小電流接地系統(tǒng)

1概述

        RH-D6100接地選線裝置適用于電力系統(tǒng)中性點不接地或中性點經(jīng)電阻、消弧線圈接地系統(tǒng)的單相接地選線，可廣泛用于發(fā)電廠、變電所及大型廠礦企業(yè)的供電系統(tǒng)作為線路和母線單相接地故障報警或用于線路接地保護跳閘。

    裝置采用暫態(tài)法與穩(wěn)態(tài)法相結合的選線方法，以暫態(tài)法為主，穩(wěn)態(tài)法為輔。每臺裝置最大可接入4段母線的4路零序電壓、36路零序電流進行選線。各段母線出線數(shù)可自由配置。

 

1.1命名規(guī)則：

2功能及特點

2.1 性能特點

a)        采用16位A/D，12.8kHz快速高精度采樣，基于小波包變換算法對高頻暫態(tài)電流進行分析，解決了純粹利用穩(wěn)態(tài)電流選線不準的問題；

b)       綜合利用暫態(tài)過程的分析法與穩(wěn)態(tài)過程的零序能量法輔以多種選線方案，進一步提高了選線的準確率；

c)        選線準確率高：金屬性接地故障準確率100%、在10?~1000?過渡電阻間歇性接地及弧光接地準確率100%；

d)       適應性廣：適用于中性點不接地、消弧線圈接地或電阻接地系統(tǒng)；單相接地時可選出接地線路或母線；適用于架空線路、電纜線路或架空電纜混合線路；

e)        最大可監(jiān)測4段母線、可檢測48條出線（每段母線并聯(lián)運行出線數(shù)不限，可以任意組合）；

f)        可自動檢測分析CT極性是否接反；

g)       支持錄波功能，記錄故障前10個周波及故障后10個周波的數(shù)據(jù)；

h)       可選配打印功能，能打印故障時的相關信息，便于查看；

i)         可選配跳閘功能，能設置延時跳閘或不跳閘；

j)         故障發(fā)生時，能顯示接地信息報告（類型、時間、電壓值和頻率），并給出報警；

k)       方便與綜合自動化接口。提供RS-232或RS-485、雙以太網(wǎng)通訊接口，內置了多種通訊協(xié)議；

l)         人機接口操作簡單方便，全中文菜單，顯示信息豐富直觀；

m)     現(xiàn)場CT變比、啟動電壓等可軟件設定，現(xiàn)場不需調整；

n)       保存500條最近發(fā)生的接地信息、保存1024條最近發(fā)生的SOE,失電后數(shù)據(jù)不丟失。

2.2功能：

2.2.1接地選線功能

a)        暫態(tài)選線法；

b)       零序過流方向選線法；

c)        PT消諧及PT斷線監(jiān)測；

d)       重合閘功能；

e)        重合后加速保護；

2.2.2裝置自檢功能

a)        裝置自動檢測RAM、FLASH、A/D及電源消失等故障；

b)       自動檢測定值、配置、系數(shù)等參數(shù)。   

2.2.3通訊功能

a)        裝置可提供三種通訊模式：RS485通訊、RS232通訊、電口以太網(wǎng)通訊、61850通訊（訂貨時需說明）；

b)       裝置上傳實時數(shù)據(jù)，包括母線電壓、電流、接地信息、諧波數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)；

c)        接收上級下發(fā)的控制命令，包括：遙控、系統(tǒng)對時等。

2.2.4面板顯示功能

面板上具有漢字液晶顯示、狀態(tài)指示燈和鍵盤操作，可方便地實現(xiàn)測量跟蹤監(jiān)視。

2.2.5對時功能

a)        支持通過通訊的網(wǎng)絡對時；

b)       支持IRIG-B碼對時；

2.3 選配

RH-D6100接地選線裝置具有靈活的選配方式，用戶可根據(jù)需求，在機箱及板件尺寸允許范圍內增加板件。

3技術參數(shù)

3.1環(huán)境條件

3.1.1正常工作大氣條件

a)         環(huán)境溫度：-10℃～+55℃；

b)        相對濕度：5%～95%（產品內部既不應凝露，也不應結冰）；

c)         大氣壓力：80kPa～106kPa。

3.1.1正常試驗大氣條件

a)         環(huán)境溫度：+15℃～+35℃；

b)        相對濕度：45%～75%；

c)         大氣壓力：80kPa～106kPa。

3.1.2基準試驗大氣條件

除非另有規(guī)定，對裝置固有準確度進行檢驗的環(huán)境大氣條件如下：

a)   環(huán)境溫度：（20±5）℃；

b)   相對濕度：45%～75%；

c)   大氣壓力：86kPa～106kPa。

3.1.3貯存、運輸環(huán)境條件

a)   裝置運輸中允許的環(huán)境溫度為-40℃～+70℃，相對濕度不大于85%。在不施加任何激勵量的條件下，不出現(xiàn)不可逆變化。

b)   裝置貯存中允許的環(huán)境溫度為-25℃～+55℃，相對濕度不大于85%。

3.1.4周圍環(huán)境

裝置的安裝環(huán)境應符合以下要求：

a)         裝置的使用地點應無爆炸危險、無腐蝕性氣體及導電塵埃、無嚴重霉菌、無劇烈振動源；

b)        不存在超過本說明書3.3規(guī)定的電磁干擾；

c)         有防御雨、雪、風、沙、塵埃及靜電的措施；

d)        場地應符合GB/T 9361-2011中B類安全要求，接地電阻應符合GB/T 2887-2011中5.8的規(guī)定。

3.2額定電氣參數(shù)

3.2.1工作電源

a)         額定工作電壓：AC/DC 220V；

b)        允許偏差：-20%～+15%；

c)         波紋系數(shù)：不大于5%。

3.2.2交流回路

a)   交流電流In：1A/5A；

b)   交流電壓Un：100/QUOTE

c)   頻率：50Hz。

3.2.3功率消耗

a)         直流電源回路：正常工作時，不大于25VA；裝置動作時，不大于30VA。

b)        交流電壓回路：額定電壓為100V時，每相不大于1VA；

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

3.2.4輸出觸點

a) 在電壓不超過250V，電流不超過0.5A，時間常數(shù)為5±0.75ms的直流回路中，裝置輸出觸點的斷開容量為50W，允許接通電流不超過5A；

b) 在電壓不超過250V的交流回路中，裝置輸入觸點的斷開容量為50W，允許接通電流不超過5A。

3.3抗干擾能力 

a)   裝置能承受IEC60255-22-4：2008（GB/T14598.10-2012）規(guī)定的嚴酷等級為A級的快速瞬變干擾試驗；

b)   裝置能承受IEC60255-22-5：2008（GB/T 14598.18-2012）中規(guī)定的嚴酷等級不低于Ⅳ級的浪涌（雷擊）干擾試驗；

c)   裝置能承受IEC60255-22-6：2001（GB/T 14598.17-2005）中規(guī)定的嚴酷等級不低于Ⅲ級的射頻場感應的傳導抗干擾試驗；

d)   裝置能承受IEC60255-22-7：2003 （GB/T 14598.19-2007）中規(guī)定的嚴酷等級為A級的工頻抗擾度試驗，試驗期間及試驗后的產品的性能應符合該標準的規(guī)定；

e)   裝置能承受IEC61000-4-8：2009（GB/T17626.8-2006）中規(guī)定的嚴酷等級不低于V級的工頻磁場抗干擾試驗；

f)   裝置能承受IEC61000-4-9:2016(GB/T17626.9-2011)中規(guī)定的嚴酷等級不低于V級的脈沖磁場抗干擾試驗；

g)   裝置能承受IEC61000-4-10:2016(GB/T17626.10-1998)中規(guī)定的嚴酷等級不低于V級的阻尼振蕩磁場抗干擾試驗；

h)   裝置能承受IEC61000-4-11:2017(GB/T17626.11-2008)中規(guī)定的嚴酷等級不低于電壓突降30%UT、0.5s，電壓中斷100%UT、100ms，電壓變化40%UT抗干擾試驗；

i)   裝置符合IEC60255-26：2013（GB/T14598.26-2015）中規(guī)定的電磁發(fā)射限值的規(guī)定。

4工作原理

     小電流接地系統(tǒng)是指中性點不接地、經(jīng)消弧線圈接地或經(jīng)高阻接地方式的電力系統(tǒng)，國內大部分66KV及以下電網(wǎng)都采用這種接地方式。它的主要缺點是在發(fā)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(tǒng)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。

      接地故障暫態(tài)過程與電網(wǎng)結構、參數(shù)、運行方式相關。暫態(tài)電流遠大于穩(wěn)態(tài)電容電流，暫態(tài)最大電流值與故障電壓初始相角有關，暫態(tài)電流不受消弧線圈的影響，孤光接地和間歇性接地暫態(tài)分量更豐富。

     本裝置采用暫態(tài)過程的分析法與穩(wěn)態(tài)過程的零序能量法實現(xiàn)智能選線。其工作原理如下：

     當小電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，暫態(tài)電流分布特征是：故障線路的零序電流幅值最大且為其它非故障線路零序電流幅值之和。本裝置采用相對相位概念即用電流之間的方向或電流與電壓之間的超前與滯后關系，判定出是母線故障還是線路故障；若是線路故障則準確選出故障線路。由于采用的都是相對原理，克服了運行方式變化、接地電阻及線路長短的影響，并且不需整定。

    系統(tǒng)無單相接地故障時，裝置處于監(jiān)視狀態(tài)，當PT開口三角輸出零序電壓大于整定值（出廠設置為30V）時，起動暫態(tài)選線判據(jù)，此時CPU將提取采集的零序電壓和所有零序電流的暫態(tài)數(shù)據(jù)進行濾波、排序、判斷、經(jīng)過多次綜合分析后，選出接地線路，并將接地故障信息（如接地起始時刻、故障線路號、故障累計時間等），送液晶屏顯示，并將判斷結果送繼電器輸出。暫態(tài)法判斷為母線故障時，母線接地出口動作。

     為了防止瞬間性接地或鐵磁諧振引起跳閘，暫態(tài)法經(jīng)選線出口經(jīng)定值延時輸出。當延時條件滿足且零序電壓高于零序電壓越限定值，并且沒有消諧輸出時，對應的繼電器才會出口。否則選線結果只有在報文顯示。選線報文時間為選線所有時間非出口時間。

    暫態(tài)法選線法的零序電流門檻值為2mA，如該線路零序電流二次值小于2mA則認為該線路未投入，不參與選線。

5 結構原理

機箱采用嵌入式安裝方式，箱后接線。

本裝置基本配置包括6個功能插件（遙控插件，通訊插件，電流采集量插件，電壓采集量插件，遙信插件，電源插件）和一塊液晶板，各插件基本功能如下：

5.1電流采集/模擬量處理插件（最多4塊電流采集板12*4路出線）

每一塊電流采集/模擬量處理插件具備采集12個單相電流，電壓、電流模擬量處理的功能。

電流采集/模擬量處理插件有兩部分構成，電流采集量板和模擬量處理板。現(xiàn)場可以在不拆裝置電流線的情況下更換模擬量插件，方便裝置維護。電流采集/模擬量處理插件構成整個裝置功能的核心。

電流采集量插件采用嵌入式32位ARM處理器構成簡捷高效的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，硬件具有兩級看門狗保證系統(tǒng)在異常時能及時復位，完善的軟硬件自檢保證系統(tǒng)在運行時保證可靠性；交流二次側信號經(jīng)隔離變換為小電流或小電壓信號，經(jīng)濾波調整后輸入到A/D。選用16位高精度A/D芯片保證采樣精度。

5.2電壓采集量插件

電壓采集量插件具備采集4組電壓的功能。

每組電壓采集：UA、UB、UC、UO可計算UAB、UBC、UCA以及采集各組電壓17Hz、25Hz、50Hz、150Hz、250H的諧波量。

電壓采集量插件具備抗EMC干擾硬件設計，使裝置可在復雜電磁環(huán)境下準確采集電壓數(shù)據(jù)。

5.3出口插件

硬件設計兩級啟動，而且具備嚴密的硬件邏輯判斷，使裝置可靠動作。

出口插件采用嵌入式32位ARM處理器構成簡捷高效的遙控處理系統(tǒng)，硬件具有兩級看門狗保證系統(tǒng)在異常時能及時復位，完善的軟硬件自檢保證系統(tǒng)在運行時保證可靠性。

5.4電源插件 

提供裝置的工作電源，具備失電告警功能。

電源的輸入和輸出具備完善的EMC硬件電路設計，使裝置可在復雜的電磁環(huán)境下可靠運行。

5.5開入插件

共48路遙信輸入，并具有防抖動功能(防抖時間可整定)。

開入插件采用嵌入式32位ARM處理器構成簡捷高效的遙信處理系統(tǒng)，硬件具有兩級看門狗保證系統(tǒng)在異常時能及時復位，完善的軟硬件自檢保證系統(tǒng)在運行時保證可靠性。

5.6通訊插件

a）串口通訊：能夠提供一路RS232;三路485通訊（部頒IEC60870-5-103規(guī)約、部頒IEC60870-5-101規(guī)約或MODBUS規(guī)約）；所有接口都經(jīng)過隔離輸出，提高裝置的抗干擾性能。

b）電口以太網(wǎng)通訊：能夠提供3路電口以太網(wǎng)通訊（IEC60870-5-104）。

b）通訊插件采用嵌入式32位ARM處理器構成簡捷高效的通訊處理系統(tǒng)，硬件具有兩級看門狗保證系統(tǒng)在異常時能及時復位，完善的軟硬件自檢保證系統(tǒng)在運行時保證可靠性。

5.7液晶板(人機接口板)

液晶板配有便捷的輸入鍵盤和豐富的大屏幕液晶顯示，為用戶提供了良好的操作界面；該板接收測量數(shù)據(jù)、開關量數(shù)據(jù)及各種故障告警信息供用戶瀏覽，同時用戶還可以調整系統(tǒng)開入量去抖時間、修改電壓變比、電流變比、設置裝置通訊地址、做遙控傳動實驗和系統(tǒng)時間等，增加了系統(tǒng)使用的靈活性。

6 安裝

危險：在安裝RH-D6100裝置過程中，裝置帶有的危險電壓有可能會導致設備永久性損壞或人員傷亡。這些電壓主要分布在裝置端子的交流電流輸入、交流電壓輸入、開關量輸入、繼電器輸出和工作電源、控制電源等回路。本裝置的安裝、調試和檢修操作僅限于經(jīng)過授權和嚴格培訓的工程技術人員。

6.1開孔和固定

a)環(huán)境條件：RH-D6100裝置必須安裝在遠離熱源和強電磁場的干燥、整潔處（如開關柜二次儀表室）。要求安裝裝置的屏柜能夠防止裝置遭受油氣、鹽霧、灰塵、腐蝕性蒸汽或其它能通過空氣擴散的有害物質的污染。為便于接線和現(xiàn)場調試，要求屏柜的門能完全打開，安裝空間有一定的裕量，用于接線和放置柜內端子排、短接片、按鈕、指示燈及其它附件。

b)具體安裝操作：將裝置從正面推入方孔內，然后從屏柜后面擰緊裝置的兩個螺桿，使裝置面板貼緊在屏柜前面板上，要求無晃動，無傾斜。

注意：在現(xiàn)場安裝過程中，操作人員可能會碰到緊挨裝置的開關或斷路器，應該對這些開關或斷路器做上相關標記并采取安全措施，避免造成安全事故。

7操作說明

7.1上電

注意：只有當所有安裝操作和電氣接線已完成，并檢查確認安裝和接線正確后，才可以對裝置進行上電操作。為防止可能發(fā)生的意外情況，在裝置第一次上電之前，應將各種受裝置出口繼電器控制的一次設備退出運行。

a)裝置上電初始化后，在讀取數(shù)據(jù)并檢查無誤后，主機模塊的初始化工作完成。如果讀取數(shù)據(jù)失敗，則裝置會禁止相關的功能（包括保護、測量、監(jiān)視、控制等），并發(fā)送裝置自檢出錯告警信號。

b)裝置正常運行時，運行指示燈每秒鐘閃爍1次。如有異常，請立即與我公司客戶服務中心聯(lián)系。

7.2觸摸屏操作

RH-D6100裝置設計了便捷的點對點觸摸屏操作和豐富的顯示信息，為用戶提供了友好的使用界面。借助該界面可以很方便地瀏覽測量數(shù)據(jù)、修改定值系數(shù)、進行傳動實驗。除此之外，系統(tǒng)還提供了詳盡的故障告警信息和追憶SOE的功能，幫助用戶及時準確地處理問題。