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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(diǎn)非有效接地系統(tǒng)）是指中性點(diǎn)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(shí)故障電流較小，能夠帶故障運(yùn)行一段時(shí)間(規(guī)程允許帶故障運(yùn)行 2 小時(shí))，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(dǎo)致絕緣擊穿造成故障擴(kuò)大。供配電系統(tǒng)故障統(tǒng)計(jì)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(yùn)行意義重大。

2.小電流選線裝置
    上世紀(jì) 80 年代末，90 年代初，市場上出現(xiàn)了以單片機(jī)為硬件架構(gòu)的小電流選線裝置， 曾經(jīng)風(fēng)靡一時(shí)，得到過廣泛的推廣和應(yīng)用。但由于早期選線理論和技術(shù)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(jī)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(jī)為硬件架構(gòu)的選線裝置。由于這種裝置應(yīng)用了多種選線技術(shù)，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(rèn)可。

3.關(guān)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(chǔ)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(jī)為硬件架構(gòu)，采用了綜合選線技術(shù)。綜合選線技術(shù)將多種選線方法有機(jī)地融為一體， 充分發(fā)揮各種方法的互補(bǔ)優(yōu)勢，能適應(yīng)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(yīng)各種復(fù)雜的接地故障類型的問題，產(chǎn)品掛網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)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(dá)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(rèn)的是，普通工控機(jī)因其自身的原因，導(dǎo)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(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)十分成熟。嵌入式工控機(jī)可以運(yùn)行 LINUX 操作系統(tǒng)，有良好的人機(jī)接口，便于開發(fā)。******可以把工控機(jī)所用的選線方法移植過來使用。它也有足夠的存儲(chǔ)空間，可以像工控機(jī)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(luò)進(jìn)行視頻監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)。
我公司在力推工控機(jī)架構(gòu)選線裝置的同時(shí)，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(yùn)行效果良好。
SW-GXZ 專業(yè)嵌入式工控機(jī)架構(gòu)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(jī)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(dòng)作啟動(dòng)電壓：交流3－99V可調(diào)（默認(rèn)設(shè)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(shí)間：100ms；
10.開關(guān)量輸出常開觸點(diǎn)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(diǎn)和串接 RS232、485，通信規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)CDT規(guī)約。

三 SW-GXZ 選線裝置的用途及特點(diǎn)
1.用途
本裝置適用于 3KV－66KV 中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)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(bào)警或用于線路接地跳閘保護(hù)。
2.特點(diǎn)
2.1SW-GXZ 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，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(hào)特征自動(dòng)對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(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。為了避免故障信號(hào)受到干擾而導(dǎo)致誤選，裝置采用了連續(xù)選線方法，每隔一定時(shí)間(1～5 秒)重新采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，只要故障沒有消失，裝置的選線計(jì)算就不停止；
2.2裝置能******識(shí)別直接接地、經(jīng)電阻接地、弧光接地、間歇性弧光接地等復(fù)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(dòng)判斷系統(tǒng)運(yùn)行方式，即各段母線并列運(yùn)行或是分段運(yùn)行；
2.4裝置同時(shí)具有選線及消諧功能；
2.5裝置運(yùn)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(yùn)輸；
2.7易安裝、易維護(hù)、性能穩(wěn)定（無需風(fēng)扇、無任何機(jī)械部件）可靠性非常強(qiáng)；
2.8裝置單臺(tái)******容量可達(dá) 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(yīng)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(shí)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(fù)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(diǎn)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_(dá) 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(jìn)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(gè)周期和故障發(fā)生后五個(gè)周期的波形，可保存現(xiàn)場故障錄波數(shù)據(jù)和選線結(jié)果 1000 次。為分析線路的運(yùn)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(shí)現(xiàn)選線后的故障切除，也可與自動(dòng)重合閘結(jié)合；
5.自檢功能
裝置具有自檢功能，死機(jī)自動(dòng)恢復(fù)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(dòng)，當(dāng)再次通電時(shí)，裝置自動(dòng)啟動(dòng)，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(yuǎn)動(dòng)裝置的接口功能，可以提供遙信無源節(jié)點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn) RS232、485 串口接口。裝置采用標(biāo)準(zhǔn) CDT 規(guī)約；
7.故障報(bào)警
當(dāng)發(fā)生單相接地故障、裝置失電時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
8.顯示功能以中文方式顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘、裝置運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)配置參數(shù)、接地故障的母線和線路序號(hào)等。

五 硬件配置

1.SW-GXZ 系列選線裝置總體架構(gòu)
?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(jī)為硬件架構(gòu)，適合應(yīng)用在強(qiáng)烈震動(dòng)或多塵的工業(yè)現(xiàn)場。機(jī)身為標(biāo)準(zhǔn) 4U 機(jī)箱；
?本裝置由底板、主板、PT/CT 濾波板、數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)量輸出板、消諧板、交、直流電源、液晶大屏幕、鍵盤、金屬機(jī)箱等組成，安裝在密閉的機(jī)箱中。各種卡、板采用后插拔式即插即用型設(shè)計(jì)，整套設(shè)備集中、緊湊、密封性好、擴(kuò)展性強(qiáng)、便于維護(hù)；
?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(yán)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(yùn)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(jī)運(yùn)行非常穩(wěn)定，但是 SW-GXZ 系統(tǒng)仍然配備看門狗電路，死機(jī)自恢復(fù)， 確保嵌入式系統(tǒng)更加連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；
?系統(tǒng)采用 Linux 操作系統(tǒng)，可靠性高，具有人機(jī)對話功能，便于操作人員掌握和使用；
?擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) ，以 32 位 ARM9 芯片為核心的高性能低功耗嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)配置嵌入式 LINUX 操作系統(tǒng)。目前已經(jīng)成功應(yīng)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(jī)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(yàn)。小電流接地系統(tǒng)的母線零序電壓信號(hào)和各條線路的零序電流信號(hào)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(hào)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(guān)量輸出板
開關(guān)量板最多可以提供 48 路開關(guān)量輸出，可以適用于現(xiàn)場的多種應(yīng)用。通道信號(hào)以繼電器常開接點(diǎn)形式輸出。開關(guān)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_(dá) 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(jìn)行消諧；
(2)消諧元件輸出口功率大、無觸點(diǎn)；
(3)從諧振到短接 PT 的延遲時(shí)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(shí)間 5s；
(6)短接 PT 的時(shí)間 200ms；
(7)短接 PT 的組與組的間隔時(shí)間 600s。