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YRJXK型小電流接地系統接地故障選線裝置

更新時間:2014-12-23 16:00:09點擊次數:1025次字號:T|T
相關介紹

一、概述

單相接地是中壓配網系統中最常見的故障,發生接地后系統雖可繼續帶故障運行,由于非故障相對地電壓升高了 倍,若不及時處理可能會發展為非故障相絕緣破壞繼發相間短路的威脅。及時準確地判定接地回路是快速排除單相接地故障的基礎,實現判定接地故障回路的保護裝置通常被稱為小電流接地選線裝置,但早期的選線裝置常發生誤選和漏選,效果不能令人滿意。

我公司在總結了各種小電流接地選線方案成功經驗和失敗教訓的基礎上,應用當代計算機測控技術的新理念和新方法,對模擬信號處理、A/D轉換、計算平臺以及算法做了重大改進,研制出YRJXK型智能小電流接地系統接地選線裝置,最終突破了“選線準確率偏低”這一長期困擾人們的難題,使選線結果真正具有了實用價值。

該裝置具有操作簡單、用戶界面友好、選線準確、運行可靠等特點,可正確區分系統諧振和接地。采用標準部頒通訊規約,可與各保護生產廠家的綜自設備接口;具備超大容量的故障紀錄和故障錄波功能,可利用隨機配備的波形分析軟件,對故障錄波數據進行事后調閱分析,為現場運行人員迅速處理接地故障提供了極大的方便。

二、適用范圍

本裝置適用于3KV66KV中性點不接地或中性點經電阻、消弧線圈接地系統的單相接地選線,可廣泛用于電力系統的變電站、發電廠、水電站及化工、采油、冶金、煤炭、鐵路等大型廠礦企業的供電系統,能夠迅速可靠地指示出發生單相接地故障的線路。

三、技術特點

YRJXK型小電流接地系統接地故障選線裝置擁有以下技術特點:

1 運用近年來接地選線領域提出的基波群體比幅比相法、五次諧波法、首半波法、小波法、電流抽樣法、零序有功分量法等多種方法進行綜合選線。

2 率先引入其他領域先進的信號處理方法:巡航制導的電視地形匹配技術,對故障信號做圖像預識別和分類,根據預識別結果,運用人工智能領域的模糊推斷方法,對分別適用于不同接地故障類型的每種選線方法動態確定最優的加權系數,對各選線方法的結論做加權處理,從而得到最可靠的選線結果。

3 裝置采用當今在業界具有領先技術的最新嵌入式臺灣研華工控機作為硬件平臺,該型工控機采用超低功耗處理器和電子元器件,可配置IDE及固態電子硬盤,具有堅固、緊湊、防震、抗沖擊、體積小、低功耗、獨特散熱設計、易安裝、易維護、性能穩定,(無需風扇、無任何機械部件)可靠性非常強,滿足惡劣環境下的工作條件的特點。避免應用中功耗大帶來的系統發熱量大、工作溫度上升,增加散熱風扇與系統空間,電子元器件在高溫下工作及風扇機械的壽命短都造成系統穩定性、可靠性降低,機器停止工作整個系統崩潰,控制失靈造成事故。裝置具有強大的整型和浮點運算能力和數據存儲空間,同時配有標準的RS232 /RS485/ RS422通訊接口,能夠提供完整的控制和通訊功能。

采用高達1Mbps12bit高分辨率高速數據采集卡,以確保精確采集接地瞬間的暫態過程電流電壓數據。裝置集成有一體的6.4高亮度真彩液晶屏幕,內置標準鍵盤和兩鍵式觸摸鼠標,前置兩個USB接口,結構緊湊,操作簡單,方便實用。

4 本裝置選用高精度電壓、電流互感器,精度:0.2、角誤差:5

5 對故障反應迅速,完成1次選線時間小于5個周波(100ms),能夠準確捕捉閃絡放電型接地故障;靈敏度高,零序二次電流達到10mA即可準確選線。

6 硬件自檢智能化,采用硬件看門狗(Watchdog)技術,抗干擾、自檢及自恢復能力強。

7 具有超大容量的故障錄波能力,錄波數據存儲容量大于100萬次,利用隨機配備的波形分析軟件,在本機上即可以直觀的進行波形分析,也可以通過USB接口或以太網接口取出錄波數據,進行離線分析。

8 配備標準串行通信接口(RS232RS485 /RS422),采用部頒標準CDT通訊規約,可以方便地和國內外各綜自廠家的產品無縫對接。

四、產品型號

五、技術特性

2.1 環境條件

■ 工作環境溫度:-10℃~+55。貯存環境溫度:-25℃~+70

■ 相對濕度:最濕月的月平均最大相對濕度為90%,表面無凝結。

■ 大氣壓力:80kPa110kPa

■ 海拔:<2000

■ 無爆炸危險,無腐蝕性氣體,無導電塵埃,無劇烈振動沖擊源。

2.2 技術參數

(1)裝置電源:AC220V±l0%;

(2)裝置功耗:電源回路 <120W PT/CT回路 ≤0.5VA

(3)額定零序電壓:<100V

(4)額定零序電流:<1A

(5)繼電器接點容量: AC220V/5ADC30V/5A

(6)電壓等級:14個;

(7)母線段數:2段、4段、6段、8段;

(8)出線數:14路、28路、42路、56路;

(9)裝置重量:≤25KG

(10)通訊:接口RS232/RS485,波特率1200115200bps

(11)通訊規約:部頒標準CDT規約(主動上傳);

(12)裝置尺寸:一個標準19英寸,4U機箱(寬482×高178×深480)。

六、技術原理

單相接地故障選線裝置選線原理主要有兩大類型:

1、基于故障電網系統零序電參數選線方法:零序法一、二次設備結構簡單,工程總費用低,易于施工,但軟件算法復雜,對輸入的零序電參數精度要求較高,需要采用高性能計算機、高精度CT變換器及數據采集卡。

2、基于對故障電網注入特定頻率信號(信號注入)并在各回路檢測該頻率信號選線方法:信號注入法軟件算法簡單,對信號檢測裝置精度要求較低,易于實現故障點定段,但要求信號注入裝置有較大功率,結構龐大復雜,通常需要在變電站內額外增加間隔,一、二次設備安裝改造工程量大,工程造價高,注入的大功率非工頻信號增加了電網諧波分量,影響電網供電質量,另外,綜自站及無人值守站的使用不便。

概括而言,以上兩種原理的選線裝置均可實現準確選線,特色上各有千秋。

YRJXK系列小電流接地選線裝置是基于零序法的選線裝置。基于零序法的選線裝置在國內電力系統的使用已有20余年,但以前的選線裝置運行中常發生誤判,使用效果并不理想。我公司運用系統工程的分析方法,對早期基于零序法的選線裝置及其使用工程進行了深入的研究分析,認為造成這種結果的原因有四個方面:

. 提供零序電流的CT精度低。

. 信號A/D變換和處理的硬件平臺性能低下。

. 選線算法單一。

. 工程管理和運行管理存在缺陷。

針對以上四種原因,我公司提出了以下解決方案:

. 對電纜出線形式的變電站,我公司提供GY-LJK系列高精度零序CT供用戶選購;對架空出線形式的變電站,選線裝置應接入計量回路(電路分析可以證明接入選線裝置對計量精度毫無影響)。

. 采用性能穩定,計算能力強大的工業計算機作為計算平臺,使用制造工藝先進的高精度高速A/D卡進行數據采集,工頻每周波采樣可做到200個點,確保不漏掉任何暫態信號。

. 同時采用基波群體比幅比相法、五次諧波法、首半波法、小波法、電流抽樣法、零序有功分量法等多種選線方法。運用圖像匹配技術,對故障信號做預識別和分類,依據分類得到的相關系數,運用人工智能模糊推理方法根據模糊規則動態確定各種方法選線結果的加權系數,從而得到最優的選線結論。

. 利用工控機海量存儲空間優勢,開發出接地故障錄波功能。當裝置發生誤選情況時,使用隨裝置提供的錄波數據分析軟件對故障數據進行分析,即可查明誤選原因。對管理缺陷造成誤判的情況,提供了有效的改進參考意見。

七、硬件配置

采用高度集成及無風扇設計,性能卓越,穩定可靠,可廣泛應用在環境比較惡劣的工業現場。

. 工業級CPUintel 852GM+ICH4芯片組,板載ULV Celeron-M 800MHz超低功耗處理器。

. intel 852GM+ICH4芯片組集成顯卡支持36bitLVDS功能.

. 板載256M DDR200/266MHz系統內存。

. CompactFlash固態電子硬盤。

. LAN 10/100M以太網控制器,一個RJ 45接口。

. 412USB等多接口。

小電流接地系統的母線零序電壓信號和各條線路的零序電流信號經過現場的PTCT變換后輸入高精度CT/PT濾波板,經低通濾波器濾波后變換為平滑的電壓信號送至A/D卡。
本裝置采用AC1820A數據采集卡,采樣數據通過ISA總線存入寄存器,輸入最大電壓±5V,分辨率12位。16路單端輸入(0-10V)。多通道時每通道的A/D采樣速度1000Ksps,輸入通道自動掃描,可以程控從任意通道開始到任意通道結束。

開關量板最多可以提供48路大驅動容量開關量輸出,每路輸出有1000 的高電壓隔離,集電極開路電壓達到40 ,輸出通道帶有D型鎖存器,有感性負載二極管保護回路,可以適用于現場的多種應用。通道信號以繼電器常開接點形式輸出。

八、選線原理

我國的3KV-66KV配網系統接地方式及運行方式千變萬化,而每種選線原理都存在一定的局限性,基于某一選線原理的裝置不可能在任何場合都能準確選線,這就是許多廠家的產品在甲地能準確選線在乙地就不能準確選線的原因,目前國內有些廠家推出了有幾種判據的選線裝置,但只是利用幾種選線原理分別判斷,并未對這些結果進行科學的分析和綜合,有時出現幾種結果互相矛盾的情況。

該裝置在選線原理上突破了傳統選線裝置采用單一判據或幾種判據機械羅列的缺陷,采用了綜合判據選線理論與方法,采用測度理論和證據理論,引入可信度及加權系數兩個指標,對每一種選線方法在不同運行方式和故障下選線結果的可信度做量化評估,根據可信度確定一個加權系數,構造一個判據函數,應用模糊決策理論,確定選線結果。本裝置綜合應用了以下選線方法:

1 基波群體比幅比相法

對小電流接地系統,當系統發生單相接地時,故障線路零序電流等于非故障線路零序電流之和,故障線路零序電流方向與非故障線路零序電流方向相反(相位相差180°)。 本裝置根據上述原理形成了基波群體比幅比相判據,考慮到不能安裝零序電流互感器的架空線路的零序電流由三相CT合成,CT變比不同及CT的測量誤差導致依靠零序電流幅值判斷接地線路可靠性很低,因此本裝置以相位做主要判據。

對于中性點經消弧線圈接地系統,由于消弧線圈不能對諧波進行補償,系統中五次諧波含量最大,因此可以采用系統中五次諧波分量比幅比相進行選線。

3 首半波法

根據發生故障的最初半個周波內,故障線路零序電流與正常線路零序電流極性相反的特點,比較首半波的零序電流極性進行故障選線。

4小波法

小電流接地選線判據可分為暫態判據和穩態判據,暫態判據是利用系統接地瞬時的暫態數據進行選線,穩態判據則是利用系統接地過渡過程完成后的穩態數據進行選線,系統接地時暫態信號的幅值比穩態信號大,信噪比高,本裝置采用了暫態判據,進行接地故障選線。

5電流抽樣法

對于自動調諧的消弧線圈,由于自動調諧消弧線圈自動跟蹤系統電容,正常情況下消弧線圈處于過補償狀態,發生接地后自動調諧到全補償狀態,減小接地電流,電流抽樣法利用調諧前后的零序電流變化進行選線,首先將調諧前后的零序電流折算到一個電壓,然后比較各條線路的零序電流變化量,變化量最大的就是故障線路。

6零序有功分量法

對于中性點經消弧線圈接地系統,消弧線圈不能補償零序電流有功分量,因此故障線路零序電流有功分量與正常線路零序電流有功分差相位相反,并且故障線路零序電流有功分量幅值最大,通過計算能量函數E=U0(K)I0(K)的值來體現有功分量的大小和方向。


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