小电流接地选线装置
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小电流接地选线装置
2017-06-21 11:35127
概述特点用途原理参数选型

      

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KA2003-DH系列小电流接地选线装置


       小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统,国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。它的小电流接地选线装置主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在哪一条线路上。由于这种故障引起的相电压升高对系统的绝缘性能构成很大威胁,必须迅速查出故障线路并加以排除。


       80年代后期,华北电力大学杨以涵教授首先提出了群体比幅比相选线技术,并研制出了国内第一台选线装置。第一代选线产品在90年代前期曾在国内得到过广泛地推广应用。但是,由于早期选线理论和技术上的局限,第一代产品的灵敏度和准确率都不高,根据抽样统计,至90年代后期有85%以上的在线产品都相继退出了运行。


       1999年底国家电力公司、国家经贸委和中国电力企业联合会联合召开会议,共同起草了小电流接地选线装置技术标准,并且共同确认了进一步研究选线技术在未来电网发展中的重要意义。


       北京丹华昊博电力科技有限公司研制生产的“KA2003系列小电流接地电网单相接地故障选线装置”,是华北电力大学杨以涵教授“小电流接地选线课题组”近二十年来的技术积淀与结晶。该成果已通过国家电力公司组织的鉴定,选线装置已获得实用新型专利,并已申报国家发明专利。


      “KA2003系列小电流接地电网单相接地故障选线装置”克服了第一代小电流选线产品存在的选线判据不充分,选线手段单一,不能适应各种复杂的接地故障类型和测量信号数据处理手段简单,不能从微弱的信号中准确提取出有用信息等诸多影响选线准确率的问题,将各种选线判据有机地集成为充分判据,并与多种数据处理算法和各种选线方法融为一体。构成了各种判据有效域优势互补,能适应变化多端的单相接地故障形态的多层次全方位的智能化选线系统。产品挂网运行的实践已经很清楚地证明:“KA2003系列小电流接地电网单相接地故障选线装置”是选线正确率达到100%的新一代小电流接地电网单相接地故障选线装置。


        KA2003-DH型专用嵌入式工控机是在KA2003-YH/PCI选线装置基础之上我公司与华北电力大学共同研发的新型小电流接地选线装置。装置采用4U机箱,整套设备集中、紧凑、密封性好、扩展性强、便于维护。前板配有5.7’TFT LCD真彩色液晶大屏幕显示器、功能按键。底板、主板、电源适用于工业环境,低功耗,没有旋转风扇,可靠性高。KA2003-DH型专用嵌入式工控机延续了KA2003-YH/PCI选线装置的优点,它的研制成功丰富了小电流接地选线装置的种类,满足了各行用户的不同需求。

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KA2003-DH系列小电流接地选线装置


1. 选线装置实时采集系统故障信号,应用多种选线方法进行综合选线,具体包括:智能群体比幅比相法、谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法、零序电流突变量法。装置通过粗糙集理论确定各种选线方法的有效域,根据故障信号特征自动对每一种选线方法得出的故障选线结果进行可信度量化评估,应用证据理论将多种选线方法融合到一起,最大限度地保证各种选线方法之间实现优势互补。为了避免故障信号受到干扰而导致误选,装置采用了连续选线方法,每隔一定时间(1秒)重新采集数据进行分析,只要故障没有消失,装置的选线计算就不停止。


2. 装置具有故障录波功能,可以提供故障前后的波形,包括故障发生前的一个周期和故障发生后五个周期的波形。可保存现场故障录波数据和选线结果20000次。


3. 装置具备跳闸功能,大容量触点可以直接接入跳闸回路,实现选线后的故障切除。也可与自动重合闸结合,实现选线后的自动消弧和进一步确认(可选功能)。


4. 装置具备消谐功能,能够消除1/3分频、1/2分频、基频、3倍频、5倍频的铁磁谐振(可选功能)。


5. 适用于中性点不接地、经消弧线圈接地等接地方式。适用于母线加装消弧装置的系统。适用于不同电压等级(66kV、35kV、20kV、10kV、6kV、3kV)的系统。


6. 装置能准确识别直接接地、经电阻接地、经弧光接地、间歇性弧光接地等复杂的故障类型,在现场工作人员的配合下可以解决不同线路两点同相接地故障问题。


7. 选线装置具有自检功能,死机自恢复功能。并能监视各线路出口处接地电容电流和各段母线零序电压。


8. 选线装置具有与远动装置的接口功能。可以提供遥信无源节点、标准RS232、485、422串口接口。装置采用标准CDT规约。


9. 装置根据各段母线的零序电压变化自动判断系统运行方式,即各段母线并列运行或是分段运行。


10. 装置能够对各条线路的瞬时接地和永久接地次数进行统计,为分析线路的运行状况提供依据。


11. 选线装置具有系统不平衡过滤功能,在不接地状态下装置实时监测各线路出口处不平衡电流,在系统发生接地时有效地将不平衡电流滤掉,从而保证选线的准确性。


12. 装置能够自动判断接入零序电压、电流信号的极性接反情况,保证选线的正确性。


13. 采用Windows CE操作系统,支持鼠标、键盘、以太网、USB,操作简单直观。


14. 超低功耗芯片,可靠性高,更适合工业级环境,板卡的模块化设计使维护变得更加简单。


15. 装置采用标准4U机箱,体积小便于多台组屏,节省投资。



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KA2003-DH系列小电流接地选线装置


装置适用于中性点不接地或经电阻、消弧线圈接地的小电流接地系统。可广泛用于电力系统的发电厂、变电站、水电站及化工、冶金、煤炭、铁路等大型厂矿企业的供电系统。


      KA2003-DH型小电流接地选线装置用于以下接地系统:

1. 中性点不接地系统。


      2. 中性点经消弧线圈接地系统。


      3. 中性点经高电阻接地系统。


      4. 母线上装有消弧装置(消弧柜)的小电流接地系统。


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KA2003-DH系列小电流接地选线装置


本装置采用多种方法进行故障选线,每种方法都针对信号的具体特点,不同方法之间具有互补性。
1. 智能群体比幅比相法
对于中性点不接地系统,比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位,故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相,若所有线路零序电流同相,则为母线接地。传统比幅比相方法在信号处理、抗干扰和有效域方面存在一定的缺陷。智能型的比幅比相方法采用Butterworth数字滤波器,对信号进行有效的数字滤波处理,提取出了更可靠的信号成分,提高了选线正确性。
2. 谐波比幅比相法
谐波比幅比相法的基本原理是:对于中性点经消弧线圈接地系统,谐波分量处于欠补偿状态。如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分,则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位,故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相;若所有线路零序电流同相,则为母线接地。谐波选线方法采用有效的数字滤波手段,提取出能量最高的谐波频带范围,避免了提取单一谐波频率而导致的误差。
3. 小波法
小波分析是一门现代信号处理理论与方法,它能有效地分析变化规律不确定和不稳定的随机信号,能够从信号中提取到局部化的有用成分。
利用小波提取单相接地故障暂态信号的选线思路近年来很受重视,国内外刊物上也见到几篇研究该方法的文献。但目前这些方法只停留在理论研究水平上,没有达到实用化程度,也没有应用实例。我们经过深入的理论研究和大量的实验分析与改进,实现了实用的小波选线方法。
小波选线方法利用单相接地故障产生的暂态电流和谐波电流作为选线判断的依据。由于小电流接地电网单相接地故障等值电路是一个容性通路,故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大。特别是发生弧光接地故障或间歇性弧光接地故障情况下,暂态电流含量更丰富,持续时间更长。暂态电流满足在故障线路上的数值等于在非故障线路上数值之和且方向相反的关系,可以用来选线。由于电网中的暂态信号呈随机性、局部性和非平稳性特点,因此利用暂态信息选线的主要困难是如何准确地提取有用的暂态信号、如何合理地表示信号并构造出能适应信号特点的选线判据。我们提出的小波选线方法很好地解决了这些问题,使暂态信号得到了充分利用。
小波选线方法的优点是:
第一、该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。
第二、该方法特别适应于故障状况复杂、故障波形杂乱的情况,这与稳态量选线方法形成优势互补。
4. 首半波法
小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流虽然很复杂,但是发生故障的最初半个周波内,一定满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点,因此可以通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线,该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。
5. 有功分量法、能量法
这两种方法的原理相同,对于中性点经消弧线圈接地系统,消弧线圈只能补偿零序电流的无功分量,不能补偿零序电流的有功分量,因此故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反,可以用这个特点进行选线。由于有功分量的含量较小,所以装置采用零序电流与零序电压的乘积,即零序能量来度量零序电流的有功分量,实际上是把有功分量进行了累加,零序能量最大的线路就是故障线路。
6. 突变量选线方法
对于中性点经消弧线圈接地系统,我们研究认为在所有选线方法中零序电流突变量法的适用范围更广、选线准确性更高。这需要增加变量控制器装置,如图5-1所示,在消弧线圈两侧并联电抗器和真空开关,电抗值为600Ω,通过单相真空开关控制投切。正常运行时并联电抗不投入运行,发生永久性接地故障后将并联电抗短时投入,持续5-10秒再断开,使零序电流发生5A的突变量(对应于金属性接地),这个突变的电流只会在故障线路中体现出来。因此利用这个投、切两次操作故障线路和非故障线路电流突变特征的差异可以选出故障线路。该方法同其它方法相结合,彻底地解决了消弧线圈接地电网的单相接地故障选线问题。如下图所示:
小电流接地选线装置变量控制器
 

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变量控制器


7. 有效域技术
对于不同的故障信号特征,各种选线方法都有一定的适用条件。当适用条件满足时,该选线方法选线结果一定正确,否则,选线结果可能出现错误。我们称选线方法能够可靠选线的适用条件为该方法的充分性条件,满足充分性条件的故障区域,称为该选线方法的有效域。
本装置通过粗糙集理论对每一种选线方法都界定了有效域,当一个故障落在某方法的有效域内时,该方法对该故障的选线结果一定是正确的,否则给这种方法的选线结果乘以一个系数w(0<w<1)。应用证据理论把这些信息组合起来,使最终选线结果反映了各种方法共同的支持点,选线结果非常可靠。
8. 连续选线技术
连续选线技术是针对小电流接地系统单相接地故障中故障信号微弱、容易受干扰的特点而采取的技术措施。该技术不完全依赖于一次判断的结果,而是综合考虑全过程的情况。装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算,直至故障消失,这样可以有效地排除少数几次误判。

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KA2003-DH系列小电流接地选线装置


1. 装置电源额定工作电压:交流220V,50Hz或直流220V。

2. 装置功耗:P<15W。

3. 接入装置的母线PT二次零序电压:3U0≤200V(交流有效值)。

4. 接入装置的线路CT二次零序电流:2mA≤3I0≤5A(交流有效值)。

5. 装置动作启动电压:交流1-100V可调(默认设置交流有效值15V)。

6. 零序电压测量精度:0.2%(相对引用误差)。

7. 零序电流测量精度:0.2%(相对引用误差)。

8. 装置完成一次综合判据选线时间:20-100ms可调。

9. 触点容量:报警,直流220V,0.5A;跳闸,直流220V,8A。

10. 同RTU和综自站通信方式:无源节点和串口 RS232、485、422、以太网;通信规约采用标准CDT规约。对于智能变电站可以实现IEC61850通信。


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KA2003-DH系列小电流接地选线装置


规  格

可选线路

母线段数

定货周期(天)

功能

备   注

KA2003-DH-16B

14

2

14

选线、综合接地报警、串口通讯

4U机箱、标准配置

KA2003-DH-32B

28

4

14

KA2003-DH-48B

42

6

14

KA2003-DH-16Y

14

2

14

选线、单独接地报警、串口通讯

4U机箱、远动配置

KA2003-DH-32Y

28

4

14

KA2003-DH-48Y

42

6

14

KA2003-DH-16T

14路跳闸

2

28

选线、跳闸、装置失电报警、串口通讯

 

4U机箱

 

KA2003-DH-32T

28路跳闸

4

28

KA2003-DH-48T

42路跳闸

6

28

KA2003-DH-16B/2X

14

2

28

选线、综合接地报警、串口通讯

4U机箱、具备

二次消谐功能

KA2003-DH-32B/4X

28

4

28

KA2003-DH-48B/6X

42

6

28

    说明:我公司可根据用户要求提供组屏方案。



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