LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置

LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置说明书11概述LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置是我公司最新研制的第二代智能选线装置，它能迅速准确地查找中性点不接地系统、中性点经电阻接地系统、中性点经消弧线圈接地系统的接地线路。本装置以美国Atmel公司的精简指令集(RISC)单片微控制器为采样运算、逻辑判断和控制中心（CPU），以点阵液晶显示器（LCD）、信号指示灯、触摸按键及RS485现场通讯总线为人机接口，配以智能化的软件，技术和原理先进，使用灵活方便，选线准确，运行可靠。可记忆母线和出线接地信息，并配置通信接口把各种故障信息传送至有关部门，为现场运行管理提供了方便。2型号说明LJWXJ□表2-1设计序号配置外型尺寸宽×高×深(mm)开孔尺寸宽×高(mm)线路数通讯跳闸1212无无483×180×288444×17912Y12有无483×180×288444×17912T12无有483×180×288444×17912TY12有有483×180×288444×1792828无无483×180×288444×17928Y28有无483×180×288444×17928T28无有483×180×288444×17928TY28有有483×180×288444×1794444无无483×180×288444×17944Y44有无483×180×288444×179设计代码接地选线装置小电流系统微机型云南立京科技有限公司简称LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置说明书2表2－1（续）设计序号配置外型尺寸宽×高×深(mm)开孔尺寸宽×高(mm)线路数通讯跳闸44T44无有483×180×288(两台)444×179(两台)44TY44有有483×180×288(两台)444×179(两台)6060无无483×180×288444×17960Y60有无483×180×288444×17960T60无有483×180×288(两台)444×179(两台)60TY60有有483×180×288(两台)444×179(两台)3使用条件3.1户内使用，并且室内通风良好。3.2海拔高度≤5Km。3.3环境温度-15～+50℃。3.4相对湿度≤95%。3.5大气压力80～110Kpa。3.6周围介质无导电尘埃与导致金属或绝缘损坏的腐蚀性气体、霉菌等。4技术参数4.1工作电源DC/AC220V(-20%～+10%)4.2功耗4.2.1电源回路DC220V≤30W或AC220V≤30W4.2.2交流电压回路≤1VA。4.2.3交流电流回路≤1VA。4.3交流额定电压100V。4.4交流额定电流5A。4.5跳闸出口容量5A。4.6上述部分参数可以根据用户要求特制。LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置说明书35装置特点5.1采用美国Atmel公司精简指令集(RISC)单片微控制器系列CPU，数据采集、运算、逻辑判断、控制输出等速度快，精度高，自带“看门狗”(Watchdog)电路，抗干扰、自检及自恢复等能力强。5.2采用128×64点阵液晶显示器(LCD)，全中文化，显示信息丰富。5.3智能化软件技术，原理先进，性能稳定，安全可靠。5.4实时显示系统日历、时钟和四段母线零序电压的有效值。5.5可以迅速准确地判别母线或出线接地。5.6对母线和出线接地故障均可给出告警信号并显示、保存有关信息。5.7有记忆功能，可存储30次最近发生的故障信息，掉电后不丢失。5.8通过菜单提示和面板按键整定，调试和维护简单、方便。5.9可配置接地保护自动跳闸。5.10硬件、软件冗余设计，抗干扰能力强。5.11适用于各种电压等级的中性点不接地系统、中性点经电阻接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。5.12配置通信接口把各种故障信息传送至有关部门，适用于无人值守变电站。5.13铝合金机箱，后插拔结构，现场调试灵活方便。5.14采用可插拔接线端子，质优耐用，接线可靠。LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置说明书46工作原理6.1小接地电流系统概述在中性点非直接接地电网中通常有以下三种方式，即中性点不接地方式；经消弧线圈接地方式；经电阻接地方式，此类系统在发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压基本保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许再继续运行1～2小时，而不必立即跳闸，这是采用中性点非直接接地运行的主要优点，但是在单相接地后，其他两相的对地电压要升高3倍，对设备的绝缘造成了威胁，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起全系统过电压。为了防止故障的进一步扩大，应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。因此，在单相接地时，一般只要求选择性地发出信号，而不必跳闸。但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。另外一种情况是，当中性点非直接接地系统发生单相接地故障时，接地点将通过接地线路对应电压等级电网的全部对地电容电流。如果此电容电流相当大，就会在接地点产生间歇性电弧，引起过电压，从而使非故障相对地电压极大增加。在电弧接地过电压的作用下，可能导致绝缘损坏，造成两点或多点的接地短路，使事故扩大。为此，我国采取的措施是：当各级电压电网单相接地故障时，如果接地电容电流超过一定数值(35kV电网为10A，10kV电网为20A，3～6kV电网为30A)，就在中性点装设消弧线圈，其目的是利用消弧线圈的感性电流来补偿接地故障时的容性电流，就可以减少流经故障点的电流，以致自动熄弧，保证继续供电。该接地方式因电网发生单相接地的故障是随机的，造成单相接地保护装置动作情况复杂，寻找故障点比较难。消弧线圈采用无载分接开关，靠人工凭经验操作比较难实现过补偿。消弧线圈本身是感性元件，与对地电容构成谐振回路，在一定条件下能发生谐振过电压，给继电保护的功能实现增加了困难。所以当电缆线路较长、系统电容电流较大时，也可以采用经电阻接地方式，即中性点与大地之间接入一定阻值的电阻。该电阻与系统对地电容构成并联回路，由于电阻是耗能元件，也是电容电荷释放元件和谐振的阻压元件，对防止谐振过电压和间歇性电弧接地过电压，有一定优越性。中性点经电阻接地的方式有高电阻接地、中电阻接地、低电阻接地等三种方式。这三种电阻接地方式各有优缺点，要根据具体情况选定。6.2三种接地方法的特点6.2.1中性点不接地系统的特点：①在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压。LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置说明书5②在非故障相的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的方向为由母线流向出线，即零序电流超前零序电压90°。③在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线，即零序电压超前零序电流90°。6.2.2中性点经消弧线圈接地系统的特点：①当采用完全补偿方式时，流经故障线路和非故障线路的零序电流都是本身的电容电流，电容性无功功率的实际方向都是由母线流向出线，在这种情况下，利用稳态零序电流的大小和功率方向都无法判断出哪一条线路上发生了故障。②当采用过补偿方式时，流经故障线路的零序电流将大于本身的电容电流，而电容性无功功率的实际方向仍然是由母线流向线路，和非故障线路的方向一样，在这种情况下，首先就不能用功率方向来判断故障线路；其次由于过补偿度不大，也很难利用零序电流大小的不同来找出故障线路。6.2.3中性点经电阻接地系统的特点：①可以有效地抑制弧光接地过电压。这对运行多年的、设备绝缘弱点较多的老电网，或具有直配发电机的电网，或绝缘较低的电缆网络，均有提高运行安全可靠性的明显作用。②可以降低设备绝缘水平，提高经济效益。对于电缆、干式变压器等投资较高的设备，降低绝缘水平的经济效益十分明显。③运行方式灵活。为提高城市电网的供电可靠性，不少用电线路及用户常由多路电源供电，在线路切换时，往往会改变系统的电容电流，从而影响消弧线圈的调谐方式，而采用中性点经电阻接地方式，则无此弊病。④发生永久接地时，能迅速切除故障，具有明显的安全性。可以防止间隙性电弧接地过电压和谐振过电压等对设备的损害。6.3本装置选线原理6.3.1中性点不接地系统的选线原理装置实时检测所有在线的PT开口三角电压，即母线零序电压，和各段母线上所带出线的零序电流，运用DFT算法计算出母线零序电压和出线零序电流的大小和相位，通过判断零序电压的大小、零序电流的大小、及各量之间的相位关系，运用“多重判据”、“突变筛选”等算法，确保了选线的准确，并可以排除最大可能的错误。LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置说明书6具体过程如下：装置检测到某段母线的零序电压大于该段母线设置的故障启动电压时，随即检测该段母线上所带出线的零序电流大小，并从中选择3个最大电流，与其他相对较小的电流作比较，看有无相应的大小关系，接着比较其相位，将初步确定的出线再与母线比较相位，看是否满足不接地系统的相位关系。即零序电压超前零序电流90°时，选出线；反之，则选母线。6.3.2中性点经消弧线圈接地系统的选线原理经消弧线圈接地系统中，在发生单相接地时，消弧线圈会将一个电感电流叠加在故障点流过的电容电流上，使故障点的电容电流被补偿，因此接地线路的基波零序电流方向和非接地线路的基波零序电流方向相同，不能用零序电流方向来判断接地线路。用零序电流5次谐波分量的大小和方向来判断接地线路，由于其值较小，选线结果也不理想，本装置采用线路有功功率大小来判断故障。在非故障线路上，由于消弧线圈的补偿作用，使其电流很小，有功功率损耗也很小。而故障线路一般呈金属性接地，接地电流在消弧线圈内部阻抗和线路阻抗存在的情况下，产生较大的有功功率损耗。故本装置以有功功率损耗的大小来作为接地选线的依据。该装置动态试验选线准确率为100%。具体选线方法如下：装置实时检测所有在线的PT开口三角电压，即母线零序电压，和各段母线上所带出线的零序电流，当某一段母线电压大于故障启动电压时，随即检测其上所带出线的零序电流的大小和与零序电压之间夹角，计算其产生的有功功率，如下公式：式中T为积分周期。有功功率损耗计算如下：式中：Ps为线路总的有功功率损耗，也即本装置要设定的值；K为线路有功功率损耗的可靠系数，通常K=0.8～1.0；PL为消弧线圈的有功功率损耗值，由消弧线圈厂家提供，通常小于100W。dttItUTPTtt)()(100LSPKPLJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置说明书76.3.3中性点经电阻接地系统的选线原理因为中性点经电阻接地系统在发生单相接地时，其出线电流和母线电压的相位关系与中性点不接地系统的相位关系相同，只是由于中性点电阻的存在，使得中性点的电压偏移与不接地系统略有差别。装置通过内部软件进行调节，使得其在中性点经电阻接地系统中也有很高的选线准确率。6.3.4返回系数装置内部设定动作的返回系数为：93.75%。LJ-WXJ型微机小电流系统接地选线装置说明书87使用说明装置加电自检后进入运行状态，绿色“运行”指示灯闪烁，液晶显示器(LCD)实时显示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段母线零序电压的有效值(图7—1)。在运行状态下按或键可以切换显示界面为日历时钟状态(图7—2)，或由显示日历时钟状态切换回显示母线零序电压状态(图7—1)。在运行状态下，若系统发生接地，装置判断出接地类型，即母线接地还是出线接地，点亮面板相应指示灯，通过装置端子发出相应的告警信号，同时在液晶上显示是出线接地接地(图7—3)还是母线接地(图7—4)并显示接地时间，如有跳闸，根据用户整定情况延时动作。同时与后台监控装置实时通讯，上传当前运行状况，详细通讯规约见第10节“通讯规约”。在运行状态下按键进入调试状态，如无密码则显示调试主菜单(图7—5)。如有密码，则显示要求输入密码界面(图7—6)。第一位数字闪烁，表示当前光标所在位置，按或键可改变数值，确认输入正确后按键。若密码输入错误，则自动返回运行状态。否则将进入调试主菜单(图7—5)。在调试状态下按键进入光条所在项的子菜单。7.1修改时钟(图7—7)Ⅰ段母线:00