣點(diǎn)數(shù)不變，從而保證了數(shù)據(jù)采集精度；
2.4 采用相對原理，無須定值設(shè)定，因此該裝置不受運(yùn)行方式及接地過渡電阻的影響；
2.5 適用范圍廣：適用于中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)高阻接地系統(tǒng)；適用于架空線、電纜線系統(tǒng)，線路長短不限，并聯(lián)運(yùn)行的出線數(shù)不限；
2.6 帶方向性：可區(qū)分線路和母線接地；
2.7 可交、直流供電，保證裝置工作不受供電電源的影響；
2.8 操作面板設(shè)計(jì)大大簡化，采用大屏幕寬溫藍(lán)屏液晶，漢化顯示，采用液晶定義的軟鍵盤設(shè)計(jì)，直觀、明了、操作方便；
2.9 本產(chǎn)品可通過菜單選擇通信接口的波特率及相應(yīng)參數(shù)，隨機(jī)帶通信規(guī)約；
2.10 可記憶20次接地故障信息，裝置掉電后信息不丟失；
2.11 *的自檢、自調(diào)試及自適應(yīng)功能。
三、裝置工作原理
小電流發(fā)生單相接地時(shí)，接地電流是分布電流，數(shù)值很小，故障特征不明顯，這是造成選線困難的原因所在。通過分析單相接地的故障特征，我們可以得出以下結(jié)論：
（1）零序電壓上升至相電壓值；
（2）非故障線路的零序電流數(shù)值上等于本身對地的電容電流，方向由母線流向線路，即零序電流Icz的相位超前零序電壓 U0 約 90°；
（3）故障線路的零序電流數(shù)值上等于所有非故障線路的零序電流之和，由線路流向母線，即零序電流Ijd相位滯后于零序電壓U0 約90°；
（4）以上三點(diǎn)不受運(yùn)行方式、負(fù)荷、接地電阻的影響；
（5）對于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，由于消弧線圈在單相接地時(shí)能提供 對地感性電流，因此電流分布發(fā)生重大變化，但零序電流五次諧波分量的分布規(guī)律同消弧線圈系統(tǒng)一樣，這是因?yàn)楫?dāng)補(bǔ)償基波時(shí)ωL≈1/ωC（近似），在五次諧波時(shí)5ωL＞＞1/5ωC，因此可以認(rèn)為消弧線圈對五次諧波沒有影響。
3.1 無消弧線圈系統(tǒng)的接地判據(jù)
3.1.1 I0大小判別：
因?yàn)榇藭r(shí)故障線路的故障（零序）電流 Ijd 為全系統(tǒng)的電容電流之和∑Ic減去本線路電容電流 Icz，非故障線路的零序電流為本線路電容電流 Icz。取全部線路中電容電流的三條線路作為接地線路選擇對象，并進(jìn)行下面判別。
3.1.2 I0 的方向判斷：
故障線路零序電流Ijd相位滯后于零序電壓U0 約90°；
非故障線路零序電流Icz的相位超前零序電壓 U0 約 90°；
Ijd與所有其它線路的Icz方向相反，相對的相角允許誤差在±85°之間。接地故障（零序）電流Ijd是電容電流，從正常線路起，經(jīng)測點(diǎn)（零序電流互感器）母線接地線路流向故障點(diǎn)，并接地。在接地線路檢測點(diǎn)（零序電流互感器）表現(xiàn)為正方向，在其它正常線路檢測點(diǎn)（零序電流互感器）表現(xiàn)為反方向；
如果所有線路零序電流均同相且超前U0約90°，則為母線接地。
3.1.3 零序無功功率判斷：
以 U0為基準(zhǔn)（實(shí)軸），將 I0（被測線路的Ijd或Icz）分為：有功分量 Ia與U0同相，無功分量 Ir與 U0垂直，算出無功功率值Qr：對接地線路：Qr＞0；未接地線路：Qr＜0。
3.2 有消弧線圈系統(tǒng)的接地判據(jù)：
對帶有消弧線圈的系統(tǒng)，在故障發(fā)生時(shí)，消弧線圈會(huì)將一個(gè)電感電流(補(bǔ)償電流)疊加在故障點(diǎn)流過的電容電流上，使故障點(diǎn)的電容電流被補(bǔ)償，測得的零序電流Ijd一般是感性電流（過補(bǔ)償），使接地線路的零序電流也超前于零序電壓，與線路的零序電流同方向，用無消弧線圈系統(tǒng)的零序電流方向法，不能判別接地故障線路；本裝置采用新判據(jù)：判斷故障（零序）電流的有功功率方向和零序電流中5次諧波電流的大小、方向，找出接地故障線路：
3.2.1 對接地線路：有功功率為Pa＞0；
未接地線路：有功功率為Pa＜0。
3.2.2 對接地線路：5次諧波電流相位滯后于5次諧波零序電壓約90°；
未接地線路：5次諧波電流相位超前于5次諧波零序電壓約90°。
3.3 利用暫態(tài)過程的小波分析法：
小波分析法利用接地初半波的一段波形。每條線路，由于長短不一，阻抗值不同,導(dǎo)致暫態(tài)過程中零序電流所含的諧波分量不同。線路越短，高頻分量越多。小波分析法提取某一頻率段的諧波分量，各支路的零序電流分布也滿足上述結(jié)論。其突出的優(yōu)點(diǎn)是這種分析法能克服消弧線圈和CT不平衡的影響：因?yàn)橄【€圈在暫態(tài)過程中還未起作用，而CT不平衡電流分量已被濾去（選擇頻段時(shí)去掉基波分量）。
四、主要技術(shù)參數(shù)
4.1 適用電壓等級：1～2個(gè)；母線段數(shù)：1～4段；
4.2 接地方式：中性點(diǎn)不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)高阻接地系統(tǒng)；
4.3 出線形式：電纜線或架空線；
4.4 適用檢測回路數(shù)：12路、28路、36路、44路；單段母線44路；
4.5 檢測輸入量：
4.5.1 零序電壓U0（由母線電壓互感器開口三角繞組接入）；
整定范圍U0zd = 30～100V ，級差1V，一般整定為30V；
4.5.2 零序電流：零序電流互感器二次零序電流值3I0，范圍Ijd = 0～1000mA；
4.6 工作電源：AC/DC 220V±20% 或 DC110V±20% ；
4.7 啟動(dòng)方式：零序電壓幅值越限；
4.8 響應(yīng)時(shí)間：故障顯示 ＜ 500ms；瞬間接地捕捉時(shí)間＜ 10ms；
4.9 通信接口：RS232C 或 RS485；
4.10 信號(hào)繼電器輸出（通過ZH-DZH信號(hào)控制盒實(shí)現(xiàn)）：
一對一指示方式：12、28、36、44個(gè)節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)容量：AC220V/5A；
4.11總告警繼電器規(guī)格：AC220V/5A，無源常開觸點(diǎn)；
4.12裝置功耗： ≤35W；
4.13重量： ≤10kg。
五、使用條件
5.1 海拔高度：2000米以下；
5.2 濕度：日平均不大于95%，月平均不大于90%；
5.3 溫度：-15℃ ～ +40℃；
5.4 安裝場所無強(qiáng)烈震動(dòng)，空氣中不含酸性、堿性、腐蝕性及可燃可爆的氣體或粉塵顆粒；
5.5 安裝場所應(yīng)為能防雨、雪、風(fēng)、沙的室內(nèi)。
六、附錄
如您有關(guān)于產(chǎn)品的疑問或者技術(shù)方面的問題，請與我們聯(lián)系，我們竭誠為您服務(wù)，：0312-7505009 /或發(fā)郵件！
本公司保留裝置設(shè)計(jì)更改的權(quán)利，如有變動(dòng)，恕不另行通知，請以實(shí)際裝置為準(zhǔn)。
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