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    小電流接地選線裝置
    2017-06-21 11:35127
    概述特點用途原理參數選型配置表

          

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    KA2003-DH系列小電流接地選線裝置


           小電流接地系統是指中性點不接地、經消弧線圈接地或經高阻接地方式的電力系統,國內大部分66kV及以下電網都采用這種接地方式。它的主要缺點是在發生單相接地故障時無法迅速確認問題出在哪一條線路上。由于這種故障引起的相電壓升高對系統的絕緣性能構成很大威脅,必須迅速查出故障線路并加以排除。


           80年代后期,華北電力大學楊以涵教授首先提出了群體比幅比相選線技術,并研制出了國內第一臺選線裝置。第一代選線產品在90年代前期曾在國內得到過廣泛地推廣應用。但是,由于早期選線理論和技術上的局限,第一代產品的靈敏度和準確率都不高,根據抽樣統計,至90年代后期有85%以上的在線產品都相繼退出了運行。


           1999年底國家電力公司、國家經貿委和中國電力企業聯合會聯合召開會議,共同起草了小電流接地選線裝置技術標準,并且共同確認了進一步研究選線技術在未來電網發展中的重要意義。


           北京丹華昊博電力科技有限公司研制生產的“KA2003系列小電流接地電網單相接地故障選線裝置”,是華北電力大學楊以涵教授“小電流接地選線課題組”近二十年來的技術積淀與結晶。該成果已通過國家電力公司組織的鑒定,選線裝置已獲得實用新型專利,并已申報國家發明專利。


          “KA2003系列小電流接地電網單相接地故障選線裝置”克服了第一代小電流選線產品存在的選線判據不充分,選線手段單一,不能適應各種復雜的接地故障類型和測量信號數據處理手段簡單,不能從微弱的信號中準確提取出有用信息等諸多影響選線準確率的問題,將各種選線判據有機地集成為充分判據,并與多種數據處理算法和各種選線方法融為一體。構成了各種判據有效域優勢互補,能適應變化多端的單相接地故障形態的多層次全方位的智能化選線系統。產品掛網運行的實踐已經很清楚地證明:“KA2003系列小電流接地電網單相接地故障選線裝置”是選線正確率達到100%的新一代小電流接地電網單相接地故障選線裝置。


            KA2003-DH型專用嵌入式工控機是在KA2003-YH/PCI選線裝置基礎之上我公司與華北電力大學共同研發的新型小電流接地選線裝置。裝置采用4U機箱,整套設備集中、緊湊、密封性好、擴展性強、便于維護。前板配有5.7’TFT LCD真彩色液晶大屏幕顯示器、功能按鍵。底板、主板、電源適用于工業環境,低功耗,沒有旋轉風扇,可靠性高。KA2003-DH型專用嵌入式工控機延續了KA2003-YH/PCI選線裝置的優點,它的研制成功豐富了小電流接地選線裝置的種類,滿足了各行用戶的不同需求。

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    KA2003-DH系列小電流接地選線裝置


    1.  選線裝置實時采集系統故障信號,應用多種選線方法進行綜合選線,具體包括:智能群體比幅比相法、諧波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法、零序電流突變量法。裝置通過粗糙集理論確定各種選線方法的有效域,根據故障信號特征自動對每一種選線方法得出的故障選線結果進行可信度量化評估,應用證據理論將多種選線方法融合到一起,最大限度地保證各種選線方法之間實現優勢互補。為了避免故障信號受到干擾而導致誤選,裝置采用了連續選線方法,每隔一定時間(1秒)重新采集數據進行分析,只要故障沒有消失,裝置的選線計算就不停止。


    2.  裝置具有故障錄波功能,可以提供故障前后的波形,包括故障發生前的兩個周期和故障發生后六個周期的波形??杀4娆F場故障錄波數據和選線結果1000次。


    3.  裝置具備跳閘功能,大容量觸點可以直接接入跳閘回路,實現選線后的故障切除。也可與自動重合閘結合,實現選線后的自動消弧和進一步確認(可選功能)。


    4.  裝置具備消諧功能,能夠消除1/3分頻、1/2分頻、基頻、3倍頻、5倍頻的鐵磁諧振(可選功能)。


    5.  適用于中性點不接地、經固定消弧線圈接地、經自動調諧式消弧線圈接地和經高阻接地等接地方式。適用于母線加裝消弧裝置的系統。適用于不同電壓等級(66kV、35kV、20kV、10kV、6kV、3kV)的系統。


    6.  裝置能準確識別直接接地、經電阻接地、經弧光接地、間歇性弧光接地等復雜的故障類型,在現場工作人員的配合下可以解決不同線路兩點同相接地故障問題。


    7.  選線裝置具有自檢功能,死機自恢復功能。并能監視各線路出口處接地電容電流和各段母線零序電壓。


    8.  選線裝置具有與遠動裝置的接口功能??梢蕴峁┻b信無源節點、標準RS232、485串口及RJ網口。裝置支持標準CDT規約、Modbus規約、103規約及IEC61850規約。


    9.  裝置根據各段母線的零序電壓變化自動判斷系統運行方式,即各段母線并列運行或是分段運行。


    10. 裝置能夠對各條線路的瞬時接地和永久接地次數進行統計,為分析線路的運行狀況提供依據。


    11. 選線裝置具有系統不平衡過濾功能,在不接地狀態下裝置實時監測各線路出口處不平衡電流,在系統發生接地時有效地將不平衡電流濾掉,從而保證選線的準確性。


    12. 裝置能夠自動判斷接入零序電壓、電流信號的極性接反情況,保證選線的正確性。


    13. 采用Linux操作系統,操作簡單直觀。


    14. 支持鼠標、鍵盤、以太網、USB。


    15. 超低功耗芯片更適合工業級環境,板卡的模塊化設計使維護變得更加簡單。


    16. 裝置采用標準4U機箱,體積小便于多臺組屏,節省投資。



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    KA2003-DH系列小電流接地選線裝置


    裝置適用于中性點不接地或經電阻、消弧線圈接地的小電流接地系統??蓮V泛用于電力系統的發電廠、變電站、水電站及化工、冶金、煤炭、鐵路等大型廠礦企業的供電系統。


          KA2003-DH型小電流接地選線裝置用于以下接地系統:

    1. 中性點不接地系統。


          2. 中性點經消弧線圈接地系統。


          3. 中性點經高電阻接地系統。


          4. 母線上裝有消弧裝置(消弧柜)的小電流接地系統。


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    KA2003-DH系列小電流接地選線裝置


    本裝置采用多種方法進行故障選線,每種方法都針對信號的具體特點,不同方法之間具有互補性。
    1. 智能群體比幅比相法
    對于中性點不接地系統,比較母線的零序電壓和所有線路零序電流的幅值和相位,故障線路零序電流相位應滯后零序電壓90°并與正常線路零序電流反相,若所有線路零序電流同相,則為母線接地。傳統比幅比相方法在信號處理、抗干擾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數字濾波器,對信號進行有效的數字濾波處理,提取出了更可靠的信號成分,提高了選線正確性。
    2. 諧波比幅比相法
    諧波比幅比相法的基本原理是:對于中性點經消弧線圈接地系統,諧波分量處于欠補償狀態。如果線路零序電流中含有豐富的諧波成分,則比較所有線路零序電流諧波分量的幅值與相位,故障線路零序電流幅值較大且相位應與正常線路零序電流反相;若所有線路零序電流同相,則為母線接地。諧波選線方法采用有效的數字濾波手段,提取出能量最高的諧波頻帶范圍,避免了提取單一諧波頻率而導致的誤差。
    3. 小波法
    小波分析是一門現代信號處理理論與方法,它能有效地分析變化規律不確定和不穩定的隨機信號,能夠從信號中提取到局部化的有用成分。
    利用小波提取單相接地故障暫態信號的選線思路近年來很受重視,國內外刊物上也見到幾篇研究該方法的文獻。但目前這些方法只停留在理論研究水平上,沒有達到實用化程度,也沒有應用實例。我們經過深入的理論研究和大量的實驗分析與改進,實現了實用的小波選線方法。
    小波選線方法利用單相接地故障產生的暫態電流和諧波電流作為選線判斷的依據。由于小電流接地電網單相接地故障等值電路是一個容性通路,故障的突然作用在電路中產生的暫態電流通常很大。特別是發生弧光接地故障或間歇性弧光接地故障情況下,暫態電流含量更豐富,持續時間更長。暫態電流滿足在故障線路上的數值等于在非故障線路上數值之和且方向相反的關系,可以用來選線。由于電網中的暫態信號呈隨機性、局部性和非平穩性特點,因此利用暫態信息選線的主要困難是如何準確地提取有用的暫態信號、如何合理地表示信號并構造出能適應信號特點的選線判據。我們提出的小波選線方法很好地解決了這些問題,使暫態信號得到了充分利用。
    小波選線方法的優點是:
    第一、該方法對中性點不接地和中性點經消弧線圈接地的電網都適用。
    第二、該方法特別適應于故障狀況復雜、故障波形雜亂的情況,這與穩態量選線方法形成優勢互補。
    4. 首半波法
    小電流接地電網單相接地故障產生的暫態電流雖然很復雜,但是發生故障的最初半個周波內,一定滿足故障線路零序電流與正常線路零序電流極性相反的特點,因此可以通過比較首半波的零序電流極性進行故障選線,該方法對中性點不接地和中性點經消弧線圈接地的電網都適用。
    5. 有功分量法、能量法
    這兩種方法的原理相同,對于中性點經消弧線圈接地系統,消弧線圈只能補償零序電流的無功分量,不能補償零序電流的有功分量,因此故障線路的零序電流的有功分量與正常線路極性相反,可以用這個特點進行選線。由于有功分量的含量較小,所以裝置采用零序電流與零序電壓的乘積,即零序能量來度量零序電流的有功分量,實際上是把有功分量進行了累加,零序能量最大的線路就是故障線路。
    6. 突變量選線方法
    對于中性點經消弧線圈接地系統,我們研究認為在所有選線方法中零序電流突變量法的適用范圍更廣、選線準確性更高。這需要增加變量控制器裝置,如圖5-1所示,在消弧線圈兩側并聯電抗器和真空開關,電抗值為600Ω,通過單相真空開關控制投切。正常運行時并聯電抗不投入運行,發生永久性接地故障后將并聯電抗短時投入,持續5-10秒再斷開,使零序電流發生5A的突變量(對應于金屬性接地),這個突變的電流只會在故障線路中體現出來。因此利用這個投、切兩次操作故障線路和非故障線路電流突變特征的差異可以選出故障線路。該方法同其它方法相結合,徹底地解決了消弧線圈接地電網的單相接地故障選線問題。如下圖所示:
    小電流接地選線裝置變量控制器
     

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    變量控制器


    7. 有效域技術
    對于不同的故障信號特征,各種選線方法都有一定的適用條件。當適用條件滿足時,該選線方法選線結果一定正確,否則,選線結果可能出現錯誤。我們稱選線方法能夠可靠選線的適用條件為該方法的充分性條件,滿足充分性條件的故障區域,稱為該選線方法的有效域。
    本裝置通過粗糙集理論對每一種選線方法都界定了有效域,當一個故障落在某方法的有效域內時,該方法對該故障的選線結果一定是正確的,否則給這種方法的選線結果乘以一個系數w(0<w<1)。應用證據理論把這些信息組合起來,使最終選線結果反映了各種方法共同的支持點,選線結果非??煽?。
    8. 連續選線技術
    連續選線技術是針對小電流接地系統單相接地故障中故障信號微弱、容易受干擾的特點而采取的技術措施。該技術不完全依賴于一次判斷的結果,而是綜合考慮全過程的情況。裝置在故障沒有消失的情況下每隔1秒鐘重復進行選線計算,直至故障消失,這樣可以有效地排除少數幾次誤判。

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    KA2003-DH系列小電流接地選線裝置


    1. 裝置電源額定工作電壓:交流220V,50Hz或直流220V。

    2. 裝置功耗:P<15W。

    3. 接入裝置的母線PT二次零序電壓:3U0≤200V(交流有效值)。

    4. 接入裝置的線路CT二次零序電流:2mA≤3I0≤5A(交流有效值)。

    5. 裝置動作啟動電壓:交流1-100V可調(默認設置交流有效值15V)。

    6. 零序電壓測量精度:0.2%(相對引用誤差)。

    7. 零序電流測量精度:0.2%(相對引用誤差)。

    8. 裝置完成一次綜合判據選線時間:20-100ms可調。

    9. 觸點容量:報警,直流220V,0.5A;跳閘,直流220V,8A。

    10. 同RTU和綜自站通信方式:無源節點和串口 RS232、485、422、以太網;通信規約采用標準CDT規約。對于智能變電站可以實現IEC61850通信。


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    KA2003-DH系列小電流接地選線裝置


      可選線路母線段數定貨周期功能  
    KA2003-DHVI-16B14271.選線;
    2.綜合接地報警;
    3.串口或網口通信。
    4U機箱、標準配置
    KA2003-DHVI-32B2847
    KA2003-DHVI-48B4267
    KA2003-DHVI-16Y1427

    1.選線;

    2.單獨接地報警;
    3.串口或網口通信。

    4U機箱、遠動配置
    KA2003-DHVI-32Y2847
    KA2003-DHVI-48Y4267
    KA2003-DHVI-16T14271.選線;
    2.跳閘;
    3.綜合接地報警;
    4.串口或網口通信。
    4U機箱、跳閘配置
    KA2003-DHVI-32T2847
    KA2003-DHVI-48T4267
    KA2003-DHVI-16B/2X14271.選線;
    2.二次消諧;
    3.綜合接地報警;
    4.串口或網口通信。
    4U機箱、二次消諧配置
    KA2003-DHVI-32B/4X2847
    KA2003-DHVI-48B/6X4267
    KA2003-DHVI-32T/N24271.選線;
    2.判相別;
    3.判PT斷線;
    4.跳閘、輪切、后加速跳閘;
    5.綜合接地報警;
    6.串口或網口通信。
    4U機箱、跳閘、輪切、后加速配置(南網配置)
    KA2003-DHVI-48T/N3247
    說明:我公司可根據用戶要求提供組屏方案。以上訂貨周期為單裝置訂貨周期,含組屏供貨周期預計15天。



        說明:我公司可根據用戶要求提供組屏方案。



    序號項目名稱規格特點
    1機箱標準4U便于安裝
    2顯示屏5.7寸TFT LCD全彩液晶
    3操作系統Linux系統 安全、穩定
    4CPU32位RAM芯片,主頻1G運算速度快
    5存儲器NAND FLASH 1G存儲容量大
    6內存DDR3 512M內存容量大
    7AD芯片ADS8555  16BIT采樣頻率6kHZ
    8網口4個百兆級
    9對時支持B碼對時及網絡對時對時精度<1ms;24小時守時精度誤差小于±5s


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