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一 概述

1.小電流接地系統(tǒng)
    小電流接地系統(tǒng)（也即中性點非有效接地系統(tǒng)）是指中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)，我國 110kV 以下系統(tǒng)大部分采用這種接地方式。小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時故障電流較小，能夠帶故障運行一段時間(規(guī)程允許帶故障運行 2 小時)，但是單相接地故障將引起正常相電壓升高，過電壓危害絕緣,有可能導致絕緣擊穿造成故障擴大。供配電系統(tǒng)故障統(tǒng)計表明，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的故障線路，對供配電系統(tǒng)的安全運行意義重大。

2.小電流選線裝置
    上世紀 80 年代末，90 年代初，市場上出現(xiàn)了以單片機為硬件架構的小電流選線裝置， 曾經(jīng)風靡一時，得到過廣泛的推廣和應用。但由于早期選線理論和技術上的局限，這種選線裝置靈敏度和******率都不高。雖然目前市場上還有不少廠家在做單片機的小電流選線裝置，但對用戶來說，作用不大（用不用都是可以的）。
2000 年以來，又出現(xiàn)了以普通工控機為硬件架構的選線裝置。由于這種裝置應用了多種選線技術，使選線******率有了質(zhì)的飛躍，發(fā)展勢頭很猛。
自 2007 年以來，北京中天新業(yè)電氣有限公司就******于開發(fā)以 ARM 芯片為核心的新一代嵌入式選線裝置，產(chǎn)品已經(jīng)大量投放市場，得到用戶的廣泛認可。

3.關于 SW-GXZ 系列產(chǎn)品
    我們在研究了市場上各種小電流選線裝置的基礎上，2007 年推出了公司第一代小電流選線裝置——“小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線裝置”，該裝置主要以傳統(tǒng)工控機為硬件架構，采用了綜合選線技術。綜合選線技術將多種選線方法有機地融為一體， 充分發(fā)揮各種方法的互補優(yōu)勢，能適應變化多端的單相接地故障?？朔艘酝‰娏鬟x線產(chǎn)品存在的選線方法單一、不能適應各種復雜的接地故障類型的問題，產(chǎn)品掛網(wǎng)運行的實踐已經(jīng)很清楚地證明，小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線裝置選線正確率達到100%，******滿足現(xiàn)場的要求。產(chǎn)品目前已經(jīng)被部分省市供電系統(tǒng)和用戶列為小電流選線裝置的指定產(chǎn)品，在市場上獲得了很大的成功。但不可否認的是，普通工控機因其自身的原因，導致一些問題一直難以解決。通過考察，我們發(fā)現(xiàn)目前以 ARM 芯片為核心的嵌入式計算機技術已經(jīng)十分成熟。嵌入式工控機可以運行 LINUX 操作系統(tǒng)，有良好的人機接口，便于開發(fā)。******可以把工控機所用的選線方法移植過來使用。它也有足夠的存儲空間，可以像工控機一樣故障錄波。通過 USB 接口的使用，可以方便的讀取故障波形，甚至可以通過網(wǎng)絡進行視頻監(jiān)控和遠程維護。
我公司在力推工控機架構選線裝置的同時，又投入大量資金，聯(lián)合國內(nèi)多名嵌入式系統(tǒng)和小電流選線方面的專家，對 ARM 芯片為核心的嵌入式選線裝置做了大量的研發(fā)工作。目前已經(jīng)取得了很大的成功，該類產(chǎn)品目前已經(jīng)銷售近百套，并且運行效果良好。
SW-GXZ 專業(yè)嵌入式工控機架構小電流選線裝置是我公司二代選線裝置中的代表產(chǎn)品。

二 SW-GXZ 選線裝置的機電參數(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0-200V；
5.接入裝置的線路CT二次零序電流：交流2mA-5A；
6.裝置動作啟動電壓：交流3－99V可調(diào)（默認設置交流30V）；
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間：100ms；
10.開關量輸出常開觸點容量：交流250V,5A;直流30V，5A；
11.同RTU和綜自站通信方式：硬節(jié)點和串接 RS232、485，通信規(guī)約采用標準CDT規(guī)約。

三 SW-GXZ 選線裝置的用途及特點
1.用途
本裝置適用于 3KV－66KV 中性點不接地或中性點經(jīng)電阻、消弧線圈接地的變電站線路單相接地故障選線，適用于不同電壓等級(66kV、35kV、10kV、6kV、3kV)的系統(tǒng)?？蓮V泛用于發(fā)電廠、水電廠、變電所及大型廠礦企業(yè)的供電系統(tǒng)作為線路和母線單相接地故障報警或用于線路接地跳閘保護。
2.特點
2.1SW-GXZ 系列選線裝置實時采集系統(tǒng)故障信號，應用多種選線方法進行綜合選線，具體包括：智能型比幅比相法、諧波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法等。裝置為各種方法確定有效域，根據(jù)故障信號特征自動對每一種選線方法得出的故障選線結果進行可信度量化評估，并將多種選線方法融合到一起，保證各種選線方法之間實現(xiàn)優(yōu)勢互補。為了避免故障信號受到干擾而導致誤選，裝置采用了連續(xù)選線方法，每隔一定時間(1～5 秒)重新采集數(shù)據(jù)進行分析，只要故障沒有消失，裝置的選線計算就不停止；
2.2裝置能******識別直接接地、經(jīng)電阻接地、弧光接地、間歇性弧光接地等復雜的故障類型；
2.3裝置根據(jù)各段母線的零序電壓變化自動判斷系統(tǒng)運行方式，即各段母線并列運行或是分段運行；
2.4裝置同時具有選線及消諧功能；
2.5裝置運行穩(wěn)定、消耗能量小、使用壽命長、不易老化；
2.6質(zhì)量輕、體積小、方便運輸；
2.7易安裝、易維護、性能穩(wěn)定（無需風扇、無任何機械部件）可靠性非常強；
2.8裝置單臺******容量可達 6 段母線 42 條出線；
2.9前面板配有 16 位觸摸式鍵盤，界面有中文提示，操作更加簡單方便；
2.10可應用于傳統(tǒng)的變電站及新型的數(shù)字化變電站。

四 SW-GXZ 選線裝置的功能
1.接地選線
裝置能******識別直接接地、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同相接地故障問題；
2.消諧功能
裝置具備消諧功能，能夠?qū)Χ噙_ 6 種頻率（3 分頻/17Hz、2 分頻/25Hz、工頻/50Hz、3 倍頻/150Hz、5 倍頻/250Hz、7 倍頻/350Hz）的鐵磁諧振進行消諧；
3.故障錄波
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)生前的一個周期和故障發(fā)生后五個周期的波形，可保存現(xiàn)場故障錄波數(shù)據(jù)和選線結果 1000 次。為分析線路的運行狀況提供依據(jù)?？梢酝ㄟ^ USB 口或網(wǎng)口讀取錄波數(shù)據(jù)文件；
4.控制輸出
裝置具有控制輸出功能，可與斷路器跳閘回路相連，實現(xiàn)選線后的故障切除，也可與自動重合閘結合；
5.自檢功能
裝置具有自檢功能，死機自動恢復功能，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。對于各種原因?qū)е碌囊馔鈹嚯姡b置無須值班人員啟動，當再次通電時，裝置自動啟動，給無人值守變電站帶來很大的方便；
6.通訊功能
裝置具有與遠動裝置的接口功能，可以提供遙信無源節(jié)點、標準 RS232、485 串口接口。裝置采用標準 CDT 規(guī)約；
7.故障報警
當發(fā)生單相接地故障、裝置失電時發(fā)出報警信號；
8.顯示功能以中文方式顯示實時時鐘、裝置運行狀態(tài)、系統(tǒng)配置參數(shù)、接地故障的母線和線路序號等。

五 硬件配置

1.SW-GXZ 系列選線裝置總體架構
?SW-GXZ 小電流接地選線裝置采用以 ARM 芯片為核心的嵌入式工控機為硬件架構，適合應用在強烈震動或多塵的工業(yè)現(xiàn)場。機身為標準 4U 機箱；
?本裝置由底板、主板、PT/CT 濾波板、數(shù)據(jù)采集卡、開關量輸出板、消諧板、交、直流電源、液晶大屏幕、鍵盤、金屬機箱等組成，安裝在密閉的機箱中。各種卡、板采用后插拔式即插即用型設計，整套設備集中、緊湊、密封性好、擴展性強、便于維護；
?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)過嚴格的測試，產(chǎn)品在電力、石化、冶金、煤炭等行業(yè)都有******良好的運行記錄；
?中央處理器采用 180MHZ 以上 CPU，其它芯片采用市場上通用的工業(yè)級芯片和線路板；
?雖然嵌入式工控機運行非常穩(wěn)定，但是 SW-GXZ 系統(tǒng)仍然配備看門狗電路，死機自恢復， 確保嵌入式系統(tǒng)更加連續(xù)穩(wěn)定運行；
?系統(tǒng)采用 Linux 操作系統(tǒng)，可靠性高，具有人機對話功能，便于操作人員掌握和使用；
?擁有自主知識產(chǎn)權 ，以 32 位 ARM9 芯片為核心的高性能低功耗嵌入式系統(tǒng)平臺，平臺配置嵌入式 LINUX 操作系統(tǒng)。目前已經(jīng)成功應用在我公司的嵌入式小電流選線產(chǎn)品和消諧產(chǎn)品中。
2.CT/PT 濾波板
SW-GXZ 嵌入式工控機的 CT/PT 濾波板使用的主要元件已經(jīng)過多年的現(xiàn)場考驗。小電流接地系統(tǒng)的母線零序電壓信號和各條線路的零序電流信號經(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送至 A/D 卡。
3.A/D 卡
裝置配置 16 位高分辨率 A/D 卡。
4.開關量輸出板
開關量板最多可以提供 48 路開關量輸出，可以適用于現(xiàn)場的多種應用。通道信號以繼電器常開接點形式輸出。開關量輸出根據(jù)用戶需要選配。
5.消諧板
(1)消諧頻率范圍廣，能夠?qū)Χ噙_ 6 種頻率（3 分頻/17Hz、2 分頻/25Hz、工頻/50Hz、3 倍頻/150Hz、5 倍頻/250Hz、7 倍頻/350Hz）的鐵磁諧振進行消諧；
(2)消諧元件輸出口功率大、無觸點；
(3)從諧振到短接 PT 的延遲時間 5s；
(4)每組短接 PT 的次數(shù) 2；
(5)各組中每次短接 PT 的間隔時間 5s；
(6)短接 PT 的時間 200ms；
(7)短接 PT 的組與組的間隔時間 600s。