一 概述
保定辰輝電氣科技有限公司在研究了這種工控機架構的小電流選線裝置的基礎上，研制出了“CH-GKXD工控機型小電流接地選線裝置”，該裝置主要以臺灣知名廠家OEM的工控機為硬件架構，采用了綜合選線技術。綜合選線技術將多種選線方法有機地融為一體，發揮各種方法的互補優勢，能適應變化多端的單相接地故障�？朔艘郧靶‰娏鬟x線產品存在的選線方法單一、不能適應各種復雜的接地故障類型的問題，產品掛網運行的實踐已經很清楚地證明，CH-GKXD工控機型小電流接地選線裝置選線正確率高，可以滿足現場的要求。
二 CH-GKXD工控機型小電流接地選線裝置的機電參數
1. 裝置電源額定工作電壓：交流220V 50Hz。
2. 裝置功耗：<80W。
3. 接入裝置的母線PT二次零序電壓：交流0-150V。
4. 接入裝置的線路CT二次零序電流：交流2mA-2A。
5. 裝置動作啟動電壓：交流1－100V可調（默認設置交流15V）。
6. 選線電壓測量精度：0.2%。
7. 選線電流測量精度：0.2%。
8. 裝置完成一次綜合選線時間：80ms。
9. 開關量輸出常開觸點容量：交流250V,5A;直流30V，5A。
10. 同RTU和綜自站通信方式：硬節點和串接 RS232、485、422，通信規約采用標準CDT規約。
三 CH-GKXD工控機型小電流接地選線裝置的技術特點
1. CH-GKXD工控機型小電流接地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、能量法等。裝置通過粗糙集理論確定多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，有效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，包括故障發生前的一個周期和故障發生后五個周期的波形，可保存現場故障錄波數據和選線結果200萬次。裝置自動檢測，將存滿一年的數據自動刪除。
3. 裝置具有控制輸出功能，可與斷路器跳閘回路相連，實現選線后的故障切除，也可與自動重合閘結合。
4. 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、10kV、6kV、3kV)的系統。
5. 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。
6. 選線裝置具有自檢功能，死機自動恢復功能，并能監視各線路出口處一次接地電容電流和各段母線零序電壓。
7. 選線裝置具有與遠動裝置的接口功能，可以提供遙信無源節點、標準RS232、485、422串口接口。裝置采用標準CDT規約。
8. 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。
9. 對于各種原因導致的意外斷電，裝置無須值班人員啟動，當再次通電時，裝置自動啟動，給無人值守變電站帶來很大的方便。
四 CH-GKXD工控機型小電流接地選線裝置的工作原理
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. 智能型比幅比相法
智能型比幅比相方法的基本原理是：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高性能數字濾波器，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
諧波方法的基本原理是：對于中性點經消弧線圈接地系統，對諧波分量來說消弧線圈處于欠補償狀態，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。經過幾代選線人深入的理論研究和大量的實驗分析與改進，小波選線方法已經廣泛應用于目前以工控機為硬件架構的選線裝置中。
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。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，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；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，消弧線圈智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，零序能量大的線路就是故障線路。
6. 有效域技術
很明顯，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有效條件，滿足有效條件的故障區域，稱為該選線方法的有效域。
我們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n(0<n<1)。再把這些信息組合起來，使終選線結果反映了各種方法共同的支持點，選線結果非常可靠。
7. 連續選線技術
連續判斷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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