小电流接地系统

1概述

        RH-D6100接地选线装置适用于电力系统中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地系统的单相接地选线，可广泛用于发电厂、变电所及大型厂矿企业的供电系统作为线路和母线单相接地故障报警或用于线路接地保护跳闸。

    装置采用暂态法与稳态法相结合的选线方法，以暂态法为主，稳态法为辅。每台装置最大可接入4段母线的4路零序电压、36路零序电流进行选线。各段母线出线数可自由配置。

 

1.1命名规则：

2功能及特点

2.1 性能特点

a)        采用16位A/D，12.8kHz快速高精度采样，基于小波包变换算法对高频暂态电流进行分析，解决了纯粹利用稳态电流选线不准的问题；

b)       综合利用暂态过程的分析法与稳态过程的零序能量法辅以多种选线方案，进一步提高了选线的准确率；

c)        选线准确率高：金属性接地故障准确率100%、在10Ω~1000Ω过渡电阻间歇性接地及弧光接地准确率100%；

d)       适应性广：适用于中性点不接地、消弧线圈接地或电阻接地系统；单相接地时可选出接地线路或母线；适用于架空线路、电缆线路或架空电缆混合线路；

e)        最大可监测4段母线、可检测48条出线（每段母线并联运行出线数不限，可以任意组合）；

f)        可自动检测分析CT极性是否接反；

g)       支持录波功能，记录故障前10个周波及故障后10个周波的数据；

h)       可选配打印功能，能打印故障时的相关信息，便于查看；

i)         可选配跳闸功能，能设置延时跳闸或不跳闸；

j)         故障发生时，能显示接地信息报告（类型、时间、电压值和频率），并给出报警；

k)       方便与综合自动化接口。提供RS-232或RS-485、双以太网通讯接口，内置了多种通讯协议；

l)         人机接口操作简单方便，全中文菜单，显示信息丰富直观；

m)     现场CT变比、启动电压等可软件设定，现场不需调整；

n)       保存500条最近发生的接地信息、保存1024条最近发生的SOE,失电后数据不丢失。

2.2功能：

2.2.1接地选线功能

a)        暂态选线法；

b)       零序过流方向选线法；

c)        PT消谐及PT断线监测；

d)       重合闸功能；

e)        重合后加速保护；

2.2.2装置自检功能

a)        装置自动检测RAM、FLASH、A/D及电源消失等故障；

b)       自动检测定值、配置、系数等参数。   

2.2.3通讯功能

a)        装置可提供三种通讯模式：RS485通讯、RS232通讯、电口以太网通讯、61850通讯（订货时需说明）；

b)       装置上传实时数据，包括母线电压、电流、接地信息、谐波数据等数据；

c)        接收上级下发的控制命令，包括：遥控、系统对时等。

2.2.4面板显示功能

面板上具有汉字液晶显示、状态指示灯和键盘操作，可方便地实现测量跟踪监视。

2.2.5对时功能

a)        支持通过通讯的网络对时；

b)       支持IRIG-B码对时；

2.3 选配

RH-D6100接地选线装置具有灵活的选配方式，用户可根据需求，在机箱及板件尺寸允许范围内增加板件。

3技术参数

3.1环境条件

3.1.1正常工作大气条件

a)         环境温度：-10℃～+55℃；

b)        相对湿度：5%～95%（产品内部既不应凝露，也不应结冰）；

c)         大气压力：80kPa～106kPa。

3.1.1正常试验大气条件

a)         环境温度：+15℃～+35℃；

b)        相对湿度：45%～75%；

c)         大气压力：80kPa～106kPa。

3.1.2基准试验大气条件

除非另有规定，对装置固有准确度进行检验的环境大气条件如下：

a)   环境温度：（20±5）℃；

b)   相对湿度：45%～75%；

c)   大气压力：86kPa～106kPa。

3.1.3贮存、运输环境条件

a)   装置运输中允许的环境温度为-40℃～+70℃，相对湿度不大于85%。在不施加任何激励量的条件下，不出现不可逆变化。

b)   装置贮存中允许的环境温度为-25℃～+55℃，相对湿度不大于85%。

3.1.4周围环境

装置的安装环境应符合以下要求：

a)         装置的使用地点应无爆炸危险、无腐蚀性气体及导电尘埃、无严重霉菌、无剧烈振动源；

b)        不存在超过本说明书3.3规定的电磁干扰；

c)         有防御雨、雪、风、沙、尘埃及静电的措施；

d)        场地应符合GB/T 9361-2011中B类安全要求，接地电阻应符合GB/T 2887-2011中5.8的规定。

3.2额定电气参数

3.2.1工作电源

a)         额定工作电压：AC/DC 220V；

b)        允许偏差：-20%～+15%；

c)         波纹系数：不大于5%。

3.2.2交流回路

a)   交流电流In：1A/5A；

b)   交流电压Un：100/QUOTE

c)   频率：50Hz。

3.2.3功率消耗

a)         直流电源回路：正常工作时，不大于25VA；装置动作时，不大于30VA。

b)        交流电压回路：额定电压为100V时，每相不大于1VA；

c)         交流电流回路：额定电流为1A时，每相不大于0.5VA；额定电流为5A时，每相不大于1VA。

3.2.4输出触点

a) 在电压不超过250V，电流不超过0.5A，时间常数为5±0.75ms的直流回路中，装置输出触点的断开容量为50W，允许接通电流不超过5A；

b) 在电压不超过250V的交流回路中，装置输入触点的断开容量为50W，允许接通电流不超过5A。

3.3抗干扰能力 

a)   装置能承受IEC60255-22-4：2008（GB/T14598.10-2012）规定的严酷等级为A级的快速瞬变干扰试验；

b)   装置能承受IEC60255-22-5：2008（GB/T 14598.18-2012）中规定的严酷等级不低于Ⅳ级的浪涌（雷击）干扰试验；

c)   装置能承受IEC60255-22-6：2001（GB/T 14598.17-2005）中规定的严酷等级不低于Ⅲ级的射频场感应的传导抗干扰试验；

d)   装置能承受IEC60255-22-7：2003 （GB/T 14598.19-2007）中规定的严酷等级为A级的工频抗扰度试验，试验期间及试验后的产品的性能应符合该标准的规定；

e)   装置能承受IEC61000-4-8：2009（GB/T17626.8-2006）中规定的严酷等级不低于V级的工频磁场抗干扰试验；

f)   装置能承受IEC61000-4-9:2016(GB/T17626.9-2011)中规定的严酷等级不低于V级的脉冲磁场抗干扰试验；

g)   装置能承受IEC61000-4-10:2016(GB/T17626.10-1998)中规定的严酷等级不低于V级的阻尼振荡磁场抗干扰试验；

h)   装置能承受IEC61000-4-11:2017(GB/T17626.11-2008)中规定的严酷等级不低于电压突降30%UT、0.5s，电压中断100%UT、100ms，电压变化40%UT抗干扰试验；

i)   装置符合IEC60255-26：2013（GB/T14598.26-2015）中规定的电磁发射限值的规定。

4工作原理

     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。

      接地故障暂态过程与电网结构、参数、运行方式相关。暂态电流远大于稳态电容电流，暂态最大电流值与故障电压初始相角有关，暂态电流不受消弧线圈的影响，孤光接地和间歇性接地暂态分量更丰富。

     本装置采用暂态过程的分析法与稳态过程的零序能量法实现智能选线。其工作原理如下：

     当小电流系统发生单相接地时，暂态电流分布特征是：故障线路的零序电流幅值最大且为其它非故障线路零序电流幅值之和。本装置采用相对相位概念即用电流之间的方向或电流与电压之间的超前与滞后关系，判定出是母线故障还是线路故障；若是线路故障则准确选出故障线路。由于采用的都是相对原理，克服了运行方式变化、接地电阻及线路长短的影响，并且不需整定。

    系统无单相接地故障时，装置处于监视状态，当PT开口三角输出零序电压大于整定值（出厂设置为30V）时，起动暂态选线判据，此时CPU将提取采集的零序电压和所有零序电流的暂态数据进行滤波、排序、判断、经过多次综合分析后，选出接地线路，并将接地故障信息（如接地起始时刻、故障线路号、故障累计时间等），送液晶屏显示，并将判断结果送继电器输出。暂态法判断为母线故障时，母线接地出口动作。

     为了防止瞬间性接地或铁磁谐振引起跳闸，暂态法经选线出口经定值延时输出。当延时条件满足且零序电压高于零序电压越限定值，并且没有消谐输出时，对应的继电器才会出口。否则选线结果只有在报文显示。选线报文时间为选线所有时间非出口时间。

    暂态法选线法的零序电流门槛值为2mA，如该线路零序电流二次值小于2mA则认为该线路未投入，不参与选线。

5 结构原理

机箱采用嵌入式安装方式，箱后接线。

本装置基本配置包括6个功能插件（遥控插件，通讯插件，电流采集量插件，电压采集量插件，遥信插件，电源插件）和一块液晶板，各插件基本功能如下：

5.1电流采集/模拟量处理插件（最多4块电流采集板12*4路出线）

每一块电流采集/模拟量处理插件具备采集12个单相电流，电压、电流模拟量处理的功能。

电流采集/模拟量处理插件有两部分构成，电流采集量板和模拟量处理板。现场可以在不拆装置电流线的情况下更换模拟量插件，方便装置维护。电流采集/模拟量处理插件构成整个装置功能的核心。

电流采集量插件采用嵌入式32位ARM处理器构成简捷高效的数据采集和处理系统，硬件具有两级看门狗保证系统在异常时能及时复位，完善的软硬件自检保证系统在运行时保证可靠性；交流二次侧信号经隔离变换为小电流或小电压信号，经滤波调整后输入到A/D。选用16位高精度A/D芯片保证采样精度。

5.2电压采集量插件

电压采集量插件具备采集4组电压的功能。

每组电压采集：UA、UB、UC、UO可计算UAB、UBC、UCA以及采集各组电压17Hz、25Hz、50Hz、150Hz、250H的谐波量。

电压采集量插件具备抗EMC干扰硬件设计，使装置可在复杂电磁环境下准确采集电压数据。

5.3出口插件

硬件设计两级启动，而且具备严密的硬件逻辑判断，使装置可靠动作。

出口插件采用嵌入式32位ARM处理器构成简捷高效的遥控处理系统，硬件具有两级看门狗保证系统在异常时能及时复位，完善的软硬件自检保证系统在运行时保证可靠性。

5.4电源插件 

提供装置的工作电源，具备失电告警功能。

电源的输入和输出具备完善的EMC硬件电路设计，使装置可在复杂的电磁环境下可靠运行。

5.5开入插件

共48路遥信输入，并具有防抖动功能(防抖时间可整定)。

开入插件采用嵌入式32位ARM处理器构成简捷高效的遥信处理系统，硬件具有两级看门狗保证系统在异常时能及时复位，完善的软硬件自检保证系统在运行时保证可靠性。

5.6通讯插件

a）串口通讯：能够提供一路RS232;三路485通讯（部颁IEC60870-5-103规约、部颁IEC60870-5-101规约或MODBUS规约）；所有接口都经过隔离输出，提高装置的抗干扰性能。

b）电口以太网通讯：能够提供3路电口以太网通讯（IEC60870-5-104）。

b）通讯插件采用嵌入式32位ARM处理器构成简捷高效的通讯处理系统，硬件具有两级看门狗保证系统在异常时能及时复位，完善的软硬件自检保证系统在运行时保证可靠性。

5.7液晶板(人机接口板)

液晶板配有便捷的输入键盘和丰富的大屏幕液晶显示，为用户提供了良好的操作界面；该板接收测量数据、开关量数据及各种故障告警信息供用户浏览，同时用户还可以调整系统开入量去抖时间、修改电压变比、电流变比、设置装置通讯地址、做遥控传动实验和系统时间等，增加了系统使用的灵活性。

6 安装

危险：在安装RH-D6100装置过程中，装置带有的危险电压有可能会导致设备永久性损坏或人员伤亡。这些电压主要分布在装置端子的交流电流输入、交流电压输入、开关量输入、继电器输出和工作电源、控制电源等回路。本装置的安装、调试和检修操作仅限于经过授权和严格培训的工程技术人员。

6.1开孔和固定

a)环境条件：RH-D6100装置必须安装在远离热源和强电磁场的干燥、整洁处（如开关柜二次仪表室）。要求安装装置的屏柜能够防止装置遭受油气、盐雾、灰尘、腐蚀性蒸汽或其它能通过空气扩散的有害物质的污染。为便于接线和现场调试，要求屏柜的门能完全打开，安装空间有一定的裕量，用于接线和放置柜内端子排、短接片、按钮、指示灯及其它附件。

b)具体安装操作：将装置从正面推入方孔内，然后从屏柜后面拧紧装置的两个螺杆，使装置面板贴紧在屏柜前面板上，要求无晃动，无倾斜。

注意：在现场安装过程中，操作人员可能会碰到紧挨装置的开关或断路器，应该对这些开关或断路器做上相关标记并采取安全措施，避免造成安全事故。

7操作说明

7.1上电

注意：只有当所有安装操作和电气接线已完成，并检查确认安装和接线正确后，才可以对装置进行上电操作。为防止可能发生的意外情况，在装置第一次上电之前，应将各种受装置出口继电器控制的一次设备退出运行。

a)装置上电初始化后，在读取数据并检查无误后，主机模块的初始化工作完成。如果读取数据失败，则装置会禁止相关的功能（包括保护、测量、监视、控制等），并发送装置自检出错告警信号。

b)装置正常运行时，运行指示灯每秒钟闪烁1次。如有异常，请立即与我公司客户服务中心联系。

7.2触摸屏操作

RH-D6100装置设计了便捷的点对点触摸屏操作和丰富的显示信息，为用户提供了友好的使用界面。借助该界面可以很方便地浏览测量数据、修改定值系数、进行传动实验。除此之外，系统还提供了详尽的故障告警信息和追忆SOE的功能，帮助用户及时准确地处理问题。