分布式小电流接地选线装置
简 介
一．概述
我国10-35KV中压系统是电网的主要组成部分，一般由35KV变电站和110KV变电站的10KV、35KV母线构成，主供城乡配电网，大部分采用中性点不接地方式。由于中性点不接地故障电流小，接地时并不破坏系统电压的对称性，对供电设备不造成很大的危害，允许故障线路继续运行一段时间，不影响正常供电，但是单相接地故障如果不做及时处理，由于非故障相的两相对地的电压升高，可能引起绝缘薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响电网安全运行。由于在电力系统中，线路接地故障占总故障的70％以上，短路故障也多为单相接地演变而成多相接地所形成。因此绝缘监察对电网安全运行至关重要，按GB50062-92<<电力装置的继电保护和自动装置设计规范>>要求，单相接地故障发生时，应配保护装置，也就是说，当发生第一次单相接地故障时，必须正确及时地把故障线路检测出来加以切除。
在我国，从20世纪80年代起就开始研制小电流接地自动选线装置，提出了各种选线原理、并开发出相应的装置。20世纪90年代以来选线装置在全国电力系统得到了推广应用。但由于故障特征不明显，使得迅速、准确地指示接地线路有一定的难度，因此单相接地选线一直是继电保护领域未彻底解决的一个难题。
襄樊科能公司在湖北省电力公司和襄樊供电公司从科研资金、技术信息和试验设备等方面的大力支持下，从上世纪80年代末组织了一批在电力系统长期从事发、配电工作的工程技术人员，开展了近20年的研究工作，对国内外这类装置选线不可靠的原因，进行了深入细致地分析，实地调查了很多变电站、开关站，掌握了大量的运行数据，发现了各种理论在使用过程中存在的问题。总结出了接地状态时，电流、电压和各种干扰信号的变化规律，根据“模糊理论”的原理，综合采用了“首半波”、“无功功率方向”、“谐波电流的方向和大小”等多种原理和方法。通过采集接地状态时多种数据与运行经验相结合，运用模糊理论和计算机技术，采用逻辑关系和模糊推论相结合的方法自主开发了独特的算法程序；在硬件方面选用了从美国进口的大规模集成电路和单片机；结构上是分布式网络结构，多位处理器同时工作，实现了实时跟踪，多种数据同步采集和运算处理，及时发布准确的结果。同时，还研制成功了与单相接地保护装置配套的具有高精度和高灵敏度的LXMZ-10系列母线式零序电流互感器和电缆式零序电流互感器、钳式电缆用零序电流互感器，从多方面保证了保护选线的可靠性。从1989年开发成功第一代选线装置，于1993年通过了水利电力部低压电器质量检验测试中心的检验测试；并在华中网局和湖北省电力工业局的共同组织下召开了技术成果鉴定会，得到了与会三十多位专家、工程师的好评。该项目的主要技术人员又于07年对该装置进行了全面升级，保护选线的可靠性得到了进一步提高，从早期30-40﹪的选线准确率，提高到现在的98﹪以上；既解决了中性点完全不接地系统的保护选线；又解决了中性点经消弧线圈接地系统的保护选线；还能够满足4段母线组合或分段运行时，多条线路同时发生接地时的保护选线；当接地时的过渡电阻较高或系统有谐振发生时，也能保证准确无误。现已在一百多座变电站安装使用了这种装置，从用户反馈的使用情况来看，效果很好，满足了电力系统对可靠性的要求，具有世界领先水平。因此，从根本上解决了小接地电流系统单相接地保护选线可靠性差的世界性难题，为提高电力系统的自动化水平作出了创新性的贡献。
二．科能DJDX-08型单相接地选线装置的构成
1.该装置的系统结构如图一所示：
该装置的结构特点是采用分布式的网络结构，由一台选线主机和若干台信号采集分支器以及若干台零序电流互感器组成，其中信号采集分支器根据不同型号的匹配关系可以带一套至三套零序电流互感器。该装置最大选线回路数可达90路，完全可以满足大多数变电站10KV系统总回路数的要求。
2.科能接地选线的主要特点：
①分布式结构：由于每只分支器都有一个单片机（工业级小电脑），其作用是对来自于零序电流互感器的信号进行预处理，处理完的信息再送选线主机，从而大大减轻了主机的负担，提高了选线的效率和时效性。
②多重判据综合选线：综合采用了“首半波”、“无功功率方向”、“谐波电流的方向和大小”、“小波分析法”等多种原理和方法，通过采集接地状态时多种数据与多年运行经验相结合，运用模糊推论的方法，自主开发了独特的算法程序。
③高精度零序电流互感器：针对接地选线特点和要求，公司开发了高精度零序电流互感器并提出了比一般零序电流互感器更多的技术要求，零序电流互感器相对精度为0.2级，远高于一般企业的0.5级，我们知道小电流系统的最大难题之一就是接地电流小，信号微弱，如果互感器精度不高、误差范围就会大于有效信号，造成误判。
④安装调试更简洁：由于采用分布式结构，主机与分支器之间只需一根通讯电缆连接就可以了，节省了安装费用；避免了传统的选线装置需要把每只零序电流互感器的信号电缆线放到主控室接入主机、安装工作量大、并且主机上连接的线越多以后出现问题的机率就越大、维护量大、影响美观的毛病。
三．功能要求
当被测系统发生单相接地故障时：
1、装置能自动判断并显示故障线路的编号；
2、显示故障相线（A、 B或C相）；
3、对故障持续时间显示记录；
4、音响报警；
5、故障消除后主机自动复位；
6、自动或手动打印故障记录；
7、可记忆保存128次接地信息，掉电记录不丢失；
8、信息远传的方式：采用RS485或继电器接点无源输出与综自或遥信遥测装置连接；
9、自检功能：待机状态下，主机每2分钟自检一次；
10、程序自恢复：当设备遇到强干扰死机时，看门狗能够自动复位、程序重新运行；
11、待机状态：显示时钟、日历。
四、主要技术指标
1、当发生接地故障时，判断选择故障线路的时间不超过0.2秒，
准确率达到98﹪以上；
2、分支器检测接地信号的灵敏电流不大于0.1mA；
3、零序电流互感器相对精度：0.2级；
4、主机工作电源：AC/DC 220 V±20%，静态功耗小于3W；
5、分支器工作电源：12 V±20%，功耗小于1W/只;
5、时钟精度：24小时±1秒；
6、使用环境：户内；空气温度-10℃—＋55℃，相对湿度小于90﹪；
五、资质材料
1、该项目为国家科技部创新基金支持项目。
立项代码：09C26214204814
2、该技术已获国家实用新型技术专利。
专利号：ZL200820241087.1
襄阳科能机电设备有限公司www.xfkn.com
电话/传真：0710-3089206
公司地址：襄阳市高新区邓城大道49号国际创新产业基地
