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    小電流接地選線裝置
    2020-09-18 09:05127
    概述參數功能原理選型

    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是華北電力大學(北京)和遼寧省電力有限公司共同投資創建的高新技術企業。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型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。


    工作電源

    a) 額定電壓:直流220V/110V;交流220V;

    b) 允許偏差:-20%~+15%;

    c) 波紋系數:不大于5%。


    交流回路

    a) 交流電流In:5A或1A;

    b) 交流電壓Un:100V;

    c) 頻率:50Hz。


    功率消耗

    a) 電源回路:正常工作時<20W,動作時<30W;

    b) 交流電壓回路:額定電壓為100V時,每相<1VA;

    c) 交流電流回路:額定電流為1A時,每相<0.5VA;額定電流為5A時,每相<1VA。


    開入電壓

    弱電開入DC24V,強電開入DC220V或DC110V。


    通訊規約

    通訊規約支持:DL451-91(CDT)、DLT 860(IEC61850)、Modbus、DL/T634-5-101、DL/T634-5-103。


    硬接點信息

    硬接點信號:接地告警、接地保護動作、諧振告警、裝置異常告警、直流電源消失告警。


    操作系統

    操作系統:Linux操作系統。


    選線功能

    裝置具備接地選線功能,當系統發生單相接地時,裝置能夠根據設置選出1~3條故障支路,并顯示接地線路及母線名稱(編號),接地消失后自動復歸。


    跳(合)閘功能

    裝置具備接地保護跳(合)閘功能,跳(合)閘功能可接入保護跳(合)閘回路實現。裝置的跳(合)閘功能投退和延時可按線路獨立整定。


    輪切(試漏)功能

    裝置具備輪切(試漏)功能,當選線跳閘失敗后可直接啟動輪切功能來跳閘切除故障線路。當保護靈敏度不足時(選線保護定值> 3U0 >輪切定值)可經延時來啟動輪切功能(長時限輪切)。該功能可投退,延時可整定,各線路是否參與輪切可獨立整定。輪切(試漏)策略可整定,具備固定輪切與自動輪切兩種模式。


    后加速跳閘功能

    裝置具備后加速跳閘功能,當選線跳閘成功而重合于永久性故障時(若線路重合閘投入),裝置可加速跳閘切除該故障線路,該功能可投退。


    雙通道保護功能

    裝置的零序電壓采樣回路使用雙A/D或雙通道結構,可以防止單一A/D損壞引發的裝置誤動。


    判相功能

    裝置具有接地相判別功能,可準確判斷出接地故障相。


    PT斷線判斷功能

    裝置具有PT斷線判斷功能,可判斷出PT一次斷線及PT二次斷線。


    鐵磁諧振報警功能

    裝置具有鐵磁諧振報警功能,系統發生鐵磁諧振時,裝置能準確識別,并發鐵磁諧振告警信號。


    串聯諧振報警功能

    裝置具有串聯諧振報警功能,系統發生串聯諧振時,裝置能準確識別,并發串聯諧振告警信號。


    故障統計功能

    裝置具備對各條線路的瞬時性接地和永久性接地次數進行統計功能,為分析線路的運行狀況提供依據。


    運行工況自適應功能

    裝置能夠適應現場運行工況變化,如分段開關、環網結構的聯絡開關位置變化,保證選線裝置的正確動作。


    打印功能

    裝置具有就地打印功能,支持定值、事件記錄、故障錄波打印。


    自檢功能

    裝置具有在線自動檢測功能,在正常運行期間,裝置中單一電子元件損壞時(出口繼電器除外),不誤動并能發出裝置異常信號。


    故障模擬功能

    裝置能夠模擬單相接地故障信號輸出,便于聯調測試。


    故障錄波功能

    裝置具有故障錄波功能,當系統發生單相接地故障時,錄取故障發生前40ms和故障發生后120ms的數據,首次選線跳閘時刻前40ms和首次選線跳閘時刻后120ms的數據,錄波分辨率為每周波120點;錄波文件的記錄格式采用GB/T 22386定義的格式(以下簡稱COMTRADE99),支持通過以太網口和調試接口等方式提取錄波文件。


    通訊功能

    裝置采用符合DL/T 860變電站通信網絡和系統(IEC 61850)、《繼電保護信息系統主站-子站DL/T860工程實施規范》規約與變電站自動化系統及遠動設備通信。


    對時功能

    裝置具備對時功能(包含B碼對時和網絡對時),誤差不大于1毫秒。如全部對時信號消失則采用選線裝置自身時鐘,24小時誤差不大于±5秒。


    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。

    智能群體比幅比相法

    智能群體比幅比相法的基本原理: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。

    諧波比幅比相法

    諧波比幅比相法的基本原理: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。

    小波法

    小電流接地電網單相接地故障暫態情況下的等值電路是一個近似容性的回路,暫態電流通常很大,特別是發生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。暫態電流具有故障線路與非故障線路方向相反的關系,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。 小波分析是一門現代信號處理理論與方法,能有效地分析變化規律不確定和不穩定的隨機信號,能夠從非平穩信號中提取到局部化的有用成分。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。小波選線方法能夠從單相接地故障產生的暫態電流中有效提取特征信息,作為選線判斷的依據,使暫態電流得到了充分利用。 小波選線方法的優點: 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、該方法特別適應于間歇性電弧接地情況。

    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。

    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。

    突變量法(消弧線圈并聯中電阻選線)

    如圖所示,在消弧線圈兩側并聯中電阻或電抗器,阻值為132Ω,通過單相真空開關控制投切。正常運行時中電阻或電抗不投入運行,發生永久性接地故障后將中電阻或電抗短時投入,持續0.5~2秒再斷開,使零序電流發生50A的突變 (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。

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    66kV及以下調匝式消弧線圈并聯中電阻成套裝置

    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?。

    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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    說明:我公司可根據用戶要求提供組屏方案。



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