小电流接地选线定位装置

1目录1．概述………………………………………………………22．装置用途及特点…………………………………………23．装置功能…………………………………………………34．装置组成及原理…………………………………………45．装置技术指标……………………………………………66．装置安装及接线…………………………………………87．订货须知………………………………………………1221．概述我国3KV－66KV配电网大多采用小电流接地方式即中性点非有效接地方式，包括中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。中性点非有效接地系统的优点在于，发生单相接地时多数情况下能够自动熄弧并恢复绝缘。但是发生永久性接地故障时，为了防止因非故障相电压升高而导致故障扩大，必须尽快确定故障线路并予以切除，这就提出了单相接地故障选线问题。这个问题很长时间以来没有得到很好的解决，制约着配电网自动化的发展。小电流接地选线装置按选线原理可分为零序电流电压法和激励法（外加信号法）。零序电流电压法通过接地时系统零序电压、零序电流的特征选线，即利用接地时系统自身的信号特征确定接地线路。激励法（外加信号法）通过在系统中外加一特殊信号，该信号通过电压互感器二次侧输入，耦合到一次侧，再从母线流向接地线路，最后流入接地点，接地线路有信号流过，非接地线路无信号流过。根据上述原理，在每条线路的起始端安装一信号检测器，当信号检测器检测到特定信号时判定该线路为接地线路，未检测到特定信号时判定该线路为非接地线路。2．装置用途及特点2.1用途本装置适用于3KV－66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地选线，可广泛用于发电厂、变电所及大型厂矿企业的供电系统作为线路和母线单相接地故障报警或用于单相接地保护跳闸。2.2特点本装置与依靠零序电流零序电压选线的装置相比，具有如下显著特点：1)不需安装零序电流互感器或三相电流互感器，特别适合老站改造和架空出线的变电站。2)具有故障定位功能。3)分布式结构，接线简单，扩充方便，一条线路的信号检测器故障不影响3其它线路正常选线，可靠性高。4)选线过程不受系统运行方式及有无消弧线圈的影响，选线准确率高。5)高阻接地时也可准确选线。本装置与国内同类传统产品相比，具有如下显著特点：主机与信号检测器通过RS485总线构成系统，它实现了计算机自动选线，而传统装置主机只发送信号人工利用探测器寻踪选线，不能自动选线。信号检测器只完成信号采集工作，主机根据全站所有信号检测器发回的信息进行综合分析，判定接地线路，选线准确率比传统装置仅靠单一探测器寻踪选线大大提高。传统装置注入的是一个基于工频N次谐波与N+1次谐波之间的电流信号，当变电站有相同频率干扰信号时，装置无法正常选线。而本装置注入一个经过时间调制的特殊波形，如图1所示，只有接收到该特殊信号的信号检测器对应的线路才判为接地线路，其余线路为非接地线路，解决了传统装置无法解决的同频率干扰问题。图1激励信号示意图3．装置功能3.1接地选线可完成3KV－66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地选线。3.2故障定位T1=12ST2=1ST1=12ST1=12ST2=1ST2=1Stv4借助故障定位器对接地线路进行寻踪，可确定接地线路准确的接地点。3.3故障报警当发生线路或母线单相接地故障、系统谐振故障、装置失电时产生报警信号。3.4保护跳闸当发生线路单相接地故障后，经延时产生跳闸信号，切除故障线路。此项功能可由用户通过键盘设置，延时时间可由用户通过键盘整定。3.5消谐功能当检测到系统出现谐振时，通过输出消谐驱动信号对系统谐振进行消除。3.6显示功能以中文方式显示实时时钟、装置运行状态、系统配置参数、接地或谐振故障的母线或线路序号，故障起止时间等。3.7设置功能通过汉字菜单提示用户设置或修改母线参数、线路参数、实时时钟、通信方式、整定时间、系统有无保护跳闸等。3.8通讯功能装置具有完善的通信功能，可与监控系统进行数据通信，RS－232C、RS－485通讯接口和通信速率可通过菜单选择。3.9故障追忆功能可追忆查询最近32次接地故障和32次谐振故障。3.10装置在线自检功能本装置在正常工作下可在线自检，发现装置故障后及时报警并显示故障类型。可对信号检测器状态进行在线监视，发现信号检测器故障可及时报警并显示故障的信号检测器所在线路号。4．装置组成及原理4.1装置组成5装置主要由主机、信号检测器及故障定位器三部分组成，如图2所示图2TLXJ-2小电流接地选线装置系统组成框图4.1.1主机主机为本装置的控制部分，由单片机系统组成。一方面负责通信、键盘、液晶显示等人机接口工作；另一方面负责实时监测各段母线A、B、C三相相电压及零序电压，根据零序电压和各相电压的特征判断各条母线或出线有无接地，并将特殊信号注入到接地线路的故障相；同时通过串行通信接口，向系统内的各信号检测器发送检测命令，轮询检测结果，根据各信号检测器发回的数据，分析判断出现接地故障的线路。4.1.2信号检测器信号检测器由单片机系统组成，为本装置的信号接收及处理部分，主要由信号传感和信号处理两部分组成。信号传感电路将电磁信号转换成电压信号，并由信号处理线路经A/D转换成数字信号，单片机对该信号进行频谱分析，将结果通过RS485接口送到主机，由主机根据各信号检测器发回的信号进行综合处理，最后确定接地线路。4.1.3故障定位器在主机已判断出某条出线有接地故障后，将主机设置在巡线状态，此时线路查找人员可借助故障定位器，准确地找出故障线路的接地点，如遇到分支线路，在离开分支点10米处对两个分支线分别进行测量，信号电流为零的是非接地分支线路，有信号电流的为接地分支线路，沿接地分支继续进行测量，直至找到接地点的确切位置；为了提高检测速度，可采用二分法进行定位，即在线6路总长度的二分之一处检测一次，如能检测到信号，说明接地点在远离变电站的50﹪处，否则在靠近变电站的50﹪处，以此类推，逐渐将接地点范围缩小，直至找到接地点的确切位置。4.2装置工作原理当系统发生单相接地故障时，主机通过检测零序电压及A、B、C三相电压确定接地线路所在母线及接地相别，然后在接地线路对应母线的PT二次侧外加一特殊信号，该信号由母线沿接地线路接地相流动并经接地点入地，如图3虚线所示为A相接地时外加信号电流在系统中的流动情况。根据电磁感应理论该电流在线路周围产生电磁场，信号检测器接收该特殊信号产生的电磁波，将接收到的电磁波信号转换成电压信号，并经A/D转换成数字信号，通过RS-485总线送到主机，主机根据各信号检测器发回的检测信号判定接地线路。当判定接地线路后，故障查找人员用故障定位器沿接地线路查找，就可以找到接地点的准确位置。主机图3TLXJ-2接地选线装置工作原理示意图5．装置技术指标71）适用母线段数：1-4段。2）适用检测回路数：1-64路。3）检测输入量零序电压U0由PT开口三角绕组接入，整定范围U0zd=20~100V，级差1V，一般整定为30V。4）启动方式零序电压幅值越限U0≥U0zd时启动，式中：U0为故障时零序电压，U0zd为零序电压启动整定值。5）跳闸输出延时时间：0-65535秒，级差1秒。6）跳闸继电器输出触点容量：AC220V，DC24V，5A；DC220V，5A（此种规格需订货时说明）。7）报警输出：接地报警、谐振报警、装置失电报警；报警继电器输出触点容量：AC220V，DC24V，5A。8）主机发送特殊电流信号幅值：不大于5A。9）定位精度：≤10米10）响应时间：故障响应时间≤1秒。11）通信接口：RS232或RS485可选，通信速率可选。12）通信规约：本装置自定义规约。若需其它规约，需订货时说明。13）装置电源：交流220V，50HZ或直流220V。14)装置使用条件环境温度：-10°C～+50°C；相对湿度：不大于95％（在空气温度为+20°C时）；安装场所无强烈震动；安装场所空气中不含酸性、碱性、腐蚀性及可能爆炸的气体；主机安装在室内，信号检测器可安装在室内或户外，若安装在户外，需订货时说明。815)装置运输及贮存条件本产品在运输过程中应避免强烈震动，以防性能变坏；贮存在温度为-40°C～+75°C，不受雨、雪、风、沙侵袭的地方。6、使用与维护6.1主机前面板功能说明主机前面板主要包括三部分：装置运行状态指示灯；由8只按键组成的键盘；汉字液晶显示屏。6.1.1面板状态指示灯说明+5V+12V-12V运行故障谐振发送1接收1接地1PT2PT3PT4PTA相C相发送2接收2B相“+5V”，“+12V”和“－12V”为装置内直流电源指示灯，装置内直流电源正常时亮；“发送1”和“接收1”指示为装置与上位机通信接口发送数据和接收数据的指示灯，有数据发送或接收时闪亮；“发送2”和“接收2”指示为装置与各信号检测器通信时发送数据和接收数据的指示灯，有数据发送或接收时闪亮；“运行”灯指示装置工作状态，正常时闪亮；“故障”指示灯当装置内部运行出现故障时亮，故障排除后灭。“接地”指示灯指示系统接地状况，当有接地时指示灯亮。“谐振”指示灯指示系统谐振状况，有谐振时指示灯亮。“1PT”、“2PT”、“3PT”、“4PT”指示信号注入PT，灯亮时表示该PT正在注入信号。“A相”、“B相”、“C相”指示注入信号的相别，9灯亮时表示向该相注入信号。6.1.2按键说明本装置共设有8个按键，位置安排如下图所示：复位密码退出←→↑↓确认按键从左到右依次为“复位”，“密码”，“退出”，“左移”，“右移”，“上移”，“下移”和“确认”键，各键的基本功能如下：“复位”键———用于装置的系统复位，使装置重新启动运行。复位后，不影响系统的配置，各种设定值和实时时钟。“密码”键———在正常运行状态下，按此键进入密码设置或修改。“退出”键———用于退出当前子菜单，返回上一级菜单；同时使在本级菜单内的未保存的操作无效。“左移”键———即“←”键，用于在同一画面中，向左移动数据段光标的位置。“右移”键———即“→”键，用于在同一画面中，向右移动数据段光标的位置。“上移”键———即“↑”键，用于改变数据段光标处的数值（0－9），或用于光标位置在上、下行或前、后页之间的切换。“下移”键———即“↓”键，用于改变数据段光标处的数值（0－9），或用于光标位置在上、下行或前、后页之间的切换。“确认”键———用于使画面中光标所在位置的选择或已设定数据有效，进入下一级菜单或保存已设定数据并进入下一画面。6.2主机操作说明6.2.1按照端子接线图接线，检查无误后，打开主机电源开关，该装置开始工作。系统上电或工作中“复位”键被按下，系统首先进入自检状态，若自检结果正确，则进入运行状态，在未检测到任何故障时，液晶显示如下画面，也是系统显示的“主菜单”：10★追忆☆设置☆显示☆选项****年**月**日**时**分**秒系统主菜单显示有四个供选择的操作内容和当前日期与时间。按“↑”，“↓”，“←”或“→”键可改变光标位置，在光标所在的位置按“确认”键进入对应功能子菜单。6.2.2在“主菜单”下，若选择“追忆”功能，则进入“故障追忆”子菜单，显示：故障追忆★接地故障追忆☆谐振故障追忆此时，按“↑”键或“↓”键可改变光标位置；按“确认”键进入对应显示功能画面。按“退出”键，则退出“故障追忆”菜单，返回“主菜单”。1）在“故障追忆”菜单下，若选择“接地故障”，则进入“接地故障追忆”显示画面：接地故障追忆01*段*相****号线****年**月**日**时**分**秒画面显示过去出现过且已经检测到的接地故障信息，分别为故障序号、故障母线段号、故障相和故障线路编号、故障的起始日期和时间。通过按“←”键或“→”键，可查阅接地故障恢复时刻，画面显示如下：★所在项表示系统当前状态———系统当前日期———系统当前时间———“01”为故障记录序号———故障母线、相、线路号（线路号为0000表示母线接地）———故障起始时刻11接地故障追忆01恢复时间：****年**月**日**时**分**秒通过按“↑”键或“↓”键，可反