KA2003型小电流接地电网单相接地故障选线装置.docx

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1、KA2003-DH型小电流接地系统单相接地故障选线装置专用嵌入式工控机一一使用说明书一、概述1二、KA2003-DH型选线装置机电参数2三、KA2003-DH型选线装置特点2四、硬件配置31. KA2003-DH型选线装置（图4-1）32. CT/PT板（图4-2）33. 主板（图4-3）44. ARM芯片45. 开关量板（图4-4）4五、选线装置的工作原理51 .智能群体比幅比相法52 .谐波比幅比相法53 .小波法54 .首半波法65 .有功分量法、能量法66 .突变量选线方法67 .有效域技术78 .连续选线技术7六、适用范围及定货须知7七、选线装置操作说明81 .功能键操作说明82 .

2、主菜单界面的各个功能框操作说明9八、选线装置现场安装与调试131 .现场准备132 .开箱检查133 .注意事项134 .加电顺序135 .参数设置13九、通信规约14十、KA2003-DH型选线装置附图19KA2003-DH型小电流接地系统单相接地放修选线装置专用嵌入式工控机说明一、概述小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在哪一条线路上。由于这种故障引起的相电压升高对系统的绝缘性能构成很大威胁，必须迅速查出故障线路并加以排除。80年代后期，华北电力大学杨以

3、涵教授首先提出了群体比幅比相选线技术，并研制出了国内第一台选线装置。第一代选线产品在9()年代前期曾在国内得到过广泛地推广应用。但是，由于早期选线理论和技术上的局限，第一代产品的灵敏度和准确率都不高，根据抽样统计，至9()年代后期有85%以上的在线产品都相继退出了运行。1999年底国家电力公司、国家经贸委和中国电力企业联合会联合召开会议，共同起草了小电流接地选线装置技术标准，并且共同确认了进一步研究选线技术在未来电网发展中的重要意义。北京丹华昊樽业L电力科技有限公司是华北电力大学(北京)和辽宁省电力有限公司共同投资创建的高新技术企业。北京丹华昊樽幺2”电力科技有限公司研制生产的“KA2003系

4、列小电流接地电网单相接地故障选线装置”，是华北电力大学杨以涵教授“小电流接地选线课题组”近二十年来的技术积淀与结晶。该成果已通过国家电力公司组织的鉴定，选线装置已获得实用新型专利，并已申报国家发明专利。“KA2003系列小电流接地电网单相接地故障选线装置”克服了第一代小电流选线产品存在的选线判据不充分，选线手段单一，不能适应各种复杂的接地故障类型和测量信号数据处理手段简单，不能从微弱的信号中准确提取出有用信息等诸多影响选线准确率的问题，将各种选线判据有机地集成为充分判据，并与多种数据处理算法和各种选线方法融为一体。构成了各种判据有效域优势互补，能适应变化多端的单相接地故障形态的多层次全方位的智

5、能化选线系统。产品挂网运行的实践己经很清楚地证明：“KA2003型小电流接地电网单相接地故障选线装置”是选线正确率达到100%的新一代小电流接地电网单相接地故障选线装置。KA2003-DH型专用嵌入式工控机是在KA2003-YH/PCI选线装置基础之上我公司与华北电力大学共同研发的新型小电流接地选线装置。装置采用4U机箱，整套设备集中、紧凑、密封性好、扩展性强、便于维护。前板配有5.7TFTLCD真彩色液晶大屏幕显示器、功能按键。底板、主板、电源适用于工业环境，低功耗，没有旋转风扇，可靠性高。KA2003-DH型专用嵌入式工控机延续了KA2003-YH/PCI选线装置的优点，它的研制成功丰富了

6、小电流接地选线装置的种类，满足了各行用户的不同需求。二、KA2003-DH型选线装置机电参数1 .装置电源额定工作电压：交流220V50Hz或直流220V。2 .装置功耗：P20Wo3 .接入装置的母线PT二次零序电压：3U0W120V（交流有效值）。4 .接入装置的线路CT二次零序电流：2mAWIWl.6A（交流有效值）。5 .装置动作启动电压：交流1100V可调（默认设置交流有效值15V）。6 .零序电压测量精度：0.2%（相对引用误差）。7 .零序电流测量精度：0.2%（相对引用误差）。8 .装置完成一次综合判据选线时间：20T00ms可调。9 .开关量输出常开触点容量：直流220V,0

7、.5Ao10 .同RTU和综自站通信方式：无源节点和串口RS232、485、422,通信规约采用标准CDT规约。三、KA2003-DH型选线装置特点1 .选线装置实时采集系统故障信号，应用多种选线方法进行综合选线，具体包括：智能群体比幅比相法、谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法、零序电流突变量法。装置通过粗糙集理论确定各种选线方法的有效域，根据故障信号特征自动对每一种选线方法得出的故障选线结果进行可信度量化评估，应用证据理论将多种选线方法融合到一起，最大限度地保证各种选线方法之间实现优势互补。为了避免故障信号受到干扰而导致误选，装置采用了连续选线方法，每隔一定时间（1秒）重新

8、采集数据进行分析，只要故障没有消失，装置的选线计算就不停止。2 .装置具有故障录波功能，可以提供故障前后的波形，包括故障发生前的一个周期和故障发生后五个周期的波形。可保存现场故障录波数据和选线结果2000次。3 .装置具备跳闸功能，大容量触点可以直接接入跳闸回路，实现选线后的故障切除。也可与自动重合闸结合，实现选线后的自动消弧和进一步确认（可选功能）。4 .装置具备消谐功能，能够消除1/3分频、1/2分频、基频、3倍频、5倍频的铁磁谐振（可选功能）。5 .适用于中性点不接地、经固定消弧线圈接地、经自动调谐式消弧线圈接地和经高阻接地等接地方式。适用于母线加装消弧装置的系统。适用于不同电压等级（6

9、6kV、35kV、10k6kV.3kV）的系统。6 .装置能准确识别直接接地、经电阻接地、经弧光接地、间歇性弧光接地等复杂的故障类型，在现场工作人员的配合下可以解决不同线路两点同相接地故障问题。7 .选线装置具有自检功能，死机自恢复功能。并能监视各线路出口处接地电容电流和各段母线零序电压。8 .选线装置具有与远动装置的接口功能。可以提供遥信无源节点、标准RS232、485、422串口接口。装置采用标准CDT规约。9 .装置根据各段母线的零序电压变化自动判断系统运行方式，即各段母线并列运行或是分段运行。10 .装置能够对各条线路的瞬时接地和永久接地次数进行统计，为分析线路的运行状况提供依据。11

10、 .装置能够自动判断接入零序电压、电流信号的极性接反情况，保证选线的正确性。12 .采用WindowsCE操作系统，操作简单直观。13 .支持鼠标、键盘、以太网、USBo14 .超低功耗芯片更适合工业级环境，板卡的模块化设计使维护变得更加简单。15 .装置采用标准4U机箱，体积小便于多台组屏，节省投资。四、硬件配置1. KA2003-DH型选线装置（图41） 选线装置采用高速ARM芯片，机身为标准4U机箱。 装置由底板、主板、PT/CT板、开关量输出板、交直流电源、液晶大屏幕、按键、金属机箱等组成。各种卡、板安装在密闭的机箱中，采用插拔式设计，整套设备集中、紧凑、密封性好、扩展性强、便于维护。

11、 前板配有5.7TFTLCD大屏幕、功能按键。底板、主板、电源适用于工业环境，低功耗，无旋转元件，可靠性高。 选线装置配备看门狗电路，确保装置连续稳定运行。 系统具有良好的人机对话功能，易于操作人员掌握使用。KA2003小电及桂炉网M相快冷匕跖速愎 专用嵌入式工控机北京丹华关修电力乂粒行网公同http:www.tfhhb.cem（图4-1）KA2003小电流接地选线装置2. CT/PT板（图42）小电流接地系统的母线零序电压信号和各条线路的零序电流信号经过现场的PT和CT变换后输入高精度CT/PT板，再经低通滤波器滤波后变换为平滑的电压信号送至A/Do（图4-2） CT/PT 板3. 本装置采

12、用32位高速ARM芯片，运算速度60MlpS。 A/D输入最大电压5V,分辨率14位。 单通道A/D最大采样速度100KSBS,实际采样速度5kHz（每周波100点）。 输入通道自动扫描，可以程控从任意通道开始到任意通道结束。 采用WinCE操作系统，操作简单直观。 支持鼠标、键盘、以太网、USBo（图4-3）ARM主板4 .ARM芯片1. ARM芯片为32位的微处理器，相比于其他传统单片机，速度更快。2. ARM芯片相比于DSP等其他32位控制器，具有更灵活的对外I/O接口，控制性更强，功耗更低。3. ARM芯片相比于普通工控机CPU,功耗更低。4. ARM芯片采用改进的RISC（精简指令集

13、）设计思想，绝大多数指令都是单周期执行，因此速度快，我们的ARM处理器可以达到60MlpS。5. ARM处理器拥有很多通用寄存器，这些寄存器既可以存放指令也可以存放数据，这些寄存器为数据操作提供快速局部存储访问，配合ARM的LOAD_STORE存取方式，避免了很多费时的存储器操作。6. ARM处理器还有一些增强指令针对数据处理应用，这些指令拥有特定的硬件执行单元，比如16*16位乘法矩阵。7. ARM处理器普遍拥有优秀的低功耗特性，它的典型值一般是数百微安/M到数毫安/M。5 .开关量板（图44）16路开关量输出开关量板最多可以提供16路大驱动容量开关量输出，每路输出有1000匕的高电压隔离，

14、集电极开路电压达到40匕）厂输出通道带有D型锁存器，有感性负载二极管保护回路，可以适用于现场的多种应用。通道信号以继电器常开接点形式输出。（图4-4）开关量板五、选线装置的工作原理本装置采用多种方法进行故障选线，每种方法都针对信号的具体特点，不同方法之间具有互补性。1 .智能群体比幅比相法智能群体比幅比相法的基本原理是：对于中性点不接地系统，比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。传统比幅比相方法在信号处理、抗干扰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Butterworth数字滤波器，对信号进行有效的数字滤波处理，提取出了更可靠的信号成分，提高了选线正确性。2 .谐波比幅比相法谐波比幅比相法的基本原理是：对于中性点经消弧线圈接地系统，谐波分量处于欠补偿状态。如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相；若所有线路零序电流同相，则为母线接地。谐波选线方法采用有效的数字滤波手段，提取出能量最高的谐波频带范围，避免了提取单一谐波频率而导致的误差。3 .小波法小波分析是一门现代信号处理理论与方法，它能有效地分析变化规律不确定和不稳定的随机信