新型小电流接地选线装置供电系统中应用

　新型小电流接地选线装置在供电系统中的应用

　摘要：针对型钢炼铁厂供电系统小电流选线装置不准、常发生误选和漏选，效果不能令人满意的问题，在总结各种小电流接地选线方案成功经验和失败教训的基础上，通过一系列产品的性能比对、试验、筛选，选择了新型 DX06 型智能微机小电流选线装置进行了改造，本装置率先引入其它领域先进信号处理方法：引入巡航制导的电视地形匹配技术，对故障信号做图像预识别和分类；根据预识别结果，运用人工智能领域的模糊推断方法，对分别适用于不同接地故障类型的每种选线方法，动态确定最优的加权系数，对各选线方法的结论做加权处理，从而得到最可靠的选线结果。从而达到了供电系统设备金属性接地选线正确率 100%，供电系统设备经电弧性闪络放电选线正确率98%，克服了“选线不准”这一长期困扰型钢炼铁厂供电系统的难题，使选线结果在型钢炼铁厂供电系统中真正具有了使用价值，提高了供电系统的可靠性。论文关键词：小电流接地,DX06 型智能微机小电流选线装置,选线方法,故障录波 企业技改技措基金资助项目 徐爱萍 1，女，工程师，从事电气技术及维修；王建章 2，男，高级工程师，从事电气技术及维修；李京业 3 男，研究生，高级工程师，从事设备管理及维修。

　还承担着球团、焦化、热电等相关单位的供电任务，作为生命线，它无疑成为型钢炼铁厂生产的“心脏”。近几年以来，雷雨天气较多，引

　发多次供电系统单相接地故障，特别是多次发生间歇性电弧接地，若不及时处理可能会发展为非故障相绝缘破坏继发相间短路的威胁，及时准确地判定接地回路是快速排除单相接地故障的基础，实现判定接地故障回路的检测装置通常依靠小电流接地选线装置，但早期型钢炼铁供电系统采用的选线装置为单片机型微机小电流接地选线装置，信号 A/D 变换和处理的硬件平台性能低下；选线算法单一，控制机理落后，可靠性差，在供电系统投运的几年里，此装置常发生误选和漏选，效果不能令人满意，给供电系统的运行带来了不稳定因素和威胁。如：2007 年 3 月 13 日，炼铁新区 1#1880 高炉 35kV II 段配电系统出现间歇性对地放电时，由于微机小电流选线装置所报柜号与实际不相符，无法判断出故障点，因此采用拉路法查找故障，在合上 35kV 及 10kV母联，准备倒负荷查故障时，造成 10kVⅠ段系统非故障相对地电压升高，同时由于合闸初期电容电流的重新分配和增加，发生谐振现象，致使非故障相对地电压升高，由于 1#高炉变绝缘子绝缘存在固有的隐患，造成 10kVⅠ段母线上 1#高炉变高压柜相间短路，柜体爆开，造成 1#1880 高炉 10kVⅠ段母线失电，1#、2#1880 高炉休风 5 小时之久，严重影响了生产。

　1 DX06 型智能微机小电流选线装置改造方案及原理。

　在总结各种小电流接地选线方案成功经验和失败教训的基础上，通过一系列产品的性能比对、试验、筛选，型钢炼铁供电系统自 2008 年4 月开始，采用北京英瑞诚科技有限公司生产的 DX06 型智能小电流接地选线装置，并逐步进行了系统的全部改造。

　1.1 DX06 型智能微机小电流选线装置的试验 DX06 型智能微机小电流选线装置不仅能对设备金属性接地选线正确，而且能对设备经电弧性闪络放电选线正确率 98%，为保证可靠性，我们做闪络放电试验情况如下：

　试验：经电弧接地 试验时间：2008 年 5 月 12 日 15 时 10 分 现场情况：经电弧接地，弧光明显，（闪络放电图如图 1）

　试验结果：DX06 型智能微机小电流选线装置正确选线。

　分析及结论：DX06 型智能微机小电流选线装置装置正确动作，选线正确。

　图 1 闪络放电图 图注：来源于现场设备实际记录曲线 1.2 DX06 型智能微机小电流选线装置的技术特点：

　1.2.1 在运用近年来接地领域提出的多种选线方法基础上，本装置率先引入其他领域先进信号处理方法：引入巡航制导的电视地形匹配技术，对故障信号做图像预识别和分类；根据预识别结果，运用人工智能领域的模糊推断方法，对分别适用于不同接地故障类型的每种选线方法，动态确定最优的加权系数，对各选线方法的结论做加权处理，从而得到最可靠的选线结果。

　2.2.3 本装置采用在业界具有良好口碑的台湾研华工控机作为硬件平台，该型工控机采用 PIII 级 32 位通用 CPU，具有强大的整型和浮点

　运算能力和数据存储空间。采用高达 1Mbps 的 12bit 高分辨率高速数据采集卡，以确保精确采集接地瞬间的暂态过程电流电压数据。装置成一体的 6.4“高亮度真彩液晶屏幕，内置标准键盘和鼠标，结构紧凑，操作方便。主界面图见图 2，查阅故障记录界见图 3

　图 2 选线装置主界面 图注：来源于现场设备实际记录曲线

　图 3 查阅故障记录界面 图注：来源于现场设备实际记录 2.2.4 本装置选用高密度电压.电流互感器，精度：0.2；角误差：5’。

　2.2.5 对故障反映迅速，完成 1 次选线时间小于 5 个周波（100ms），能够准确捕捉闪络放电型接地故障；灵敏度高，零序二次电流达到10mA 2.2.6 硬件自检智能化，采用硬件看门狗（Watchdog）技术，抗干扰.自检及自恢复能力强。

　2.2.7 具有强大容量的故障录波能力，录波数据存储容量大于 25 万次，利用随即配备的波形分析软件，在本机即可以直观的波形分析，也可以通过 USB 接口或以太网接口取出录波数据，进行离线分析。见下图4 中录波曲线图

　图 4：录波曲线图

　图注：来源于现场设备实际记录 2.3 原理：

　采用性能稳定，计算能力强大的工业计算机作为计算平台，使用制造工艺先进的高精度、高速 A/D 卡进行数据采集，工频每周波采样可做到 200 个点，确保采集到的暂态信号无失真。

　同时采用改进零序功率方向法、五次谐波法、小波法、首半波法、电流抽样法、零序有功分量法等多种选线方法。运用图像匹配技术，对故障信号作预识别和分类，依据分类得到相关系数，运用人工智能模糊推理方法根据模糊规则动态确定各种方法选线结果的加权系数，从而得到最优的选线结论。

　利用工控机海量存储空间优势，开发出接地故障录波功能。当装置发生误选情况时，是用随装置提供的录波数据分析软件进行分析，查明误选原因。对纠正因管理缺陷造成的误判，提供有益的参考。

　该装置可记忆瞬间接地信息，能够区分母线接地和出线接地，还可配置通信接口把各种故障信息传送至有关部门。准确率达 98%以上，为现场运行人员提供了极大的方便。关键是该装置可正确区分系统谐振和接地。接地告警信息以图形方式显示，告警界面直观醒目；采用标准部颁通讯协约，可与各保护厂家的综自设备接口，从而实现无缝对接。既删除了冗余设备又避免了改造过程中的无谓浪费，提高了性能。

　2.4 故障信息的远程监控 利用小电流选线装置以太网接口把各种故障信息传送至配电值班室微机上，并制作出报警画面，对高压配电系统进行监控，配电值班室

　微机对故障信息进行全面采集，一旦出现了故障，在配电值班室微机上立刻显示出来，为及时查出故障创造了有利的条件，为生产赢得了宝贵的时间！