一 LR-IXD-T選線裝置的機(jī)電參數(shù)
1. 裝置電源額定工作電壓：交流、直流220V。
2. 工作環(huán)境溫度：-20oC～70oC。
3. 裝置功耗：<15W。
4. 接入裝置的母線PT二次零序電壓：交流0-150V。
5. 接入裝置的線路CT二次零序電流：交流2mA-2A。
6. 裝置動(dòng)作啟動(dòng)電壓：交流1－100V可調(diào)（默認(rèn)設(shè)置交流15V）。
7. 選線電壓測量精度：0.2%。
8. 選線電流測量精度：0.2%。
9. 裝置完成一次綜合選線時(shí)間：80ms。
10. 開關(guān)量輸出常開觸點(diǎn)容量：交流250V,5A;直流30V，5A。
11. 同RTU和綜自站通信方式：硬節(jié)點(diǎn)和串接 RS232、485，通信規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)CDT規(guī)約。
二 LR-IXD-T選線裝置的技術(shù)特點(diǎn)
1. LR-IXD-T系列選線裝置實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)故障信號(hào)，應(yīng)用多種選線方法進(jìn)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各種選線方法的有效域，根據(jù)故障信號(hào)特征自動(dòng)對(duì)每一種選線方法得出的故障選線結(jié)果進(jìn)行可信度量化評(píng)估，應(yīng)用證據(jù)理論將多種選線方法融合到一起，限度地保證各種選線方法之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。為了避免故障信號(hào)受到干擾而導(dǎo)致誤選，裝置采用了連續(xù)選線方法，每隔一定時(shí)間(1秒)重新采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，只要故障沒有消失，裝置的選線計(jì)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(fā)生前的一個(gè)周期和故障發(fā)生后五個(gè)周期的波形，可保存現(xiàn)場故障錄波數(shù)據(jù)和選線結(jié)果1000次。
3. 裝置具有控制輸出功能，可與斷路器跳閘回路相連，實(shí)現(xiàn)選線后的故障切除，也可與自動(dòng)重合閘結(jié)合。
4. 適用于中性點(diǎn)不接地、經(jīng)固定消弧線圈接地、經(jīng)自動(dòng)調(diào)諧式消弧線圈接地和經(jīng)高阻接地等接地方式；適用于母線加裝消弧裝置的系統(tǒng)；適用于不同電壓等級(jí)(66kV、35kV、10kV、6kV、3kV)的系統(tǒng)。
5. 裝置能準(zhǔn)確識(shí)別直接接地、經(jīng)電阻接地、經(jīng)弧光接地、間歇性弧光接地等復(fù)雜的故障類型，在現(xiàn)場工作人員的配合下可以解決不同線路兩點(diǎn)同相接地故障問題。
6. 選線裝置具有自檢功能，死機(jī)自動(dòng)恢復(fù)功能，并能監(jiān)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(yuǎn)動(dòng)裝置的接口功能，可以提供遙信無源節(jié)點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)RS232、485串口接口。裝置采用標(biāo)準(zhǔn)CDT規(guī)約。
8. 裝置根據(jù)各段母線的零序電壓變化自動(dòng)判斷系統(tǒng)運(yùn)行方式，即各段母線并列運(yùn)行或是分段運(yùn)行。
9. 對(duì)于各種原因?qū)е碌囊馔鈹嚯?，裝置無須值班人員啟動(dòng)，當(dāng)再次通電時(shí)，裝置自動(dòng)啟動(dòng)，給無人值守變電站帶來很大的方便。
三 硬件配置
1.LR-IXD-T系列選線裝置總體架構(gòu)
l LR-IXD-T小電流接地選線裝置主要采用32位ARM芯片為硬件架構(gòu)，適合于應(yīng)用在強(qiáng)烈震動(dòng)或多塵的工業(yè)現(xiàn)場。機(jī)身為標(biāo)準(zhǔn)4U機(jī)箱。
l 本裝置由底板、主板、PT/CT濾波板、數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)量輸出板、交、直流電源、液晶大屏幕、鍵盤、金屬機(jī)箱等組成，安裝在密閉的機(jī)箱中。各種卡、板采用后插拔式即插即用型設(shè)計(jì)，整套設(shè)備集中、緊湊、密封性好、擴(kuò)展性強(qiáng)、便于維護(hù)。
l 前板配有5.7”液晶大屏幕、功能按鍵、底板、主板、電源等部件均在苛刻的工業(yè)環(huán)境下經(jīng)過嚴(yán)格的測試，產(chǎn)品在電力、石化、冶金、煤炭等行業(yè)都有長期良好的運(yùn)行記錄。
l 處理器采用180MHZ以上CPU，其它芯片采用市場上通用的工業(yè)級(jí)芯片和線路板。
l 雖然高性能低功耗嵌入式運(yùn)行穩(wěn)定，但是LR-IXD-T系統(tǒng)仍然配備看門狗電路，死機(jī)自恢復(fù)，確保高性能低功耗嵌入式連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
l 系統(tǒng)采用Linux操作系統(tǒng)，可靠性高，具有人機(jī)對(duì)話功能，易于操作人員掌握使用。2.CT/PT濾波板
LR-IXD-T高性能低功耗嵌入式選線裝置的CT/PT濾波板使用的主要元件已經(jīng)過多年的現(xiàn)場考驗(yàn)，與GKXD工控機(jī)型裝置使用的元件是一樣的。小電流接地系統(tǒng)的母線零序電壓信號(hào)和各條線路的零序電流信號(hào)經(jīng)過現(xiàn)場的PT和CT變換后輸入高精度CT/PT濾波板，經(jīng)低通濾波器濾波后變換為平滑的電壓信號(hào)送至A/D卡。
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(fā)生前的一個(gè)周期和故障發(fā)生后五個(gè)周期的波形，可保存現(xiàn)場故障錄波數(shù)據(jù)和選線結(jié)果1000次。為分析線路的運(yùn)行狀況提供依據(jù)。可以通過USB口或網(wǎng)口讀取錄波數(shù)據(jù)文件；
3.開關(guān)量板
16/32路開關(guān)量輸出
開關(guān)量板最多可以提供32路大驅(qū)動(dòng)容量開關(guān)量輸出，每路輸出有1000的高電壓隔離，集電極開路電壓達(dá)到40，輸出通道帶有D型鎖存器，有感性負(fù)載二極管保護(hù)回路，可以適用于現(xiàn)場的多種應(yīng)用。通道信號(hào)以繼電器常開接點(diǎn)形式輸出。開關(guān)量輸出根據(jù)用戶需要選配。
四 LR-IXD-T系列選線裝置的工作原理
本裝置采用多種方法進(jìn)行故障選線，每種方法都針對(duì)信號(hào)的具體特點(diǎn)，不同方法之間具有互補(bǔ)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(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，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(yīng)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(tǒng)比幅比相方法在信號(hào)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(shù)字濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效的數(shù)字濾波處理，提取出了更可靠的信號(hào)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(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，對(duì)諧波分量來說消弧線圈處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，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(yīng)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(shù)字濾波手段，提取出能量的諧波頻帶范圍，避免了提取單一諧波頻率而導(dǎo)致的誤差。
3. 小波法
小波分析是一門現(xiàn)代信號(hào)處理理論與方法，它能有效地分析變化規(guī)律不確定和不穩(wěn)定的隨機(jī)信號(hào)，能夠從信號(hào)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(tài)信號(hào)的選線思路近年來很受重視，國內(nèi)外刊物上也見到幾篇研究該方法的文獻(xiàn)。但目前這些方法只停留在理論研究水平上，沒有達(dá)到實(shí)用化程度，也沒有應(yīng)用實(shí)例。經(jīng)過幾代選線人深入的理論研究和大量的實(shí)驗(yàn)分析與改進(jìn)，小波選線方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于目前以工控機(jī)為硬件架構(gòu)的選線裝置中。
小波選線方法利用單相接地故障產(chǎn)生的暫態(tài)電流和諧波電流作為選線判斷的依據(jù)。由于小電流接地電網(wǎng)單相接地故障等值電路是一個(gè)容性通路，故障的突然作用在電路中產(chǎn)生的暫態(tài)電流通常很大。特別是發(fā)生弧光接地故障或間歇性接地故障情況下，暫態(tài)電流含量更豐富，持續(xù)時(shí)間更長。暫態(tài)電流滿足在故障線路上的數(shù)值等于在非故障線路上數(shù)值之和且方向相反的關(guān)系，可以用來選線。由于電網(wǎng)中的暫態(tài)信號(hào)呈隨機(jī)性、局部性和非平穩(wěn)性特點(diǎn)，因此利用暫態(tài)信息選線的主要困難是，如何準(zhǔn)確地提取有用的暫態(tài)信號(hào)、如何合理地表示信號(hào)并構(gòu)造出能適應(yīng)信號(hào)特點(diǎn)的選線判據(jù)。小波選線方法很好地解決了這些問題，使暫態(tài)信號(hào)得到了充分利用。
小波選線方法的優(yōu)點(diǎn)是，、該方法對(duì)中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)都適用；第二、該方法特別適應(yīng)于故障狀況復(fù)雜、故障波形雜亂的情況，這與穩(wěn)態(tài)量選線方法形成優(yōu)勢互補(bǔ)。
4. 首半波法
小電流接地電網(wǎng)單相接地故障產(chǎn)生的暫態(tài)電流雖然很復(fù)雜，但是發(fā)生故障的最初半個(gè)周波內(nèi)，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(diǎn)，因此可以通過比較首半波的零序電流極性進(jìn)行故障選線，該方法對(duì)中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)都適用。
5. 有功分量法、能量法
這兩種方法的原理相同，對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，消弧線圈智能補(bǔ)償零序電流的無功分量，不能補(bǔ)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(gè)特點(diǎn)進(jìn)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(shí)際上是把有功分量進(jìn)行了累加，零序能量的線路就是故障線路。
6. 有效域技術(shù)
很明顯，對(duì)于不同的故障信號(hào)特征，各種選線方法都有一定的適用條件。當(dāng)適用條件滿足時(shí)，該選線方法選線結(jié)果一定正確，否則，選線結(jié)果可能出現(xiàn)錯(cuò)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(qū)域，稱為該選線方法的有效域。
我們對(duì)每一種選線方法都界定了有效域，當(dāng)一個(gè)故障落在某方法的有效域內(nèi)時(shí)，該方法對(duì)該故障的選線結(jié)果一定是正確的，否則給這種方法的選線結(jié)果乘以一個(gè)系數(shù)n(0
7. 連續(xù)選線技術(shù)
連續(xù)判斷技術(shù)是針對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障中故障信號(hào)微弱、容易受干擾的特點(diǎn)而采取的技術(shù)措施。該技術(shù)不*依賴于一次判斷的結(jié)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(fù)進(jìn)行選線計(jì)算，直至故障消失，這樣可以有效地排除少數(shù)幾次誤判。
