一 概述
保定辰辉电气科技有限公司在研究了这种工控机架构的小电流选线装置的基础上，研制出了“CH-GKXD工控机型小电流接地选线装置”，该装置主要以台湾知名厂家OEM的工控机为硬件架构，采用了综合选线技术。综合选线技术将多种选线方法有机地融为一体，发挥各种方法的互补优势，能适应变化多端的单相接地故障。克服了以前小电流选线产品存在的选线方法单一、不能适应各种复杂的接地故障类型的问题，产品挂网运行的实践已经很清楚地证明，CH-GKXD工控机型小电流接地选线装置选线正确率高，可以满足现场的要求。
二 CH-GKXD工控机型小电流接地选线装置的机电参数
1. 装置电源额定工作电压：交流220V 50Hz。
2. 装置功耗：<80W。
3. 接入装置的母线PT二次零序电压：交流0-150V。
4. 接入装置的线路CT二次零序电流：交流2mA-2A。
5. 装置动作启动电压：交流1－100V可调（默认设置交流15V）。
6. 选线电压测量精度：0.2%。
7. 选线电流测量精度：0.2%。
8. 装置完成一次综合选线时间：80ms。
9. 开关量输出常开触点容量：交流250V,5A;直流30V，5A。
10. 同RTU和综自站通信方式：硬节点和串接 RS232、485、422，通信规约采用标准CDT规约。
三 CH-GKXD工控机型小电流接地选线装置的技术特点
1. CH-GKXD工控机型小电流接地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、能量法等。装置通过粗糙集理论确定多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，有效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200万次。装置自动检测，将存满一年的数据自动删除。
3. 装置具有控制输出功能，可与断路器跳闸回路相连，实现选线后的故障切除，也可与自动重合闸结合。
4. 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(66kV、35kV、10kV、6kV、3kV)的系统。
5. 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。
6. 选线装置具有自检功能，死机自动恢复功能，并能监视各线路出口处一次接地电容电流和各段母线零序电压。
7. 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。
8. 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。
9. 对于各种原因导致的意外断电，装置无须值班人员启动，当再次通电时，装置自动启动，给无人值守变电站带来很大的方便。
四 CH-GKXD工控机型小电流接地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. 智能型比幅比相法
智能型比幅比相方法的基本原理是：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高性能数字滤波器，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
谐波方法的基本原理是：对于中性点经消弧线圈接地系统，对谐波分量来说消弧线圈处于欠补偿状态，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号，能够从信号中提取到局部化的有用成分。
利用小波提取单相接地故障暂态信号的选线思路近年来很受重视，国内外刊物上也见到几篇研究该方法的文献。但目前这些方法只停留在理论研究水平上，没有达到实用化程度，也没有应用实例。经过几代选线人深入的理论研究和大量的实验分析与改进，小波选线方法已经广泛应用于目前以工控机为硬件架构的选线装置中。
小波选线方法利用单相接地故障产生的暂态电流和谐波电流作为选线判断的依据。由于小电流接地电网单相接地故障等值电路是一个容性通路，故障的突然作用在电路中产生的暂态电流通常很大。特别是发生弧光接地故障或间歇性接地故障情况下，暂态电流含量更丰富，持续时间更长。暂态电流满足在故障线路上的数值等于在非故障线路上数值之和且方向相反的关系，可以用来选线。由于电网中的暂态信号呈随机性、局部性和非平稳性特点，因此利用暂态信息选线的主要困难是，如何准确地提取有用的暂态信号、如何合理地表示信号并构造出能适应信号特点的选线判据。小波选线方法很好地解决了这些问题，使暂态信号得到了充分利用。
小波选线方法的优点是，一、该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用；二、该方法特别适应于故障状况复杂、故障波形杂乱的情况，这与稳态量选线方法形成优势互补。
4. 首半波法
小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流虽然很复杂，但是发生故障的半个周波内，一定满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点，因此可以通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线，该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。
5. 有功分量法、能量法
这两种方法的原理相同，对于中性点经消弧线圈接地系统，消弧线圈智能补偿零序电流的无功分量，不能补偿零序电流的有功分量，因此故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反，可以用这个特点进行选线。由于有功分量的含量较小，所以装置采用零序电流与零序电压的乘积，即零序能量来度量零序电流的有功分量，实际上是把有功分量进行了累加，零序能量大的线路就是故障线路。
6. 有效域技术
很明显，对于不同的故障信号特征，各种选线方法都有一定的适用条件。当适用条件满足时，该选线方法选线结果一定正确，否则，选线结果可能出现错误。我们称选线方法能够可靠选线的适用条件为该方法的有效条件，满足有效条件的故障区域，称为该选线方法的有效域。
我们对每一种选线方法都界定了有效域，当一个故障落在某方法的有效域内时，该方法对该故障的选线结果一定是正确的，否则给这种方法的选线结果乘以一个系数n(0<n<1)。再把这些信息组合起来，使终选线结果反映了各种方法共同的支持点，选线结果非常可靠。
7. 连续选线技术
连续判断技术是针对小电流接地系统单相接地故障中故障信号微弱、容易受干扰的特点而采取的技术措施。该技术不完全依赖于一次判断的结果，而是综合考虑全过程的情况。装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，这样可以有效地排除少数几次误判。
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