專利名稱：小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線自動(dòng)處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是小電流接地系統(tǒng)單相接地故障自動(dòng)選線控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
北京丹華昊博電力科技有限公司KA2003小電流接地選線裝置是一套成熟的裝置，運(yùn) 行效果好，運(yùn)行實(shí)績(jī)表明能正確選出接地線路，KA2003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，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、零序電流突變量法等。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，最大限度地保證各種選 線方法之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。裝置選出接地故障線路后發(fā)出報(bào)警信息讓調(diào)度員處理，然后由 調(diào)度員電話通知監(jiān)控中心人員遙控拉開故障線路，保證非故障線路繼續(xù)運(yùn)行。
此種方式存在的缺陷.-
1、 當(dāng)值班調(diào)度員操作任務(wù)較忙時(shí)，因管轄變電所較多，往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息， 從而延誤了處理時(shí)間。雖然接地故障可以運(yùn)行2個(gè)小時(shí)(當(dāng)電纜長(zhǎng)度較短時(shí))左右，但常 常會(huì)造成系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間過電壓引起母線PT損壞，同時(shí)可能會(huì)引起線路另一個(gè)薄弱點(diǎn)絕緣擊 穿發(fā)展為相間短路，擴(kuò)大故障范圍。
2、 現(xiàn)在變電所都實(shí)行無人值班模式，當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)將無法遙控操作，運(yùn)行人員 需到變電所現(xiàn)場(chǎng)拉開故障線路，雖然可以隔離故障，但延誤了故障處理時(shí)間。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種小電流接地 選線裝置可自動(dòng)選出并自動(dòng)隔離故障設(shè)備(故障設(shè)備包括線路和電容器，電容器雖然接地 故障幾率少，但也存在接地情況，如電容器本體或出線電纜發(fā)生單相接地，所以本實(shí)用新 型也考慮跳電容器開關(guān))的自動(dòng)裝置，同時(shí)配合線路保護(hù)中的自動(dòng)重合閘功能對(duì)選線結(jié)果不正確時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救；電容器不采用重合閘補(bǔ)救，由人工恢復(fù)。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案
一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線自動(dòng)處理裝置，包括主板以及設(shè)置在主板上的 主機(jī)、PT/CT模擬量輸入模塊、A/D變換模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、開關(guān)位置輸入模塊、接地 線路跳閘輸出模塊、閉鎖保護(hù)重合閘命令輸出模塊、輸出線路接地警告信號(hào)模塊、遠(yuǎn)程數(shù) 據(jù)傳送模塊、電源，鍵盤以及顯示單元，所述的FI7CT濾波板的輸出壙與A/D變換模塊 的輸入端連接，將PT/CT模擬量輸入模塊的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述的A/D變換模 塊的輸出端與數(shù)據(jù)緩沖模塊的第一輸入端連接，實(shí)現(xiàn)緩沖處理，開關(guān)位置輸入模塊的輸出 端連接數(shù)據(jù)緩沖模塊的第二輸入端，實(shí)現(xiàn)開關(guān)位置信號(hào)的緩沖處理，數(shù)據(jù)緩沖模塊的第一 輸出端與接地線路跳閘輸出模塊輸入端連接，對(duì)接地線路開關(guān)輸出跳閘命令，數(shù)據(jù)緩沖模 塊的第二輸出端與閉鎖線路保護(hù)重合閘輸出模塊輸入端連接，對(duì)所跳開關(guān)的保護(hù)裝置輸出 閉鎖重合閘命令，數(shù)據(jù)緩沖模塊的第三輸出端與輸出線路接地警告信號(hào)模塊輸入端連接， 用于輸出警告信號(hào)，數(shù)據(jù)緩沖模塊的第四輸出端與主機(jī)的第一輸入端連接，用于數(shù)據(jù)交換， 主機(jī)的第二輸入端連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送模塊的輸出端，用于輸出接地告警信號(hào)送到相關(guān)用戶 終端，主機(jī)的第三輸入端與鍵盤連接，用于控制信號(hào)的輸入，主機(jī)的第四輸入端與顯示模 塊連接，用于實(shí)時(shí)顯示。
本實(shí)用新型在現(xiàn)有KA2003小電流接地選線裝置中擴(kuò)展了選出接地故障線路后跳閘功 能，將小電流接地選線跳閘回路接入保護(hù)的分閘回路，如選線跳閘正確開關(guān)真實(shí)跳閘(小 電流接地選線通過開關(guān)位置輸入模塊，能判斷開關(guān)是否真實(shí)跳閘，防止開關(guān)發(fā)生拒動(dòng)，造 成小電流裝置誤判斷)，如選線裝置檢測(cè)不到零序電壓，就給保護(hù)裝置輸出閉鎖重合閘命 令。如選線跳閘不正確，則選線裝置仍能檢測(cè)到零序電壓，就不輸出閉鎖重合閘信號(hào)，保 護(hù)裝置將啟動(dòng)不對(duì)應(yīng)重合閘功能，對(duì)開關(guān)進(jìn)行合閘一次，選線裝置將重新進(jìn)行選線。如選 線裝置所跳為電容器開關(guān)，因電容器所有重合閘功能停用，不存在閉鎖重合閘問題。本裝 置特別適用于對(duì)接地故障必須迅速隔離的配電網(wǎng)中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型擴(kuò)展了 KA2003小電流接地選線裝置功能并與保護(hù)裝置 中的重合閘功能相配合，實(shí)現(xiàn)接地故障的自動(dòng)選線并自動(dòng)隔離故障線路功能，實(shí)現(xiàn)接地故 障的實(shí)時(shí)迅速處理，保障了非故障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。


圖1是本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)框圖。圖2是KA2003小電流接地選線裝置的結(jié)構(gòu)框圖。 圖3是本實(shí)用新型裝置工作流程示意圖。 圖4是KA2003小電流接地選線裝置流程示意圖。 圖5是本實(shí)用新型裝置原理圖。
圖6 KA2003小電流接地電網(wǎng)單相接地故障自動(dòng)選線裝置原理圖。
具體實(shí)施方式

下面先對(duì)KA2003小電流接地選線裝置的工作過程作說明，如圖2、圖4、圖6所示 附圖4為KA2003小電流接地選線裝置的工作流程示意圖；附圖2為小電流接地系統(tǒng)
單相接地故障自動(dòng)選線裝置邏輯框圖；附圖6為KA2003小電流接地電網(wǎng)單相故障選線裝
置原理圖。
KA2003小電流接地電網(wǎng)單相故障選線裝置在程序設(shè)計(jì)中采用了多線程結(jié)構(gòu)，當(dāng)裝置 啟動(dòng)檢測(cè)后，啟動(dòng)采樣線程，當(dāng)零序電壓超過門檻值的數(shù)目達(dá)到一定數(shù)目后，存儲(chǔ)暫態(tài)數(shù) 據(jù)，并發(fā)送消息(1)，然后存儲(chǔ)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，并發(fā)送消息(2)，主線程收到消息(1)、 (2) 后進(jìn)行故障處理，提取故障特征，利用穩(wěn)態(tài)量判據(jù)、暫態(tài)量判據(jù)、奇異量判據(jù)等進(jìn)行多判 據(jù)融合，對(duì)各種判據(jù)進(jìn)行智能決策，得到選線結(jié)果，顯示選線結(jié)果，并進(jìn)行故障錄波；如 果一段時(shí)間后零序電壓小于門檻值的數(shù)目達(dá)到一定數(shù)目后，發(fā)送消息(3),主線程收到消 息(3)，則認(rèn)為故障消失，自動(dòng)復(fù)位。見附圖2 。
KA2003小電流接地電網(wǎng)單相故障選線裝置主要有以下幾個(gè)功能模塊。PT和CT模擬 量輸入模塊，負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)交流參數(shù)；A/D變換模塊，負(fù)責(zé)把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；數(shù) 據(jù)緩沖模塊，負(fù)責(zé)對(duì)輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖處理；主機(jī)及軟件控制程序，負(fù)責(zé)提供相關(guān)硬 件支持和選線軟件分析處理，計(jì)算出接地線路；輸出線路接地告警信號(hào)模塊，負(fù)責(zé)輸出接 地告警信號(hào)；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送模塊，負(fù)責(zé)輸出接地告警信號(hào)通過遠(yuǎn)動(dòng)裝置送到相關(guān)用戶終端； 鍵盤部分，提供人工控制終端；液晶顯示部分，提供人工閱讀査看。見附圖4。
裝置工作原理系統(tǒng)的母線零序電壓以及各條線路的零序電流經(jīng)過PT和CT變換后 輸入KA2003裝置，電壓和電流信號(hào)經(jīng)過高精度PT和CT進(jìn)一步變換，所有信號(hào)變換為 電壓信號(hào)；電壓信號(hào)輸入低通濾波器去除干擾，輸出波形平滑的電壓模擬信號(hào)；裝置采用 AC1820A數(shù)據(jù)采集卡對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣數(shù)據(jù)通過PC/AT在總線存入寄存器； 工控機(jī)主板采用P CA — 6153 ，它負(fù)責(zé)從PC / AT在總線上調(diào)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行算法的處 理，給出故障線路信息；故障信息一方面直接通過液晶屏幕顯示，另一方面通過PC/AT在總線傳送給PCL — 734開關(guān)量卡，開關(guān)量卡經(jīng)過光電隔離后通過后面板上的開關(guān)量輸 出端子傳送給遠(yuǎn)動(dòng)裝置。本裝置還裝有防死機(jī)看門狗電路，有效地克服了工控機(jī)運(yùn)行中的 死機(jī)問題；裝置采用調(diào)制解調(diào)器與其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信，實(shí)現(xiàn)了裝置遠(yuǎn)程管理。見附 圖6。
KA2003小電流接地選線裝置算法中采用了窗口多線程的概念，分為主線程和采樣線 程，運(yùn)用了 Win32的消息處理機(jī)制。這樣在算法判斷的同時(shí)能夠同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，保 證采樣信號(hào)的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性。在選線算法上，用多種算法進(jìn)行智能綜合判斷，克服了單 一選線算法的不足。
KA2003小電流接地選線裝置具體實(shí)施方式
提出并采用了智能比幅比相法，該算法 在比幅比相算法的基礎(chǔ)上采用積分算法、Butterworth數(shù)字濾波器、恒以零序電壓作為參考 正方向等算法，輔以連續(xù)判斷等抗干擾措施、有效域約束、綜合判據(jù)，從根本上提高了選 線準(zhǔn)確度與新型PT接線方法相結(jié)合，排除了鐵磁諧振帶來的誤判斷問題。提出小波選 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(zhǎng)。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。
KA2003小電流接地選線裝置提出并采用了網(wǎng)絡(luò)化選線方法；網(wǎng)絡(luò)化選線方法需要輸 入與選線相關(guān)的電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)遙信量，如一條線路的投入與退出、線路上各分段開關(guān)的開 合狀態(tài)等信息，來掌握電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和各線路的參數(shù)；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，根 據(jù)獲得的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)參數(shù)與故障電壓參數(shù)來估算各線路對(duì)地充電電流，將各線路實(shí)測(cè)電流值 與期望值(估算值)進(jìn)行對(duì)比非故障線路上實(shí)測(cè)電流值與期望值相差比較小，而故障線 路上實(shí)測(cè)電流值與期望值相差很大，網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)還可以用于自動(dòng)調(diào)節(jié)消弧線圈的補(bǔ)償度。
KA2003小電流接地選線裝置提出并采用了電流突變量法；對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接 地電網(wǎng)單相接地故障的選線問題，過去一直采用5次諧波比幅比相方法。實(shí)踐證明對(duì)于非 金屬性接地故障，該方法的選線正確率極低。電流突變量方法針對(duì)消弧線圈接地電網(wǎng)的故 障選線問題而專門設(shè)計(jì)的。該方法在電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，通過自動(dòng)裝置自動(dòng)地改變 消弧線圈參數(shù)，使各線路故障電流產(chǎn)生一個(gè)突變，利用故障線路和非故障線路電流突變特 征的差異選出故障線路。該方法同小波選線方法和其它智能技術(shù)相結(jié)合，徹底地解決了消 弧線圈接地電網(wǎng)的單相接地故障選線問題。KA2003小電流接地選線裝置提出并采用了樣本建模(特征指紋)選線方法樣本建 模選線方法又稱特征指紋選線方法。在選線裝置運(yùn)行過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些極其特殊類型的 故障樣本，用正規(guī)的選線方法很難做出可靠的選線判斷時(shí)，則提取這類故障樣本的個(gè)性特 征(即指紋特征)，并將該次故障的指紋特征及故障信息保存下來，作為一個(gè)參考樣本。 當(dāng)再一次出現(xiàn)類似的故障時(shí)，通過與保存過的樣本指紋特征進(jìn)行匹配，就可以推斷出新故 障樣本的故障線路。不斷地收集和充實(shí)樣本庫(kù)，就可以處理各類特殊樣本的選線問題。
KA2O03小電流接地選線裝置提出并采用連續(xù)判斷技術(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 完全依賴于一次判斷的結(jié)果，而是綜合考慮全過程的情況，連續(xù)判斷技術(shù)可以有效地排除 隨機(jī)大干擾(主要指開關(guān)操作)的影響，提高了選線的正確性。
KA2003小電流接地選線裝置提出并采用選線方法的有效域技術(shù)理論和實(shí)踐表明， 沒有一種選線方法能夠保證對(duì)所有故障類型都有效，每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)果可能正確，也可能不 正確。選線方法能夠可靠選線的適用條件為該方法的充分性條件。滿足充分性條件的故障 在空間構(gòu)成的區(qū)域，稱為該選線方法的有效域。通過對(duì)每一種選線方法界定有效域，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。
KA2003小電流接地選線裝置提出并采用故障測(cè)度理論故障測(cè)度是定義在非負(fù)實(shí)數(shù) 域上的一組變量，用來度量一個(gè)故障中每條線路具有故障征兆的程度。 一條線路的故障測(cè) 度越大，表明該線路越可能是故障線路。在這一理論指導(dǎo)下，裝置構(gòu)造的每一種選線方法 在給出選線結(jié)果的同時(shí)，還能夠計(jì)算出各條線路的故障測(cè)度值。
KA2003小電流接地選線裝置提出并采用了證據(jù)理論選線方法每一種選線方法對(duì)一 個(gè)故障計(jì)算出的選線結(jié)果(以故障測(cè)度形式表示)相當(dāng)于一條證據(jù)，用證據(jù)來表示哪些線 路可能是故障線路、哪些線路不大可能是故障線路、可能與不可能的信任程度有多大等， 應(yīng)用證據(jù)理論把這些信息組合起來，使最終選線結(jié)果反映了各種方法共同的支持點(diǎn)，選線 結(jié)果非?？煽?。
KA2003小電流接地選線裝置提出并采用了粗糙集理論選線方法選線裝置在選線實(shí) 驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過程中收集了大量故障數(shù)據(jù)，這些故障數(shù)據(jù)對(duì)完善選線很有價(jià)值。特征指紋 選線方法中特殊樣本的發(fā)現(xiàn)、指紋特征的提取，以及其它選線方法中參數(shù)和有效域的確定 等，都需要結(jié)合實(shí)測(cè)故障數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)這些目的而進(jìn)行的故障數(shù)據(jù)處理并不是簡(jiǎn)單 的數(shù)據(jù)整理，而是需要一種系統(tǒng)的處理手段，主動(dòng)地從故障數(shù)據(jù)中挖掘并發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的知識(shí)和規(guī)律，來指導(dǎo)完善選線方法。采用粗糙集數(shù)據(jù)處理技術(shù)解決了這一問題。
KA2003小電流接地選線裝置采用高性能前置濾波器，濾除各種干擾波形。采用大容 量、高可靠性的開關(guān)繼電器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)動(dòng)傳輸。
下面以一次具體的接地故障為例進(jìn)行分析-以發(fā)生l號(hào)線路接地故障為例詳細(xì)說明選線過程，程序的采樣子線程創(chuàng)建5000X32的二 維數(shù)組，將數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，存滿之后從數(shù)組始端覆蓋原有數(shù)據(jù)。發(fā)生故障后(大于 啟動(dòng)電壓6個(gè)點(diǎn))將故障點(diǎn)前100個(gè)點(diǎn)和后100個(gè)點(diǎn)作為暫態(tài)數(shù)據(jù)，再將后400個(gè)點(diǎn)作 為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，把這600個(gè)點(diǎn)提交主線程進(jìn)行故障選線s —秒鐘之后，如果故障沒有消失， 繼續(xù)提取400個(gè)點(diǎn)作為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)提交主線程進(jìn)行連續(xù)選線。然后進(jìn)行特征提取，得到選線 結(jié)果。以群體比幅比相為例說明選線具體方法，提取電流幅值最大的3條線路，并設(shè)初始 累加值sum(l)Sum(2)sum(3 )和sum (母線)。將這3個(gè)電流數(shù)組與此電壓數(shù)組進(jìn) 行逐點(diǎn)比較①與電壓符號(hào)相反，則Sum直接累加絕對(duì)值；②與電壓符號(hào)相同，則sum 累加絕對(duì)值；③3條線路電流與電壓符號(hào)都相同，則Sum (母線)設(shè)成一個(gè)較大值。將 sum(l)sum(2)sum(3 )和sum (母線)進(jìn)行比較，值最大的就是故障線路。裝置在 前臺(tái)顯示1號(hào)線路為故障線路，同時(shí)通過開關(guān)量卡閉合繼電器給遠(yuǎn)動(dòng)發(fā)送命令，指示故障 線路。在故障排除后，裝置檢測(cè)到零序電壓低于啟動(dòng)閥值，繼電器恢復(fù)正常狀態(tài)(處于打 開狀態(tài))，程序跳出選線流程，回到監(jiān)測(cè)狀態(tài)。 備注1、所有線路微機(jī)保護(hù)裝置都具有不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘功能。
2、開關(guān)處在分閘或合閘位置，因開關(guān)處于高電壓狀態(tài)，電力系統(tǒng)都是通過檢測(cè)開 關(guān)的輔助接點(diǎn)的位置來判別的，輔助接點(diǎn)位置與開關(guān)位置嚴(yán)格保持一致性，開關(guān)處在分位 時(shí)開關(guān)的輔助常開接點(diǎn)就處于分位，輔助常閉接點(diǎn)就處于合位；開關(guān)處在合位時(shí)開關(guān)的輔 助常開接點(diǎn)就處于合位，輔助常閉接點(diǎn)就處于分位。
3、電力系統(tǒng)中所有10kV、 20kV、 35kV線路微機(jī)保護(hù)都具有與本裝置相關(guān)的兩項(xiàng)功 能。①、可把外部保護(hù)裝置或其它自動(dòng)裝置的跳閘命令接入本身的分閘回路，線路保護(hù)裝 置只需要外部保護(hù)裝置或其它自動(dòng)裝置提供一對(duì)空接點(diǎn)，電源由線路保護(hù)本身電源提供。 當(dāng)外部保護(hù)裝置或其它自動(dòng)裝置空接點(diǎn)閉合時(shí)，電源將通過空接點(diǎn)接通保護(hù)的分閘回路， 對(duì)開關(guān)進(jìn)行跳閘，這樣做的目的是避免出現(xiàn)多套裝置分別獨(dú)立控制同一臺(tái)開關(guān)，造成接線 十分復(fù)雜，同時(shí)了增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。②、線路開關(guān)分閘后，線路本身保護(hù)裝置未出口跳閘， 也不存在人工手跳(包括遙控操作)信號(hào)，同時(shí)收不到外部保護(hù)裝置或其它自動(dòng)裝置輸入 的閉鎖重合閘命令，線路本身保護(hù)裝置認(rèn)為是開關(guān)偷跳，將啟動(dòng)"不對(duì)應(yīng)重合閘"在開關(guān)跳閘2秒后將開關(guān)合上。
4、電力系統(tǒng)中電容器開關(guān)保護(hù)裝置，不帶重合閘功能。因?yàn)殡娙萜鞅Ｗo(hù)動(dòng)作跳閘后 說明肯定是電容器或電纜等出現(xiàn)故障，不存在類似線路上雷擊等瞬時(shí)性故障需要對(duì)開關(guān)重 合一次。所有電容器保護(hù)都不使用重合閘功能。
5、線路開關(guān)從接到保護(hù)跳閘命令到開關(guān)跳閘，只需(U秒左右時(shí)間就能完成。
下面對(duì)本實(shí)用新型裝置的工作過程作說明，如圖l、圖3、圖5所示
附圖l為本實(shí)用新型裝置邏輯框圖；附圖3為本實(shí)用新型裝置工作流程示意圖；附圖 5為本實(shí)用新型裝置原理圖。
本實(shí)用新型裝置包含KA2003小電流接地電網(wǎng)單相故障選線裝置的所有功能，只是在 KA2003小電流接地選線裝置中擴(kuò)展了選出接地故障線路后跳閘功能，將小電流接地選線 跳閘回路接入保護(hù)的分閘回路，如選線跳閘正確開關(guān)真實(shí)跳閘(小電流接地選線通過開關(guān) 位置輸入模塊，能判斷開關(guān)是否真實(shí)跳閘，防止開關(guān)發(fā)生拒動(dòng)，造成小電流裝置誤判斷)， 如選線裝置檢測(cè)不到零序電壓，就給保護(hù)裝置輸出閉鎖重合閘信號(hào)。如選線跳閘不正確， 則選線裝置仍能檢測(cè)到零序電壓，就不輸出閉鎖重合閘信號(hào)，保護(hù)裝置將啟動(dòng)不對(duì)應(yīng)重合 閘功能，對(duì)開關(guān)進(jìn)行合閘一次，選線裝置將重新進(jìn)行選線。如選線裝置所跳為電容器開關(guān)， 因電容器所有重合閘功能停用，不存在閉鎖重合閘問題。本裝置特別適用于對(duì)接地故障必 須迅速隔離的配電網(wǎng)中。
本實(shí)用新型裝置工作流程如下當(dāng)裝置啟動(dòng)檢測(cè)后，啟動(dòng)采樣線程，當(dāng)零序電壓超過 門檻值的數(shù)目達(dá)到一定數(shù)目后，存儲(chǔ)暫態(tài)數(shù)據(jù)，并發(fā)送消息(1)，然后存儲(chǔ)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，并 發(fā)送消息(2)，主線程收到消息(1)、 (2)后進(jìn)行故障處理，提取故障特征，利用穩(wěn)態(tài)量 判據(jù)、暫態(tài)量判據(jù)、奇異量判據(jù)等進(jìn)行多判據(jù)融合，對(duì)各種判據(jù)進(jìn)行智能決策，得到選線 結(jié)果，顯示選線結(jié)果，并進(jìn)行故障錄波，同時(shí)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)線路出口跳閘模塊出口跳閘，跳閘 命令發(fā)出0.8秒后，檢測(cè)開關(guān)是否跳閘，如開關(guān)未跳開，裝置發(fā)開關(guān)拒跳信號(hào)，同時(shí)閉鎖 小電流接地選線裝置跳閘功能；如開關(guān)正常跳開，檢測(cè)主線程是否收到消息(3)，如收到 消息(3)，證明故障已被正確隔離，跳閘正確，裝置輸出閉鎖重合閘命令，閉鎖保護(hù)重合 閘，裝置清除臨時(shí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)復(fù)位；如未收到消息(3),證明選線及跳閘錯(cuò)誤，裝置將不 輸出閉鎖保護(hù)重合閘命令，保護(hù)將啟動(dòng)不對(duì)應(yīng)重合閘重合開關(guān)，裝置重新進(jìn)行接地線路選 擇。見附圖3。
本實(shí)用新型裝置包含KA2003小電流接地電網(wǎng)單相故障選線裝置的所有模塊，同時(shí)增責(zé)輸入開關(guān)位置信號(hào)，讓裝置識(shí)別對(duì)應(yīng)線路的開關(guān)是在分 位還是在合位，做為小電流接地選線裝置輸出跳閘命令后判斷開關(guān)是否真實(shí)跳閘的依據(jù)。 防止開關(guān)發(fā)生拒動(dòng)，造成小電流裝置誤判斷為開關(guān)跳閘，接地依然存在而重新選線。②、 接地線路跳閘輸出模塊，負(fù)責(zé)對(duì)接地線路開關(guān)輸出跳閘命令(跳闡命令要接入保護(hù)的分閘 回路，具體見前面?zhèn)渥⒄f明)；③、閉鎖線路保護(hù)重合閘輸出模塊，負(fù)責(zé)對(duì)裝置選線跳閘 正確后對(duì)所跳開關(guān)的保護(hù)裝置輸出閉鎖重合閘命令，避免開關(guān)的保護(hù)裝置輸出重合閘命令 合開關(guān)(命令要接入保護(hù)的外部輸入閉鎖重合閘回路，具體見前面?zhèn)渥⒄f明)。④、在程 序控制模塊中增加跳閘與閉鎖重合閘程序控制模塊，負(fù)責(zé)控制跳閘輸出模塊和閉鎖線路保 護(hù)重合閘輸出模塊。見附圖l。
本實(shí)用新型裝置工作原理系統(tǒng)的母線零序電壓以及各條線路的零序電流經(jīng)過PT和 CT變換后輸入本實(shí)用新型裝置，電壓和電流信號(hào)經(jīng)過高精度PT和CT進(jìn)一步變換，所 有信號(hào)變換為電壓信號(hào)；電壓信號(hào)輸入低通濾波器去除干擾，輸出波形平滑的電壓模擬信 號(hào)；裝置采用AC 1 820A數(shù)據(jù)采集卡對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣數(shù)據(jù)通過PC / AT在總線 存入寄存器。開關(guān)位置輸入通過后面板上的開關(guān)量輸入端子輸入,經(jīng)過光電隔離后輸入PCL 一 734開關(guān)量卡(2)，送到PC / AT總線上。工控機(jī)主板采用P CA — 6153 ，它負(fù)責(zé)從PC /AT在總線上調(diào)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行算法的處理，給出故障線路信息；同時(shí)薛g閘命令通過 PC/AT在總線傳送給PCL —734開關(guān)量卡(3)，開關(guān)量卡經(jīng)過光電隔離后通過后面板上 的開關(guān)量輸出端子接入保護(hù)跳閘回路。如選線及所跳線路正確，裝置將輸出閉鎖重合閘命 令，閉鎖重合閘命令通過PC / AT在總線傳送給PCL — 734開關(guān)量卡(4)，開關(guān)量卡經(jīng) 過光電隔離后通過后面板上的開關(guān)量輸出端子接入保護(hù)裝置外部閉鎖重合閘輸入回路。故 障信息及跳閘等相關(guān)信息一方面直接通過液晶屏幕顯示，另一方面通過PC / AT在總線傳 送給PCL — 734開關(guān)量卡(1),開關(guān)量卡經(jīng)過光電隔離后通過后面板上的開關(guān)量輸出端 子傳送給遠(yuǎn)動(dòng)裝置。如選線裝置所跳為電容器開關(guān)，因電容器所有重合閘功能停用，不存 在閉鎖重合閘問題。本裝置還裝有防死機(jī)看門狗電路，有效地克服了工控機(jī)運(yùn)行中的死機(jī) 問題；裝置采用調(diào)制解調(diào)器與其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行串口通信，實(shí)現(xiàn)了裝置遠(yuǎn)程管理。見附圖5。
下面以一次具體的接地故障裝置隔離故障為例進(jìn)行分析
以發(fā)生1號(hào)線路接地故障為例詳細(xì)說明選線及裝置隔離故障過程，程序的采樣子線程 創(chuàng)建5000X32的二維數(shù)組，將數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，存滿之后從數(shù)組始端覆蓋原有數(shù)據(jù)。 發(fā)生故障后(大于啟動(dòng)電壓6個(gè)點(diǎn))將故障點(diǎn)前100個(gè)點(diǎn)和后100個(gè)點(diǎn)作為暫態(tài)數(shù)據(jù)，再將后400個(gè)點(diǎn)作為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，把這600個(gè)點(diǎn)提交主線程進(jìn)行故障選線。 一秒鐘之后， 如果故障沒有消失，繼續(xù)提取400個(gè)點(diǎn)作為穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)提交主線程進(jìn)行連續(xù)選線。然后進(jìn)行 特征提取，得到選線結(jié)果。以群體比幅比相為例說明選線具體方法，提取電流幅值最大的 3條線路，并設(shè)初始累加值sum(l)Sum(2)sum(3 )和sum (母線)。將這3個(gè)電流 數(shù)組與此電壓數(shù)組進(jìn)行逐點(diǎn)比較①與電壓符號(hào)相反，則Sum直接累加絕對(duì)值；②與 電壓符號(hào)相同，貝U sum累加絕對(duì)值；③3條線路電流與電壓符號(hào)都相同，則Sum (母 線)設(shè)成一個(gè)較大值。將sum(l )sum(2)sum(3 )和sum (母線)進(jìn)行比較，值最大 的就是故障線路。裝置選出故障線路后，將輸出跳閘命令，跳閘命令通過PC/AT在總線 傳送給PCL — 734開關(guān)量卡(3)，開關(guān)量卡經(jīng)過光電隔離后通過后面板上的開關(guān)量輸出 端子TZ1接入保護(hù)跳閘回路。開關(guān)跳閘后，光電隔離板將檢測(cè)到DU開關(guān)位置變化(由 合到分)，證明1號(hào)線路開關(guān)已跳開，此時(shí)裝置將檢測(cè)不到零序電壓，將輸出閉鎖重合閘 命令，閉鎖重合閘命令通過PC/AT在總線傳送給PCL — 734開關(guān)量卡(4)，開關(guān)量卡 經(jīng)過光電隔離后通過后面板上的開關(guān)量輸出端子BS1接入線路1的保護(hù)裝置的外部輸入閉 鎖重合閘回路，閉鎖開關(guān)重合閘。裝置在前臺(tái)顯示l號(hào)線路為故障線路及相關(guān)跳閘信息， 同時(shí)將通過PCL —734開關(guān)量卡(1)閉合繼電器給遠(yuǎn)動(dòng)發(fā)送命令，指示故障線路。在故 障被跳閘隔離后，裝置檢測(cè)到零序電壓低于啟動(dòng)閥值，繼電器恢復(fù)正常狀態(tài)(處于打開狀 態(tài))，程序跳出選線流程，回到監(jiān)測(cè)狀態(tài)。如線路1開關(guān)拒跳閘，在跳閘命令發(fā)出0.8秒后， 光電隔離板檢測(cè)到DL1開關(guān)位置未變化，裝置還能檢測(cè)到零序過電壓存在，將發(fā)開關(guān)拒跳 信號(hào)，同時(shí)閉鎖小電流接地選線裝置跳閘功能，直到故障被隔離，裝置檢測(cè)到零序電壓低 于啟動(dòng)閥值，程序跳出選線流程，回到監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
權(quán)利要求一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線自動(dòng)處理裝置，其特征在于包括主機(jī)、PT/CT模擬量輸入模塊、A/D變換模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、開關(guān)位置輸入模塊、接地線路跳閘輸出模塊、閉鎖保護(hù)重合閘命令輸出模塊、輸出線路接地警告信號(hào)模塊、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送模塊、鍵盤以及顯示單元，所述的PT/CT濾波板的輸出端與A/D變換模塊的輸入端連接，將PT/CT模擬量輸入模塊的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；所述的A/D變換模塊的輸出端與數(shù)據(jù)緩沖模塊的第一輸入端連接，實(shí)現(xiàn)緩沖處理，開關(guān)位置輸入模塊的輸出端連接數(shù)據(jù)緩沖模塊的第二輸入端，實(shí)現(xiàn)開關(guān)位置信號(hào)的緩沖處理，數(shù)據(jù)緩沖模塊的第一輸出端與接地線路跳閘輸出模塊輸入端連接，對(duì)接地線路開關(guān)輸出跳閘命令，數(shù)據(jù)緩沖模塊的第二輸出端與閉鎖線路保護(hù)重合閘輸出模塊輸入端連接，對(duì)所跳開關(guān)的保護(hù)裝置輸出閉鎖重合閘命令，數(shù)據(jù)緩沖模塊的第三輸出端與輸出線路接地警告信號(hào)模塊輸入端連接，用于輸出警告信號(hào)，數(shù)據(jù)緩沖模塊的第四輸出端與主機(jī)的第一輸入端連接，用于數(shù)據(jù)交換，主機(jī)的第二輸入端連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送模塊的輸出端，用于輸出接地告警信號(hào)送到相關(guān)用戶終端，主機(jī)的第三輸入端與鍵盤連接，用于控制信號(hào)的輸入，主機(jī)的第四輸入端與顯示模塊連接，用于實(shí)時(shí)顯示。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線自動(dòng)處理裝置，包括主機(jī)、PT/CT模擬量輸入模塊、A/D變換模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、開關(guān)位置輸入模塊、接地線路跳閘輸出模塊、閉鎖保護(hù)重合閘命令輸出模塊、輸出線路接地警告信號(hào)模塊、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送模塊、鍵盤以及顯示單元，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型擴(kuò)展了KA2003小電流接地選線裝置的跳閘功能并與保護(hù)裝置中的重合閘功能相配合，實(shí)現(xiàn)接地故障的自動(dòng)選線并自動(dòng)隔離故障線路功能，實(shí)現(xiàn)接地故障的實(shí)時(shí)迅速處理，保障了非故障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02H7/26GK201234124SQ200820040000
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者輝 秦, 耀 韋 申請(qǐng)人:江蘇省電力公司泗洪縣供電公司