小电流选线说明书.docx
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小电流选线说明书
目录
一概述……………………………………………………………………………………………1
二YRJXK选线装置的机电参数……………………………………………………………2
三YRJXK选线装置的用途及特点…………………………………………………………2
四YRJXK选线装置的功能…………………………………………………………………3
五硬件配置………………………………………………………………………………………4
1.YRJXK系列选线装置总体架构……………………………………………………………4
2.CT/PT滤波板…………………………………………………………………………………4
3.A/D卡…………………………………………………………………………………………4
4.开关量输出板…………………………………………………………………………………4
5.消谐板…………………………………………………………………………………………4
六YRJXK系列选线装置的工作原理………………………………………………………5
1.智能型比幅比相法…………………………………………………………………………5
2.谐波比幅比相法……………………………………………………………………………5
3.小波法………………………………………………………………………………………5
4.首半波法……………………………………………………………………………………5
5.有功分量法、能量法…………………………………………………………………………6
6.有效域技术…………………………………………………………………………………6
7.连续选线技术………………………………………………………………………………6
8.各种处理技术………………………………………………………………………………6
七适用范围及定货须知…………………………………………………………………………6
八YRJXK的操作说明………………………………………………………………………7
1.键盘操作说明………………………………………………………………………………7
2.各个界面功能操作说明……………………………………………………………………7
九YRJXK选线装置的现场安装与调试……………………………………………………13
十零序电流互感器安装事项…………………………………………………………………14
十一通讯规约…………………………………………………………………………………16
十二常见故障处理……………………………………………………………………………20
十三维护注意事项……………………………………………………………………………20
十四公司其它产品……………………………………………………………………………20
一概述
1.小电流接地系统
小电流接地系统（也即中性点非有效接地系统）是指中性点不接地或经消弧线圈接地的电力系统，我国110kV以下系统大部分采用这种接地方式。
小电流接地系统在发生单相接地故障时故障电流较小，能够带故障运行一段时间（规程允许带故障运行2小时），但是单相接地故障将引起正常相电压升高，过电压危害绝缘,有可能导致绝缘击穿造成故障扩大。
供配电系统故障统计表明，单相接地故障发生的概率占66%以上，因此迅速确定单相接地的故障线路，对供配电系统的安全运行意义重大。
2.小电流选线装置
上世纪80年代末，90年代初，市场上出现了以单片机为硬件架构的小电流选线装置，曾经风靡一时，得到过广泛的推广和应用。
但由于早期选线理论和技术上的局限，这种选线装置灵敏度和准确率都不高。
虽然目前市场上还有不少厂家在做单片机的小电流选线装置，但对用户来说，作用不大（用不用都是可以的）。
2000年以来，又出现了以普通工控机为硬件架构的选线装置。
由于这种装置应用了多种选线技术，使选线准确率有了质的飞跃，发展势头很猛。
自2007年以来，保定英瑞电气有限公司就致力于开发以ARM芯片为核心的新一代嵌入式选线装置，产品已经大量投放市场，得到用户的广泛认可。
3.关于YRJXK系列产品
我们在研究了市场上各种小电流选线装置的基础上，2007年推出了公司第一代小电流选线装置——“BA2008型小电流接地系统单相接地故障选线装置”，该装置主要以传统工控机为硬件架构，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，充分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。
克服了以往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，BA2008型小电流接地系统单相接地故障选线装置选线正确率达到100%，完全满足现场的要求。
BA2008系列产品目前已经被部分省市供电系统和用户列为小电流选线装置的指定产品，在市场上获得了很大的成功。
但不可否认的是，普通工控机因其自身的原因，导致一些问题一直难以解决。
通过考察，我们发现目前以ARM芯片为核心的嵌入式计算机技术已经十分成熟。
嵌入式工控机可以运行LINUX操作系统，有良好的人机接口，便于开发。
完全可以把工控机所用的选线方法移植过来使用。
它也有足够的存储空间，可以像工控机一样故障录波。
通过USB接口的使用，可以方便的读取故障波形，甚至可以通过网络进行视频监控和远程维护。
所以，为了保证技术的领先和适应市场未来的发展，我公司在力推工控机架构选线装置的同时，又投入大量资金，联合国内多名嵌入式系统和小电流选线方面的专家，对ARM芯片为核心的嵌入式选线装置做了大量的研发工作。
目前已经取得了很大的成功，该类产品目前已经销售近百套，并且运行效果良好。
YRJXK专业嵌入式工控机架构小电流选线装置是我公司二代选线装置中的代表产品。
普通工控机选线装置与嵌入式工控机选线装置的比较：
产品
性能
普通工控机选线装置
YRJXK专业嵌入式工控机选线装置
备注
功耗
80W
15W
硬件架构
传统工控机，硬盘，CPU风扇，系统散热风扇等需要转动的机械部件
以ARM芯片为核心的嵌入式工控机，无需任何转动部件
性能稳定（无需风扇、无任何机械部件）可靠性非常强
操作系统
WIN2000
Linux操作系统
系统更稳定、无版权纠纷、较工控机更专业
重量
28Kg
10Kg
质量轻、体积小、易移动
工作温度
0-50oC
-20oC～70oC
能适应更恶劣的工作环境
产品功能
选线
选线、消谐
在选线的同时还可以消除谐振
额定工作电压
AC220V
DC/AC220V
可以更好的适应各种现场的供电条件
接入装置二次电流
交流2mA-2A
交流2mA-5A
增加采集范围
二YRJXK选线装置的机电参数
1.装置电源额定工作电压：
交流、直流220V；
2.工作环境温度：
-20oC～70oC；
3.装置功耗：
<15W；
4.接入装置的母线PT二次零序电压：
交流0-200V；
5.接入装置的线路CT二次零序电流：
交流2mA-5A；
6.装置动作启动电压：
交流3－99V可调（默认设置交流30V）；
7.选线电压测量精度：
0.2%；
8.选线电流测量精度：
0.2%；
9.装置完成一次综合选线时间：
100ms；
10.开关量输出常开触点容量：
交流250V,5A;直流30V，5A；
11.同RTU和综自站通信方式：
硬节点和串接RS232、485，通信规约采用标准CDT规约。
三YRJXK选线装置的用途及特点
1．用途
本装置适用于3KV－66KV中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地的变电站线路单相接地故障选线，适用于不同电压等级（66kV、35kV、10kV、6kV、3kV）的系统。
可广泛用于发电厂、水电厂、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跳闸保护。
2．特点
2.1YRJXK系列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：
智能型比幅比相法、谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法等。
装置为各种方法确定有效域，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，并将多种选线方法融合到一起，最大限度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（1～5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；
2.2装置能准确识别直接接地、经电阻接地、弧光接地、间歇性弧光接地等复杂的故障类型；
2.3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；
2.4装置同时具有选线及消谐功能；
2.5装置运行稳定、消耗能量小、使用寿命长、不易老化；
2.6质量轻、体积小、方便运输；
2.7易安装、易维护、性能稳定（无需风扇、无任何机械部件）可靠性非常强；
2.8装置单台最大容量可达6段母线42条出线；
2.9前面板配有16位触摸式键盘，界面有中文提示，操作更加简单方便；
2.10可应用于传统的变电站及新型的数字化变电站。
四YRJXK选线装置的功能
1．接地选线
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；
2．消谐功能
装置具备消谐功能，能够对多达6种频率（3分频/17Hz、2分频/25Hz、工频/50Hz、3倍频/150Hz、5倍频/250Hz、7倍频/350Hz）的铁磁谐振进行消谐；
3．故障录波
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1000次。
为分析线路的运行状况提供依据。
可以通过USB口或网口读取录波数据文件；
4．控制输出
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；
5．自检功能
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。
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；
6．通讯功能
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串口接口。
装置采用标准CDT规约；
7．故障报警
当发生单相接地故障、装置失电时发出报警信号；
8．显示功能
以中文方式显示实时时钟、装置运行状态、系统配置参数、接地故障的母线和线路序号等。
五硬件配置
1.YRJXK系列选线装置总体架构
●YRJXK小电流接地选线装置采用以ARM芯片为核心的嵌入式工控机为硬件架构，适合应用在强烈震动或多尘的工业现场。
机身为标准4U机箱；
●本装置由底板、主板、PT/CT滤波板、数据采集卡、开关量输出板、消谐板、交、直流电源、液晶大屏幕、键盘、金属机箱等组成，安装在密闭的机箱中。
各种卡、板采用后插拔式即插即用型设计，整套设备集中、紧凑、密封性好、扩展性强、便于维护；
●前板配有5.7”液晶大屏幕、功能按键、底板、主板、电源等部件均在苛刻的工业环境下经过严格的测试，产品在电力、石化、冶金、煤炭等行业都有长期良好的运行记录；
●中央处理器采用180MHZ以上CPU，其它芯片采用市场上通用的工业级芯片和线路板；
●虽然嵌入式工控机运行非常稳定，但是YRJXK系统仍然配备看门狗电路，死机自恢复，确保嵌入式系统更加连续稳定运行；
●系统采用Linux操作系统，可靠性高，具有人机对话功能，便于操作人员掌握和使用；
●平台先进，拥有自主知识产权，以32位ARM9芯片为核心的高性能低功耗嵌入式系统平台，平台配置嵌入式LINUX操作系统。
目前已经成功应用在我公司的嵌入式小电流选线产品和消谐产品中。
2.CT/PT滤波板
YRJXK嵌入式工控机的CT/PT滤波板使用的主要元件已经过多年的现场考验。
小电流接地系统的母线零序电压信号和各条线路的零序电流信号经过现场的PT和CT变换后输入高精度CT/PT滤波板，经低通滤波器滤波后变换为平滑的电压信号送至A/D卡。
3.A/D卡
装置配置16位高分辨率A/D卡。
4.开关量输出板
开关量板最多可以提供48路开关量输出，可以适用于现场的多种应用。
通道信号以继电器常开接点形式输出。
开关量输出根据用户需要选配。
5.消谐板
（1）消谐频率范围广，能够对多达6种频率（3分频/17Hz、2分频/25Hz、工频/50Hz、3倍频/150Hz、5倍频/250Hz、7倍频/350Hz）的铁磁谐振进行消谐；
（2）消谐元件输出口功率大、无触点；
（3）从谐振到短接PT的延迟时间5s；
（4）每组短接PT的次数2；
（5）各组中每次短接PT的间隔时间5s；
（6）短接PT的时间200ms；
（7）短接PT的组与组的间隔时间600s。
六YRJXK系列选线装置的工作原理
本装置采用多种方法进行综合故障选线，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，提取出能量最高的谐波频带范围，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。
当时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，小波选线方法现已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弧光接地故障情况下，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，第一、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；第二、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，但是发生故障的最初半个周波内，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，零序能量最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再把这些信息组合起来，使最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1～5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。
8.各种处理技术
我公司的选线装置所用到的各种选线方法都是大家耳熟能详的，也广泛为小电流选线厂家所使用。
而我们技术的核心在于如何去更有效的使用这些方法——如何用各种方法去综合选线，如何实现连续选线，如何为各种方法确定有效域等。
虽然我们的BA2008型工控机架构选线装置已经达到非常理想的选线准确率，但是我们并没有就此止步。
在YRJXK选线装置中，我们创造性地将人工免疫理论、模糊神经网络理论与以往使用的模糊理论、粗糙集理论、故障测度理论、证据理论联合运用，势必会使我们的选线效果更上一层楼。
七适用范围及定货须知
YRJXK型小电流接地系统用于以下接地系统；
1.中性点不接地系统；
2.中性点经消弧线圈接地系统；
3.中性点经高电阻接地系统；
4.母线上装有消弧装置的小电流接地系统.
规格
可选线路
母线段数
电压等级
定货周期（天）
功能
备注
YRJXK-14
14
2
2
14
选线、消谐、报警、通讯
4U机箱
YRJXK-28
28
4
4
YRJXK-42
42
6
6
说明：
1.我公司可根据用户要求提供组屏方案；2.如选用42条线路以上，需提前说明预定。
八YRJXK的操作说明
1.键盘操作说明
YRJXK嵌入式工控机架构小电流接地选线装置利用装置前面板上提供的小键盘进行基本操作，具体如下：
方向键
在YRJXK的所有人机对话界面上，方向键的功能都是在显示屏的各个操作目标之间移动光标，用来选择操作目标（包括按钮框、输入框、选择框和数据）。
每击打一下方向键，光标即向相应方向移动一个操作目标，当光标移动到某一操作目标上时，这个被选中的操作目标的背景颜色立即变深。
反之，光标离开后则恢复为原来的颜色。
确认键
确认键仅对功能按钮起作用，按下确认键后，系统即开始执行被选中的功能按钮所确定的操作。
数字键
修改参数、修改线路编号。
2.各个界面功能操作说明
主界面：
YRJXK选线装置启动后自动进入（图7-1）所示的主界面。
状态值的含义：
0-系统正常运行；
1-单相接地故障；
2-零序电压升高但是零序电流很小；
3-零序电压瞬时值超过启动值但是有效值低于启动值属于临界情况；
4-发生铁磁谐振；
5-零漂过大。
（图7-1）YRJXK选线装置主界面
系统设置：
在主界面上选中“系统设置”按钮，按确认键进入本界面（图7-2），该界面中“参数设置”、“日期时间”、“故障统计”、“线路设置”、“故障记录”、“返回”是六个功能按钮，如果某个按钮被选中，操作目标的背景颜色立即变深。
通过左右键和上下键实现按钮的光标切换。
（图7-2）系统设置显示界面
参数设置：
在“系统设置”界面中选中“参数设置”按钮，按确认键进入本界面（图7-3）。
（图7-3）参数设置显示界面
该界面中下划线为用键盘可修改参数，通过左右键和上下键实现光标切换，利用数字键进行修改。
（1）六段母线接地方式的设置：
只有0、1、2、3四个值有效；如果设为0，则右侧汉字应变为“不接地”；如果设为1，则右侧汉字应变为“消弧线圈”；如果设为2，则右侧汉字应变为“消弧柜”；如果现场没有相应母线，则设为3，右侧汉字应变为“无”；如果用户试图键入其它值，视为无效。
（2）启动电压的设置：
可以设置为03至99之间的整数。
（3）源地址和目标地址的设置：
可以设置为000至255之间的整数。
（4）发信号延迟的设置：
可以设置为000至999之间的整数。
（5）报警方式的设置：
0，1表示232通讯，简单报警，不消谐；
2，3表示485通讯，简单报警，不消谐；
4，5表示232通讯，简单报警，消谐；
6，7表示485通讯，简单报警，消谐。
（6）波特率的设置：
RS232时可为1200、2400、4800、9600四种频率中的一个；
RS485时可为1200、2400、4800三种频率中的一个。
（7）“确定”及“返回”为两个按钮，按下“确定”按钮，则数据被保存。
按下“返回”，则返回“系统设置”界面，如果只按“返回”，则不保存。
线路设置：
在“系统设置”界面中选中“线路设置”按钮，按确认键进入本界面（图7-4）。
（图7-4）线路设置显示界面
该界面中下划线为用键盘可修改参数，通过左右键和上下键实现光标切换，利用数字键进行修改，按“确定”保存。
屏幕上显示7个线路编号。
按“上页”，则显示前7条；按“下页”，则显示后7条；按“返回”，则返回“系统设置”界面。
日期时间：
在“系统设置”界面中选中“日期时间”按钮，按确认键进入本界面（图7-5）。
（图7-5）日期时间显示界面
通过左右键实现光标切换，利用数字键进行修改。
“确定”及“返回”为两个按钮，按下“确定”按钮，则用新的日期时间更新，按下“返回”，则返回到“系统设置”界面，如果只按“返回”，则不保存。
如果用户键入不合理的日期或时间值，则即使按下确定按钮也不保存。
故障记录：
在“系统设置”界面中选中“故障记录”按钮，按确认键进入本界面（图7-6）。
进入该界面可以查看已经发生的故障情况，包括各次接地故障发生的时间，持续时间和选线结果。
（图7-6）故障记录显示界面
屏幕上显示10个故障记录。
通过左右键实现按钮的光标切换。
按“上页”，则显示前10条；按“下页”，则显示后10条；按“发送”，则把装置中读出的数据通过串口发送至U盘；按“返回”，则返回“系统设置”界面。
故障统计：
在“系统设置”界面中选中“故障统计”按钮，按确认键进入本界面（图7-7）。
根据故障统计结果，可以帮助用户具体分析各线路运行情况。
（图7-7）故障统计显示界面
装置自动统计各条线路发生永久接地和瞬时接地的次数。
按“上页”，则显示前7条；按“下页”，则显示后7条；按“返回”，则返回到“系统设置”主界面。
故障选线：
发生故障后进入本界面（图7-8），故障消失后延时回到主界面。
（图7-8）故障选线显示界面
系统测试：
在“系统设置”界面中选中“系统测试”按钮，按确认键进入本界面（图7-9）。
（图7-9）系统测试显示界面
该界面中下划线为用键盘可修改参数，通过左右键实现光标切换。
（1）AD输入：
输入值为01至48，当输入值改变后，右边对应显示该通道的有效值，如果输入的值不在这个
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