小电流接地选线装置
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小电流接地选线装置
2020-09-18 09:05127
概述参数功能原理选型

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是华北电力大学(北京)和辽宁省电力有限公司共同投资创建的高新技术企业。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型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。


工作电源

a) 额定电压:直流220V/110V;交流220V;

b) 允许偏差:-20%~+15%;

c) 波纹系数:不大于5%。


交流回路

a) 交流电流In:5A或1A;

b) 交流电压Un:100V;

c) 频率:50Hz。


功率消耗

a) 电源回路:正常工作时<20W,动作时<30W;

b) 交流电压回路:额定电压为100V时,每相<1VA;

c) 交流电流回路:额定电流为1A时,每相<0.5VA;额定电流为5A时,每相<1VA。


开入电压

弱电开入DC24V,强电开入DC220V或DC110V。


通讯规约

通讯规约支持:DL451-91(CDT)、DLT 860(IEC61850)、Modbus、DL/T634-5-101、DL/T634-5-103。


硬接点信息

硬接点信号:接地告警、接地保护动作、谐振告警、装置异常告警、直流电源消失告警。


操作系统

操作系统:Linux操作系统。


选线功能

装置具备接地选线功能,当系统发生单相接地时,装置能够根据设置选出1~3条故障支路,并显示接地线路及母线名称(编号),接地消失后自动复归。


跳(合)闸功能

装置具备接地保护跳(合)闸功能,跳(合)闸功能可接入保护跳(合)闸回路实现。装置的跳(合)闸功能投退和延时可按线路独立整定。


轮切(试漏)功能

装置具备轮切(试漏)功能,当选线跳闸失败后可直接启动轮切功能来跳闸切除故障线路。当保护灵敏度不足时(选线保护定值> 3U0 >轮切定值)可经延时来启动轮切功能(长时限轮切)。该功能可投退,延时可整定,各线路是否参与轮切可独立整定。轮切(试漏)策略可整定,具备固定轮切与自动轮切两种模式。


后加速跳闸功能

装置具备后加速跳闸功能,当选线跳闸成功而重合于永久性故障时(若线路重合闸投入),装置可加速跳闸切除该故障线路,该功能可投退。


双通道保护功能

装置的零序电压采样回路使用双A/D或双通道结构,可以防止单一A/D损坏引发的装置误动。


判相功能

装置具有接地相判别功能,可准确判断出接地故障相。


PT断线判断功能

装置具有PT断线判断功能,可判断出PT一次断线及PT二次断线。


铁磁谐振报警功能

装置具有铁磁谐振报警功能,系统发生铁磁谐振时,装置能准确识别,并发铁磁谐振告警信号。


串联谐振报警功能

装置具有串联谐振报警功能,系统发生串联谐振时,装置能准确识别,并发串联谐振告警信号。


故障统计功能

装置具备对各条线路的瞬时性接地和永久性接地次数进行统计功能,为分析线路的运行状况提供依据。


运行工况自适应功能

装置能够适应现场运行工况变化,如分段开关、环网结构的联络开关位置变化,保证选线装置的正确动作。


打印功能

装置具有就地打印功能,支持定值、事件记录、故障录波打印。


自检功能

装置具有在线自动检测功能,在正常运行期间,装置中单一电子元件损坏时(出口继电器除外),不误动并能发出装置异常信号。


故障模拟功能

装置能够模拟单相接地故障信号输出,便于联调测试。


故障录波功能

装置具有故障录波功能,当系统发生单相接地故障时,录取故障发生前40ms和故障发生后120ms的数据,首次选线跳闸时刻前40ms和首次选线跳闸时刻后120ms的数据,录波分辨率为每周波120点;录波文件的记录格式采用GB/T 22386定义的格式(以下简称COMTRADE99),支持通过以太网口和调试接口等方式提取录波文件。


通讯功能

装置采用符合DL/T 860变电站通信网络和系统(IEC 61850)、《继电保护信息系统主站-子站DL/T860工程实施规范》规约与变电站自动化系统及远动设备通信。


对时功能

装置具备对时功能(包含B码对时和网络对时),误差不大于1毫秒。如全部对时信号消失则采用选线装置自身时钟,24小时误差不大于±5秒。


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。

智能群体比幅比相法

智能群体比幅比相法的基本原理: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。

谐波比幅比相法

谐波比幅比相法的基本原理: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。

小波法

小电流接地电网单相接地故障暂态情况下的等值电路是一个近似容性的回路,暂态电流通常很大,特别是发生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。暂态电流具有故障线路与非故障线路方向相反的关系,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。 小波分析是一门现代信号处理理论与方法,能有效地分析变化规律不确定和不稳定的随机信号,能够从非平稳信号中提取到局部化的有用成分。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。小波选线方法能够从单相接地故障产生的暂态电流中有效提取特征信息,作为选线判断的依据,使暂态电流得到了充分利用。 小波选线方法的优点: 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、该方法特别适应于间歇性电弧接地情况。

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。

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。

突变量法(消弧线圈并联中电阻选线)

如图所示,在消弧线圈两侧并联中电阻或电抗器,阻值为132Ω,通过单相真空开关控制投切。正常运行时中电阻或电抗不投入运行,发生永久性接地故障后将中电阻或电抗短时投入,持续0.5~2秒再断开,使零序电流发生50A的突变 (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。

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66kV及以下调匝式消弧线圈并联中电阻成套装置

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。

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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说明:我公司可根据用户要求提供组屏方案。



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