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CR-DX系列小电流接地选线装置

发布时间:2018-01-26   浏览量:1544次


一、   前言

我国的中压电网绝大多数是小电流接地系统(也即中性点非有效接地系统),当发生单相接地故障时,规程虽允许带故障运行2小时,但由于过电压危害绝缘,仍可能引发事故。供配电系统故障统计表明,单相接地故障发生的概率占66%以上,因此迅速确定单相接地时的接地位置对供配电系统的安全运行意义重大。

随着电力系统规模和容量的扩大,中压电网逐步采用了中性点经消弧线圈接地的运行模式,且一般又运行于过补偿方式,由此也导致了单相接地故障选线的困难。近年来,一些基于谐波分量、首半波、有功分量、小波分析、负序电流、零序导纳、信号注入、残流增量等方法构成的接地选线装置相继问世,但在实际应用中选线正确率仍然不高。目前,这一问题正成为改善电能质量、提高供电可靠性的主要困难之一。

正是在这种背景之下,经过多年的分析研究,我公司找到了以往选线方法正确率低的两大原因:

其一,暂态过程数学模型的复杂性决定了单一算法的局限性。随着消弧线圈的应用,极大地降低了所有稳态算法的灵敏度,暂态算法也因此成为解决问题的基本方向。然而过补偿电网单相接地时的暂态过渡过程是随电网参数、接地瞬时角度、接地阻抗的不同而千变万化的,任何单一算法均不能满足实际需求。

其二,零序电流互感器误差过大。多数选线方法,尤其是稳态算法,严重依赖于互感器的精度,有些甚至需要配备高精度互感器,而工程实践中,广泛应用的是安装方便且造价较低的开启式零序电流互感器。由于漏磁,其线性误差和角度误差较大,相对于微弱的零序电流信号,经常使选线失败。

在上述研究基础上,历经数千次模拟试验,我公司开发出了最新一代产品——CR-DX系列小电流接地选线装置。

装置应用先进的软硬件设计方法,以暂态过渡过程为分析基础,实现接地选线。硬件方面,应用超大规模逻辑电路,实现数据采集完全硬件化;应用同步采样技术,保证了分析数据的精准。算法方面,专门针对难度最大的过补偿高阻接地,开发成功了拥有完全自主知识产权的核心算法。装置还运用其它多种算法同时分析,以动态权值处理多条回路多个算法的判别打分,使选线运算更加可靠、稳定。

二、   装置功能

装置用于3~35KV中性点经消弧线圈或电阻接地及中性点绝缘的中压电网单相接地选线。发生接地以及装置故障、装置失电时,产生报警

本产品应用在最大四段母线系统,总出线回路不大于40 路。

广泛应用于电力系统变电站、发电厂及煤矿、钢铁、冶金、化工等大型厂矿的供电系统。

三、   原理简介和特点

针对国内其它小电流选线设备对弧光接地判断准确率低的情况,本机采用了先进的最大增量法进行弧光的选线判断。

下面将以四条线路为例,对本机的最大增量法方案做一简单介绍。

工作原理:本机在启动工作后,当发生接地时,零序电压会触发本机提取各回路零序电流,取出数据后进行第一阶段运算。如1、2、3、4 号线的电流分别为-15A、+4A、+5A、+6A。此时消弧设备判断接地类型,如果是金属接地,消弧设备不动作;如果是弧光接地,消弧设备把弧光接地强行变为金属接地,本机再提取各回路零序电流,根据本次数据进行第二阶段运算

。如果是金属接地,此时接地1、2、3、4 号线的电流将可能约为-15A、+4A、+5A、+6A,故障线(1 号线)电流与非故障线电流相反且至较大,故可直接判断选线。如果是弧光接地,此时接地1、2、3、4 号线的电流方向一致,可能约为+5A、+4A、+5A、+6A,此时四条线路电流分别与第一阶段的-15A、+4A、+5A、+6A 分别相减的增量差为20A、0A、0A、0A,故障线(1 号线)的增量为20A,是增量最大的一路线,即可选出故障线。然后把所选出的接地信息在液晶显示屏上显示,若接地现象消失、排除,本机返回工作状态,否则接地信息会一直在液晶显示屏上显示。

国内其它小电流选线设备对弧光接地判断准确率低的原因是由于此类设备由于采样点为20 点/20ms 左右,又大多用傅里叶算法,只能测到五次谐波的信号,而弧光接地时的信号多在几千赫兹,故此类设备根本无法对于弧光接地做准确的判断,只能对金属接地作准确判断。而本机由于对于弧光接地采用了先进的最大增量法,故不但能对金属接地最准确判断,还可对于高频的弧光接地信号做出准确判断。

四、   技术指标

1.      

使用条件

环境温度:0℃~40℃;

大气压力:80~110Kpa;

空气相对湿度:90%(25℃)、50%(40℃);

使用地点不能有爆炸危险的介质,周围介质中不能含有腐蚀和破坏绝缘的导电介质或气体,不允许环境充满蒸汽及含有较严重霉菌存在;

安装地点应具防御风、雨、沙和防尘设施。


2.      

输入量额定值

零序电压(U0)

100V

零序电流(I1~I40) <2A 且>20mA

电源电压:直流220V±10%或交流220V±10%


功耗:<100 W

零序电流回路输入路数:≤40 (四母线段)


3.      

输出量额定值

共可输出常开接点数:5 对

可输出常闭开接点数:1 对

接点允许电流: ≤5A/DC220V

所有继电器输出接点均可接报警输出


4.      

通讯接口

RS485

五、   操作说明

本产品采用嵌入式安装,后面板接线。所有的零序电流传感器入线最好用屏蔽双绞线方式接入本机,本机的机壳必须接大地。

本产品的参数设置极其简单,按“确定”键进入菜单选项,通过上、下箭头键(即“↑” 键和“↓”键)进行相应选项的选择,到相应的选项后再按”确认”键进入相应的修改菜单。在相应的修改菜单中,通过上、下箭头键和“确认”键和“取消”键进行参数的修改。须设置内容如下:

1、时间设置:

在“修改时间”选项内,通过多次按下“确认”键改变设置时间的选项条,即通过箭头键可进行当前时间修改,再按“确认”键设置时间。

2、操作密码设定:

在“修改密码“选项内,本机对修改参数有密码保护,出厂密码为“00

00”,用户可以自己修改该密码。

3、线路设定:

设置各个线路的变比,母线号及跳闸口。对于没有投运的线路把此线路对应的接线端子短接。如母线号2:指的是本线路是小电流选线后的U2-1、U2-2 端子所接的零序电压的线路。如要把1 段母线和2 段母线并联使用,则要把所有母线号为2 的线路母线号改为1 。如要把1 段母线和2 段母线再分开使用,则要把前面母线号改为1的线路编号改回母线号为2。同理:如要现场把1 段母线和3 段母线并联使用,则要把所有母线号为的线路母线号改为1 。如要现场把2段母线和3段母线并联使用,则要把所有母线号为3的线路母线号改为2 。如要现场把1 段母线、2 段母线、3 段母线并联使用,则要所有母线号为2 和3 的线路母线号改为1。

4、修改装置地址:

设置本机的3位装置地址(十进制:001-255)。

5、电流显示功能:

在主菜单中选择显示电流项,再按住“确定”即可进入电流自检功能,当有零序电流进入选线装置时,液晶屏上将显示该电流值及其输入的通道。同样可按“↑”键或“↓”键进行液晶屏的翻屏显示以选择查看不同的通道实时电流值。所有的电流值精度误差可达到1%以内。


六、   装置安装事项

1、 用户须提供母线段数和零序电压额定值。

2、 用户如需要通讯功能,需提供具体的通讯规约条文。用户须提供各回路馈线长度、类型(电缆还是架空线)、根数、缆芯截面积。

3、 通过一个开关引出两根(或更多)的电缆,如果末端连在一起,且一个零序CT套不下这些电缆时,可用若干个零序CT 把这些电缆分别套起来,最后把这些CT 的K1 与K1,K2 与K2 分别相连后接入本机后电流端子(I1-1、I1-2┄I21-1、I21-2),这些零序CT 安装方向必须一致。

4、 通过一个开关引出两根(或更多)的电缆,如果末端不连在一起,必须作为两条(或更多条)线路处理。

5、 如果一个出线用的是三相CT 引入小电流选线,则这三个CT 必须是同变比、同型号的。

6、 如零序CT 或三相式CT 为小电流选线与微机保护所共用的,则必须把小电流选线与微机保护串联起来再接入CT。并且串联的方向必须一致。

7、 CT 到选线的二次线从CT 的接头处引出后须垂直于高压线引到高压柜边再引到该开关柜的端子排上引入小电流选线。

8、当系统同一母线段下有多个开关站,且各级开关站都有小电流接地选线时,上级开关站到下级开关站的联络线也必须安装零序CT。并且此零序CT 的二次引线须接入上级开关站,以作为上级开关站的一路出线处理。当上级开关站上的小电流接地选线报出的是上级开关站到下级开关站的联络线的线路编号时,表示在下级开关站上线路出现接地现象,下级开关站小电流接地选线报出该站实际的接地线路号。也可由MODBUS 规约将各级开关站小电流接地选线所报的接地线路号和该接地线路的接地电流值传入监控系统,由监控系统根据电流值大小判断出实际的接地线路号。

9、在系统有母联情况时,即同级开关站有多段母线时,我们建议只用一台小电流选线装置。

10、同一段母线下如有二台或更多小电流选线使用,这几台小电流选线的零序电压接入位置必须一致。如几台小电流选线的零序电压都接U1-1、U1-2 或都接U2-1、U2-2 或都接U3-1、U3-2。

11、出线上接有接地变压器或消弧线圈的线路零序电流及和同级开关站母联开关上的零序电流都不接入小电流选线。

12、正常情况下高压系统上电后,零序电压线两端电压应为0V。如不对须检查接线。

13、在所有CT 二次线都接入小电流选线后,并且高压投运后,必须进行电流显示功能检查,正常情况下从01 路到40 路显示的应是是“0.00A”。正常情况下如有通道电流显示不是“0.00A”,可能有两种情况造成。

1) 此通道对应出线本身负荷不平衡。本情况不用管,但电流尽量不要超过0.02A。

2) 由于CT到选线的二次线没用屏蔽双绞线或二次线与高压线的距离太近造成的,这时须重新整改二次线。CT

到选线的二次线从CT的接头处引出后须垂直于高压线引到高压 柜边再引到端子排上。

14、母线接地时,各零序CT 送上来的将是其本身线路的电容电流再除以该CT 变比的值。线路接地时,故障线零序CT 送上来的将是系统总的电容电流减去其本身线路的电容电流后,再除以该CT 变比的值。非故障线零序CT 送上来的将是其本身线路的电容电流再除以该CT变比的值。比如:如果系统总电容电流为50A, 01 线路接地,该线路电容电流为2A,该线路零序CT 变比为50:1,则该线路零序CT 送上来的电容电流为I0=(50A-2A)/50=0.96A 左右。(因20mA〈I0〈2A 符合信号要求。)这时需注意,如果该线路零序CT 变比过小,致使I0〉2A,由于选线装置的采集板有钳位电路,会使该采集板的其他电流回路串入电流,造成误选。如果是母线接地,则该线路零序CT送上来的电容电流为I0=2A/50=0.04A左右。(因20mA〈I0〈2A 符合信号要求。)这时需注意,对一台选线装置来说,如果只有该线路的I0 符合信号要求,其他各路I0 都〈20mA,则会误选为01 为故障线。如所有线路I0都〈20mA,选线装置是不会动作的。

七、      现场调试

一 、检测小电流选线设备本身

新安装的小电流选线设备,必须检查以下内容:

1.   通入小电流选线工作电源前,先把电源端子从小电流选线后盖上拔出, DC220V的工作电源,用万用表量出方向正确且误差在10%以内,电源端子才能插上小电流选线后盖电源端子。

2.        

在所有CT 二次线都接入小电流选线后,并且高压投运后,必须进行电流显示功能检查,正常情况下从01 路到36 路显示的应是是“0.00A”。正常情况下如有通道电流显示不是“0.00A”,可能有两种情况造成。1) 此通道对应出线本身负荷不平衡。本情况不用管,但电流尽量不要超过0.02A。2) 由于CT 到选线的二次线没用屏蔽双绞线或二次线与高压线的距离太近造成的,这时须重新整改二次线。CT 到选线的二次线从CT 的接头处引出后须垂直于高压线引到高压

柜边再引到端子排上。


二、检查小电流选线接入线路是否正确

1、 检查零序CT 或三相式CT 安装是否正确?

零序电流传感器安装注意事项查阅小电流选线说明书。注意:通过一个开关引出两根(或更多)的电缆,如果末端连在一起,且一个零序CT 套不下这些电缆时,可用若干个零序CT 把这些电缆分别套起来,最后把这些CT 的K1 与K1, K2 与K2 分别相连后接入本机后电流端子(I1-1、I1-2┄I21-1、I21-2),这些零序CT 安装方向必须一致。通过一个开关引出两根(或更多)的电缆,如果末端不连在一起,必须作为两条(或更多条)线路处理。如果一个出线用的是三相CT 引入小电流选线,则这三个CT 必须是同变比、同型号的。如零序CT 或三相式CT 为小电流选线与微机保护所共用的,则必须把小电流选线与微机保护串联起来再接入CT。并且串联的方向必须一致。

2、 检查零序CT 或三相式CT 引入小电流选线的引线的同名端是否已接地?是否一致?

零序CT 或三相式CT 引入小电流选线的引线的同名端最好在开关柜处接地,不要在选线端或其它微机保护端接地。

3、 检查零序电压线是否正确接入小电流选线零序电压端子(U1-1、U1-2,U2-1、U2-2,U3-1、U3-2)?

正常情况下高压系统上电后,零序电压线两端电压应为0V。如不对须检查接线。

4、 如用户需要后台通讯及报警输出,必须检查通信线(485A、485B 线)、报警输出线(K1-1、K1-2,K2-1、K2-2,K3-1、K3-2,K4-1、K4-2,K5-1、K5-2)是否正确。


三、 现场参数设置

1、 变比设置:如现场所有出线的零序CT 或三相式CT 变比都一致,则不须设置。如CT 变比有一个不同就必须设变比:在小三角箭头指向“39#编号: XX XX Y”处连续按“确认”键直到进入变比设置菜单,变比范围从5:1 到100:1 。当变比不在上述范围内时,可把每个出线的零序CT 或三相式CT 变比同除以一个公约数使这些变比在5:1 到100:1 即可。比如:现场由50:1 和100:1 的零序CT 和600:5 三相式CT, 600:5 三相式CT 变比即120:1,所有零序CT 和三相式CT 同除以2,变比可设置为25:1,50:1,60:1。注意: 同一段母线下如有二台或更多小电流选线同时使用或母联情况下,这些小电流选线的变比设置也必须遵从本规则!

2、 如果用户定制了跳闸板,则须设置跳闸功能(否则不须设置)。即设置当选中某线路发生接地时,相应的无源常开继电器触点是否变为闭合触点。

5、 修改装置地址:如果有后台通讯的话。须设置本机的3位装置地址(十进制:001-255)。注意:3位装置地址不能设为000,同一通讯口下的所有设备地址不能重复。


四、现场模拟实验:

有条件的话从每一路零序CT 一次通入若干A 电流,使二次产生00.02A— 2A 的电流,并从与此线路相应的零序电压处(U1-1、U1-2 或U2-1、U2-2 或U3-1、

U3-2)输入30V— 100V 电压即可模拟选线实验。液晶和打印机都会报出实验的接地线路的线路编号、母线号及接地时间。报警继电器(K1— K5)会发出闭合信号。无条件的话必须从开关柜接线端子通入00.02A— 2A 的二次电流实验。绝

对不能只从选线的机后接线端子通入电流实验。注意:从相应的零序电压处输入电压前,先把PT 引入的零序电压线断开,以免输入电压时在PT 一次侧产生高压,做完实验后再恢复PT 线。

八、      故障处理

1.上电后装置不工作,前面板指示灯均不亮。应检查是否有电;

2.上电后装置启动正常,但运行中显示错误的数据。应检查接线是否安装紧固; 3.运行当中发生的死机,绝大多数情况装置可以自恢复。如出现装置无法恢复的死机时,应断开装置电源,5秒后再接通即可;

4.选线错误。应检查各电压、电流信号是否接线正确,母线、线路设置是否正确;

5.显示“无效接地”,表示选线失败。应检查各电压、电流信号是否接线正确,母线、线路设置是否正确。如启动电压设置较低、零序CT特性离散较大等状况也会造成选线灵敏度降低,以至选线失败;

6.判相错误。应检查各电压、电流信号是否接线正确,母线、线路设置是否正确;

7.如按上述方法,仍不能使装置正常工作,请尽快联系我公司解决!

九、      维护注意事项

1.装置在使用、运输保存过程中,应满足《技术指标》中之使用条件和运输保存条件;

2.装置安装使用前,用户应详细阅读本说明书,以保证安装和使用操作正确;

3.装置运行过程中,应视现场情况定期除尘。

十、      订货须知

1.安装现场如不能满足《技术指标》中之使用条件时,请与我公司联系解决;

2.安装现场如存在本说明书没有描述到的复杂安装情况,请与我公司联系解决;

3.用户如需特殊规格产品,请与我公司联系解决;

4.如装置自带通讯规约不能满足需要,我公司可按用户要求增加新的规约。

十一、  售后服务

用户按本说明书所述方法安装使用,自装置出厂之日起两年内,因自身质量问题造成的故障,我公司负责免费修理,两年后只收取修理工本费。因用户安装使用不当或人为造成的损失不在此例。

十二、 附图:装置硬件系统结构


十三、   附图:装置面板布局图

十四、 附图:装置安装尺寸图

十五、 附图:装置信号端子图

常闭接点为装置故障和装置失电报警输出。

常开接点1-5可内部设置。