LH-02FZ小电流接地选线装置

小电流接地系统的选线问题一直是电力系统的一个难题，单相接地后，正确地选出接地线路并迅速排除故障,对电力系统安全运行起着重要作用。我单位的科技人员十几年来一直从事于微机选线装置的研究开发工作，根据用户的不同要求形成了微机选线的系列产品有：通用的ML-10H型、基于多CPU架构的集中式LH-02E型（以上参见其相应说明书），在以上产品的基础之上，我单位应用并行采集处理及微机通信技术，又开发了LH-02FZ电流接地系统微机选线装置。该装置采用分散式多CPU结构，依据暂态分析原理，并与稳态分析相结合，尤其对于消弧线圈接地系统，大大提高了判线准确率，可广泛应用电力、化工、石油、冶金、煤炭、矿山和石化行业的3-66KV电厂和变电站的单相接地保护。

二、小电流选线应用存在的问题及解决方案

1、传统基于稳态分析，群体比幅、比相原理的局限性。

随着供电半径的增大，电缆线路的急剧增加，系统电容电流急剧增大，配电系统越来越多的采用中性点经消弧线圈接地方式，众所周知，中性点经消弧线圈接地系统，基于基波零序电流的比幅、比相原理已不能成立，大多数选线装置采用5次谐波作为判据，而此种原理存在如下问题：

a．稳定及间歇性电弧接地，接地电流以暂态、高频分量为主，以5次谐波电流为判据已失去意义。

b．5次谐波在系统中含量小，稳定性差，易受干扰。

c．传统单一CPU的选线装置，硬件基础决定其无法在一周周波（4ms）之内将所有线路采完，只有降低采样点数或在若干个周波内巡检，降低了采样精度及信号可比性。

d．系统不对称5次谐波源的干扰。

对于中性点不接地系统，以基波零序电流比幅、比相为判据可以成立，判线准确率较高。

2、中性点经消弧线圈接地系统应以暂态分析为主，结合稳态分析判据。

近年来，小电流接地选线技术经过众多专家的研究，取得了相当大的进展，相继推出了众多选线方案，典型的如注入法、有功分量法、与自动调谐消弧线圈相结合的增量法等。这些方法在原理上来讲均正确，但在实际使用效果上却无法令用户满意，究其原因我们认为这些方法在原理上均以稳态分析为基础，而忽视了系统实际接地时普遍存在的弧光接地中的高频暂态信号。实际接地绝大多数均为过渡电阻接地，这种情况下发生弧光及弧光重燃的概率较高，基于稳态分析的选线方案在这种工况下选线失灵；在接地初始时刻，系统存在明显的暂态过程，准确捕捉暂态信号，为选线提供丰富的判线依据。系统经过短暂的过渡过程之后，接地工况进入以下三种情况：

a．进入稳态过程。

b．产生稳定电弧接地。

c．产生持续间歇性电弧接地。

针对以上三种工况，制定选线策略，必须以暂态及稳态信号相结合来判断接地线路。

3、采样的同时性

弧光接地过程中，产生严重的高频电流，接地初始阶段产生高频暂态分量，频率范围在300—3000HZ之间，基于多CPU架构的选线装置可保证所有线路在同一时刻采样，对于高频暂态信号幅值及相位的采样具有可比性；而单CPU类选线装置只能采用巡检的方式，本身存在固有的相位误差，采样不在同一时刻，信号可比性差。

        4、准确采样信号

基于对接地信号中暂态高频分量的捕捉、测量，传统单一CPU方案根本无法完成，必须采用多CPU系统，高速高分辨率AD，才可以保障准确采样。传统选线装置采用集中式方案，所有零序CT二次线均须长线引入选线装置，带来如下问题：

        a．增加了零序CT的二次负载。

        b．二次线长短不一，CT二次负载不平衡。

        c．长线传输引入干扰信号。

采用分散式方案，采集单元就地安装在开关柜上，每一路出线均有一独立的CPU完成采样，有效解决了集中式选线装置存在的不足。

三、特点

       1、国内率先推出基于多CPU构架，有效提高采样点数，所有线路在同一时刻采样，排除了接地过程中系统波动对判线的影响，解决了国内同类装置中对5次谐波及暂态高频分量采样点数少、精度低的难题。

       2、采用分散式结构，零序电流采集单元就地安装在开关柜上，有效降低干扰，减小CT不平衡。

       3、随着消弧线圈接地系统的推广，以暂态原理做为判线依据，判线原理不受消弧线圈的影响 ,确保判线的准确性。

       4、暂态信号幅度强，分辨率高：接地故障初始阶段产生暂态高频振荡电流，其幅度可达工频稳态电流的十几倍甚至几十倍，频率在300Hz-3000 Hz之间，幅度强，信号丰富。

       5、对瞬间接地及间歇性接地效果好：随着微电子及计算机技术的发展，基于暂态原理的选线装置应用故障录波技术，准确捕捉接地暂态过程，记录暂态波形完全可以捕捉到时间很短的接地故障，对于在恶劣天气或系统故障隐患所带来的持续瞬时间歇性接地更具有突出的优势。

       6、对弧光接地工况的选线效果好：现场单相接地故障中，过渡过程产生高幅值的高频振荡电流，使故障点产生电弧游离，产生持续性电弧或间歇电弧接地，在弧光接地工况下，基于稳态的选线原理失灵，而基于暂态的选线原理，选线是不受影响的。

       7、国内唯一采用故障录波技术，完整记录接地暂态过程，解决瞬间接地及间歇性接地的选线难题。

       8、采用实时数据采集处理技术、快速、准确。

       9、采用高速高分辨率AD，采样频率达16KHz，AD分辨率16位。

     10、采用现场自适应技术，不论系统电容电流大小，CT变比高低均可做到准确采集，测量无死区。

     11、采用大幕液晶，触摸操作，信息丰富，操控简单。

     12、主机与采集模块间通讯采用CAN总线，数据吞吐量大，速度快。

     13、独特的自适应软件滤波算法，采样数据更具真实性。

     14、易与配套厂的自动化系统配套。

     15、具有RS232或RS485通讯接口，满足无人值守的要求。

五、主机性能规范

       1、电源:交流电220V±20%或直流220V±10%。

       2、重量:不大于15kg。

       3、运行环境:0-50℃，无腐蚀性气体及导电性尘埃。

       4、开屏尺寸:450mm×178mm（宽×高）。

       5、最小接地分辩时间:5ms。

       6、最大母线数:4段。

       7、出线数:≤52。

       8、采样精度：16位

       9、故障记录次数：25次

     10、通讯接口：RS232、RS485

七、采集模块CJMK使用

       1、功能：采集模块CJMK主要功能是小电流接地系统在发生单相接地故障时，对系统的零序电流进行采集、故障录波，并且对接地线路具有跳闸信号输出功能。

       2、性能规范：

       a．工作电源：DC 220V；

       b．输入CT电流：0-5A；

       c．AD分辨率：16位；

       d．采样速率：16KHz；

       e．跳闸结点容量：交流220VA，直流100VA；

        f．适用尺寸：132mm×132mm×32mm（长×宽×高）；

       g．整单元重量：不大于1kg。

       3、安装固定

采集单元模块安装在各自的开关柜上，测量零序电流信号，输出跳闸信号。每个采集单元都有安装固定孔，固定即可。并可提供35mmDIN导轨卡式安装(推荐)。

       a．正确接线

         b．实验调整接通电源， CJMK加5A电流信号，调整主机收到5A电流信号时为止。最后再加小于5A电流信号，看主机收到数据是否正确。

       c．正常运行，当调整完成后，输入零序电流信号，系统进入正常运行状态，指示灯每隔0.5秒亮一次。当小电流接地系统发生单相接地故障时，如跳闸允许则输出跳闸信号后，指示灯闪烁频率加快一倍。

       d．故障处理，如果采集单元指示灯停止闪烁超过三秒，认为采集单元出现故障，应查看接线是否正确，确认无误后，重新上电复位，指示灯正常闪烁；若不正常，则认为故障，应交厂家处理。

八、零序互感器说明

       1、概述

我公司生产的用于电缆出线的零序互感器共分两大类：一类用于小电流系统发生单相接地时测量零序电流的，与小电流系统接地微机选线装置配套；另一类属于大电流接地系统（也称为小电阻接地）保护用的零序电流互感器，与保护装置配合使用可起到继电保护作用。

各类零序电流互感器均采用ABS工程塑料作外壳（定做例外），环氧树脂浇铸而成。具有外型美观、绝缘性能好、线性度好、灵敏度高、运行可靠、安装方便等特点。

       2、使用条件

       a．环境温度 最高温度+60℃。日平均气温不超过+40℃，最低气温-5℃。

       b．海拔 不超过1000m（高原使用特殊定货）。

       c．相对湿度＜85％。

       3、安装及接线。整体式互感器安装要在辅设电缆前进行，电缆辅设时穿过互感器。

       开口式互感器不受电缆辅设与否的限制，具体方法如下：

       a．拆下互感器“K′1”，“K′2”的联接压片。

       b．将互感器顶部两条内六角螺栓松开拆下，互感器便分成两部分。

       c．互感器套在电缆上，把两个接触面擦干净，薄薄涂上一层防锈油，对好互感器两部分后，拧上内六角螺栓，互感器两部分要对齐，以免影响性能。

       d．将联接片固定在“K′1”，“K′2”上。

       e．当同一线路使用几条电缆并联时，如尺寸允许应将所有电缆穿入同一互感器中，或每条电缆安装一只零序互感器，二次绕组并联后接入装置。已安装有零序CT，如特性基本一致，可仍旧使用（但需将型号、变比提供我公司）。接线原则为：与一 次电缆母线端同极性的二次端子接Ｋ1，异极性端接Ｋ2。

        f．对于安装电缆，外皮接地点在CT上部时，应将接地线穿过CT接地，且在CT上部只能有Ａ点一个接地点，外皮接地点在CT下部时，则接地线不穿过CT，在CT上端时，卡子与电缆钢铠之间必须包垫绝缘物以避免通过卡子接地