序 號(hào)	型號(hào)規(guī)格	母線 段數(shù)	電壓 路數(shù)	電流 路數(shù)	通 訊	跳 閘	消 諧	選相	波形相量顯示	電網(wǎng)異常判別	電流計(jì)算
1	0230	2	2	30	√						計(jì)算接地回路電流

一、前言
我國的中壓電網(wǎng)絕大多數(shù)是小電流接地系統(tǒng)（也即中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)），當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，規(guī)程雖允許帶故障運(yùn)行２小時(shí)，但由于過電壓危害絕緣，仍可能引發(fā)事故。供配電系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)表明，單相接地故障發(fā)生的概率占６６％以上，因此迅速確定單相接地時(shí)的接地位置對(duì)供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行意義重大。
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模和容量的擴(kuò)大，中壓電網(wǎng)逐步采用了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行模式，且一般又運(yùn)行于過補(bǔ)償方式，由此也導(dǎo)致了單相接地故障選線的困難。近年來，一些基于諧波分量、首半波、有功分量、小波分析、負(fù)序電流、零序?qū)Ъ{、信號(hào)注入、殘流增量等方法構(gòu)成的接地選線裝置相繼問世，但在實(shí)際應(yīng)用中選線正確率仍然不高。目前，這一問題正成為改善電能質(zhì)量、提高供電可靠性的主要困難之一。
正是在這種背景之下，經(jīng)過多年的分析研究，我公司找到了以往選線方法正確率低的兩大原因：
其一，暫態(tài)過程數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性決定了單一算法的局限性。隨著消弧線圈的應(yīng)用，*地降低了所有穩(wěn)態(tài)算法的靈敏度，暫態(tài)算法也因此成為解決問題的基本方向。然而過補(bǔ)償電網(wǎng)單相接地時(shí)的暫態(tài)過渡過程是隨電網(wǎng)參數(shù)、接地瞬時(shí)角度、接地阻抗的不同而千變?nèi)f化的，任何單一算法均不能滿足實(shí)際需求。
其二，零序電流互感器誤差過大。多數(shù)選線方法，尤其是穩(wěn)態(tài)算法，嚴(yán)重依賴于互感器的精度，有些甚至需要配備高精度互感器，而工程實(shí)踐中，廣泛應(yīng)用的是安裝方便且造價(jià)較低的開啟式零序電流互感器。由于漏磁，其線性誤差和角度誤差較大，相對(duì)于微弱的零序電流信號(hào)，經(jīng)常使選線失敗。
在上述研究基礎(chǔ)上，歷經(jīng)數(shù)萬次模擬試驗(yàn)，我公司開發(fā)出了一代產(chǎn)品：
小電流接地選線智能綜合裝置。
裝置應(yīng)用*的軟硬件設(shè)計(jì)方法，以暫態(tài)過渡過程為分析基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)接地選線。硬件方面，應(yīng)用錄波技術(shù)和超大規(guī)模邏輯電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集*硬件化；應(yīng)用同步采樣技術(shù)，保證了分析數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)。算法方面，專門針對(duì)難度大的過補(bǔ)償高阻接地，開發(fā)成功了擁有*自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心算法。裝置還運(yùn)用其它多種算法同時(shí)分析，以動(dòng)態(tài)權(quán)值處理多條回路多個(gè)算法的判別打分，使選線運(yùn)算更加可靠、穩(wěn)定。裝置實(shí)現(xiàn)了低阻接地選線正確率達(dá)到１００％，高阻接地選線正確率大于９５％（不誤動(dòng)）的優(yōu)異性能。
裝置技術(shù)性能指標(biāo)符合DL/T 478-2001《靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件》、DL/T 871-2004《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)產(chǎn)品動(dòng)模試驗(yàn)》、DL/T 872-2004《小接地電流系統(tǒng)單相接地保護(hù)裝置》等國家有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并通過了電力工業(yè)電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗(yàn)測試中心的檢測?？傻顷懼袊娏茖W(xué)研究院（http://www.epri.ac.cn）查詢，檢驗(yàn)報(bào)告編號(hào)：2007105

二、裝置功能
裝置用于３～６６ＫＶ中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈或電阻接地及中性點(diǎn)絕緣的中壓電網(wǎng)單相接地選線及鐵磁諧振消除，功能如下：
  1.接地選線：線路或母線單相接地選線，判別接地相；
  2.保護(hù)跳閘：線路單相接地發(fā)生后，經(jīng)延時(shí)輸出跳閘信號(hào)；
  3.消除諧振：檢測并消除各種頻率的鐵磁諧振；
  4.故障報(bào)警：發(fā)生接地或諧振，以及裝置故障、裝置失電時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)；
  5.通訊功能：支持多種通訊規(guī)約，具有三種常用接口，能夠配合各種ＲＴＵ和主站系統(tǒng)；
  6.記錄查詢：可分別查詢接地事件、諧振事件記錄。
低端產(chǎn)品系由產(chǎn)品簡化掉部分功能而來，其核心選線算法不變，因此具有很高的性能價(jià)格比。

三、原理簡介和特點(diǎn)
裝置原理簡介如下：
裝置應(yīng)用錄波技術(shù)和超大規(guī)模邏輯電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集*硬件化；應(yīng)用同步采樣技術(shù)，每個(gè)周波所有信號(hào)均采集256點(diǎn)，使數(shù)據(jù)分析更加精準(zhǔn)。以往的小電流單相接地故障選線裝置，由于技術(shù)水平和成本因素的制約，只能在以單片機(jī)為核心的低性能硬件平臺(tái)上運(yùn)行，因此必然限制復(fù)雜算法的運(yùn)用和多種算法同時(shí)使用。本裝置在初設(shè)計(jì)時(shí)，就明確了以高性能硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)，發(fā)展自有核心算法和同時(shí)使用多種算法的技術(shù)路線。錄波技術(shù)是電力系統(tǒng)中用于解決電網(wǎng)故障跟蹤記錄問題的基本手段，但由于其實(shí)施過程當(dāng)中存在成本高昂、技術(shù)復(fù)雜的限制，因此一直以來只能用在大型的關(guān)鍵變電站當(dāng)中而不能普及，在小電流單相接地故障選線這類較低價(jià)值的設(shè)備當(dāng)中，更是難于應(yīng)用。通過對(duì)當(dāng)前微電子技術(shù)的跟蹤和開發(fā)，在本裝置研發(fā)當(dāng)中，找到了一種在有效控制成本的前提下，能夠在小電流單相接地故障選線裝置上實(shí)現(xiàn)的實(shí)用化的錄波方式，并以此為基礎(chǔ)，開展后續(xù)研究，終開發(fā)成功了自有的核心算法。本裝置的錄波是由大規(guī)?？删幊踢壿嬰娐芬?硬件的方式實(shí)現(xiàn)的，配以雙端口存儲(chǔ)器，在絲毫不占用處理器資源的情況下，自動(dòng)完成電壓電流信號(hào)的采集、處理和錄波。為了對(duì)故障信號(hào)的高頻成分進(jìn)行有效處理，本裝置信號(hào)采集點(diǎn)數(shù)達(dá)到了256點(diǎn)／周波／路，并且應(yīng)用了同步采樣技術(shù)，使得電壓電流信號(hào)在數(shù)字化的過程當(dāng)中，相位信息始終正確保持，這對(duì)瞬時(shí)接地、弧光接地的計(jì)算是至關(guān)重要的前提。
*多維波形匹配算法，在各零序電流信號(hào)之間進(jìn)行匹配運(yùn)算，突出故障回路暫態(tài)過渡過程中的異常變化趨勢，使用矩陣運(yùn)算處理計(jì)算結(jié)果。小電流單相接地故障選線裝置在傳統(tǒng)上，都是將零序電流與零序電壓信號(hào)交互運(yùn)算，而本裝置的核心算法是在各零序電流信號(hào)之間進(jìn)行交互運(yùn)算。這樣處理，可以有效地減低零序電流互感器與零序電壓互感器的輸出相位誤差（尤其是接地故障瞬間的高頻信號(hào)），因?yàn)榱阈螂娏骰ジ衅骷词褂休^大誤差，但由于其同批次產(chǎn)品的*性較好，其間的角度相對(duì)誤差是很小的。在過補(bǔ)償方式的高阻接地時(shí)，由于零序電壓信號(hào)響應(yīng)較慢且電壓值較低，再用零序電流與零序電壓信號(hào)交互運(yùn)算的方法，將*地喪失故障信號(hào)的真實(shí)性，以至于故障選線結(jié)果*錯(cuò)誤。零序電流信號(hào)之間進(jìn)行交互運(yùn)算的計(jì)算結(jié)果具有龐大的數(shù)據(jù)量，而此正是由于硬件平臺(tái)的高性能才得以實(shí)現(xiàn)。
裝置同時(shí)運(yùn)用多種選線算法，以動(dòng)態(tài)權(quán)值處理多條回路多個(gè)算法的判別打分，使選線運(yùn)算更加可靠、穩(wěn)定。本裝置為了保證核心算法的可靠和穩(wěn)定，依靠高性能硬件平臺(tái)，還實(shí)現(xiàn)了多種故障選線算法同時(shí)應(yīng)用，以多個(gè)計(jì)算結(jié)果互相補(bǔ)充、印證、糾錯(cuò)。為處理眾多算法的計(jì)算輸出，本裝置采用加權(quán)打分的方法，且各算法計(jì)算輸出占總輸出的權(quán)重是隨著電網(wǎng)參數(shù)、接地特征、接地阻抗、接地角度而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的，從而保證了每一次故障數(shù)據(jù)的計(jì)算處理都輸出符合真實(shí)狀況的判別結(jié)果。
裝置特點(diǎn)如下：
  1.選線靈敏度*，在零序電壓僅為５Ｖ時(shí)，仍能穩(wěn)定可靠地選線；
  2.相比于以往暫態(tài)選線算法，沒有死區(qū)，適應(yīng)性強(qiáng)；
  3.可廣泛地與工程上使用的各種零序電流互感器匹配，甚至在不同廠家不同規(guī)格零序電流
互感器混配的情況下，仍能可靠工作；
  4.采用多處理器。主處理器使用高檔工控芯片386EX， 具有強(qiáng)大的管理／控制／顯示／通
訊能力；運(yùn)算處理器使用ＴＩ公司的ＤＳＰ芯片，具有強(qiáng)大的高速運(yùn)算能力，用以完成
實(shí)時(shí)監(jiān)測和選線分析運(yùn)算；
  5.*的模塊化設(shè)計(jì)，后插式結(jié)構(gòu)，取消機(jī)箱內(nèi)部連接導(dǎo)線，減少了故障環(huán)節(jié)，提高了可靠性， 
并可現(xiàn)場快速排除故障；
  6.采用大屏彩色液晶，實(shí)時(shí)顯示電壓數(shù)據(jù)；
  7.全漢化的多級(jí)菜單，完善的人機(jī)交互界面，操作簡便；
  8.強(qiáng)大的參數(shù)管理功能，所有參數(shù)均可菜單設(shè)定，調(diào)試簡單，免維護(hù)；
  9.完善的自檢能力，運(yùn)行當(dāng)中能夠自診斷并處理故障；
 10.強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力，可以存儲(chǔ)多次故障信息和錄波數(shù)據(jù)；
 11.具有RS-232／422／485三種通訊接口，菜單選擇，無需硬件跳線。

四、技術(shù)指標(biāo)
  1.母線段數(shù)： 1～4段（具體見設(shè)備選型表）
  2.輸入信號(hào)
    （1）電壓輸入路數(shù)： 1／2／4路 （具體見設(shè)備選型表）
    （2）電流輸入路數(shù)： 15～44路  （具體見設(shè)備選型表）
    （3）電壓有效范圍： ≤ 160Ｖ   （極限 250Ｖ）
    （4）電流有效范圍： ≤ 0.5Ａ   （極限 1.0Ａ）
    （5）電壓輸入功耗： < 0.1ＶＡ （輸入 100Ｖ）
    （6）電流輸入功耗： < 0.1ＶＡ （輸入 0.5Ａ）
  3.選線性能
    （1）啟動(dòng)電壓：  5～50Ｖ（可調(diào)）
    （2）計(jì)算時(shí)間：   ≤ 2Ｓ
    （3）電壓靈敏度： 可小至 5.0Ｖ
    （4）電流靈敏度： 可小至 0.5ｍＡ（穩(wěn)態(tài)算法）
                    可小至 4.0ｍＡ（暫態(tài)算法）
  4.消諧參數(shù)
    （1）消諧路數(shù)： 4路
    （2）低頻啟動(dòng)： 25～ 40Ｖ（可調(diào)）
    （3）高頻啟動(dòng)：140～160Ｖ（可調(diào)）
    （4）持續(xù)時(shí)間：  1～ 10周（可調(diào)）
    （5）間隔時(shí)間： 50～500周（可調(diào)）
  5.報(bào)警參數(shù)
    （1）輸出種類： 段別輸出4個(gè)、類別輸出3個(gè)、總報(bào)警1個(gè)
                  裝置故障報(bào)警1個(gè)、掉電報(bào)警1個(gè)
    （2）報(bào)警延時(shí)： 0～999Ｓ（可調(diào)）
    （3）觸點(diǎn)容量： ＡＣ 250Ｖ／3Ａ  或  ＤＣ30Ｖ／3Ａ
  6.跳閘參數(shù)
    （1）跳閘路數(shù)：  16／32／48路
    （2）跳閘延時(shí)： 0～65535Ｓ（可調(diào)）
    （3）觸點(diǎn)容量： 250Ｖ／16Ａ
  7.記錄能力
    （1）接地事件記錄：   128個(gè)
    （2）諧振事件記錄：   128個(gè)
    （3）接地事件記次： 65535次
    （4）諧振事件記次： 65535次
    （5）錄波數(shù)據(jù)記錄：     8次
  8.裝置電源：交直流兩用，電源模塊保險(xiǎn)容量： 1Ａ
        交流：  85～265Ｖ
        直流： 120～360Ｖ
        功耗： < 40ＶＡ
  9.通訊接口： RS-232C／RS-422／RS-485 （菜單選擇）
 10.裝置尺寸
裝置為標(biāo)準(zhǔn)４Ｕ機(jī)箱，面板上下各增加3ｍｍ的裝飾邊。
    （1）大外觀尺寸： 183×483×315 （高×寬×深）
    （2）安裝開孔尺寸： 180×450 （高×寬）
 11.整機(jī)重量： ＜ 10ＫＧ （模塊全部插滿）
 12.使用條件
    （1）環(huán)境溫度： -10～+55℃
    （2）相對(duì)濕度： ≤ 90％
    （3）安裝場所無強(qiáng)烈震動(dòng)
    （4）安裝場所無酸、堿、腐蝕性及易燃易爆氣體
    （5）安裝場所應(yīng)是能防止天氣災(zāi)害的室內(nèi)
 13.運(yùn)輸保存條件
    （1）運(yùn)輸保存溫度： -40～+75℃
    （2）應(yīng)避免強(qiáng)烈震動(dòng)
    （3）應(yīng)避免天氣災(zāi)害侵襲