WLD9小电流选线装置工控机说明书.docx
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WLD9小电流选线装置工控机说明书
WLD-9型小电流接地系统单相接地故障
选线装置（工控机）
说明书
徐州和纬信电科技有限公司
目录
一概述1
二WLD-9选线装置的机电参数1
三WLD-9选线装置的技术特点1
四硬件配置2
4.1WLD-9系列选线装置总体架构2
4.2采集板4
4.3A/D卡4
4.4开关量板5
五WLD-9系列选线装置的工作原理5
5.1智能型比幅比相法5
5.2谐波比幅比相法5
5.3小波法6
5.4首半波法6
5.5有功分量法、能量法6
5.6有效域技术6
5.7连续选线技术6
六适用范围及定货须知7
七WLD-9的操作说明7
7.1各个界面功能操作说明7
八WLD-9选线装置的现场安装与调试17
8.1现场准备17
8.2开箱检查17
8.3注意事项17
8.4加电顺序17
8.5现场参数的设置18
九通信规约18
十接线端子28
一概述
小电流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，但是单相接地故障将引起正常相电压升高，有可能导致绝缘击穿造成故障扩大，因此必须迅速查出故障线路并加以排除。
80年代末，90年代初，市场上出现了第一代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。
近几年来，又出现了以工控机为硬件架构的新一代选线装置。
由于这种装置应用了多种选线技术，硬件结构稳定坚强，使选线技术有了质的飞跃，发展势头很猛。
徐州和纬信电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“WLD-9型小电流接地系统单相接地故障选线装置”，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，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。
克服了第一代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，WLD-9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。
二WLD-9选线装置的机电参数
1.装置电源额定工作电压：
交流220V50Hz。
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，通信规约采用标准MODBUS规约。
三WLD-9选线装置的技术特点
1.WLD-9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各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，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，包括故障发生前的五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400万次。
3.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。
4.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。
5.选线装置具有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。
6.选线装置具有与远动装置的接口功能，可以提供标准RS232串口接口。
装置采用标准MODBUS规约。
四硬件配置
4.1WLD-9系列选线装置总体架构
（图中红色框内为WLD-9设备）
●WLD-9小电流接地选线装置主要采用台湾知名厂家研华的工控机为硬件架构，在台湾本地生产，工艺精良，性能优异，稳定性高。
机身为标准2U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、交流电源、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。
●装置配有键盘锁定机构，有效防止非运行人员误操作。
●前板配有15”工业级显示器、功能按键和标准87键盘。
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。
●中央处理器采用双核1.8GHZ以上CPU，在无缓存的板上可配置1GB以上的DDR内存，其它芯片采用市场上通用的工业级芯片和线路板。
●WLD-9系统装配备看门狗电路，死机自恢复，确保工控机连续稳定运行。
●系统采用WindowsXP操作系统，可靠性高，具有良好的人机对话功能，易于操作人员掌握使用。
软硬件的扩展功能能力强，适于二次开发。
4.2采集板
●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。
4.3A/D卡
●本装置采用PCI总线数据采集卡，采集速度远快于ISA总线数据卡，采样数据通过PCI总线存入寄存器。
●输入最大电压±5V，分辨率12位。
●32路单端输入（-5至+5V）。
多通道时每通道的A/D采样速度高达2KHz。
●输入通道自动扫描，可以程控从任意通道开始到任意通道结束。
4.4开关量板
7路开关量输出
开关量板最多可以提供7路大驱动容量开关量输出，每路输出有1000
的高电压隔离，集电极开路电压达到40
，输出通道带有D型锁存器，有感性负载二极管保护回路，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。
五WLD-9系列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。
5.1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。
5.2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。
5.3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。
5.4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。
5.5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。
六适用范围及定货须知
WLD-9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
可选支路
母线
段数
定货周期（天）
功能
基本配置
WLD-9
（32路）
31》N》28
4》N》1
14
选线
报警
1.研华2U工控机（1台）
2.WLD-9选线采集机箱（1台）
3.显示器、键盘鼠标（1台）
4.打印机（1台）
WLD-9
（64路）
63》N》56
8》N》1
28
5.研华2U工控机（1台）
6.WLD-9选线采集机箱（2台）
7.显示器、键盘鼠标（1台）
8.打印机（1台）
说明：
我公司可根据用户要求提供组屏方案。
七WLD-9的操作说明
7.1各个界面功能操作说明
7.1.1登陆启动功能：
WLD-9选线装置启动后自动进入（图7-1）所示的软件启动界面，此时进行授权和数据库自检，如果配置不正确会弹出提示框（图7-2），点击确定键后弹出系统配置界面（图7-3），填入正确的配置（授权码请向程序员索取）。
自检通过后进入登陆界面（图7-4）。
用户分为超级管理员和操作员用户，不同的级别具有不同的操作权限。
（图7-1）WLD-9选线装置启动界面
（图7-2）自检提示框
（图7-3）系统配置界面
填写正确的数据库信息以及授权码后点取保存后系统会自动重启
（图7-4）登陆界面
7.1.2主界面功能：
在正常无故障的情况下显示为图7-5，此时可以直观的显示出各个线路的电流与母线电压。
其中名称可修改功能（管理员权限）【通道是指A/D采集卡的通道】。
（图7-5）WLD-9选线装置主界面
在母线故障时，在页面的弹出窗口报出故障。
在线路故障时显示如图7-6所示，线路控件以黄色指示故障。
（图7-6）WLD-9选线装置主界面线路故障报警
7.1.3系统配置界面：
在主界面上单击“系统配置”菜单，即进入“系统配置”菜单（图7-7）。
（图7-7）系统配置菜单
该菜单包括：
（一）系统参数配置；
（二）数据库参数配置；
（一）系统参数配置;
1、系统参数配置：
启动电压与启动电流的门槛值，修改完毕后点击保存，需要重新启动系统修改的数据才能生效。
（图7-8）
2、报警打印参数设置：
设置出现故障时是否启动打印功能，并且可以设置打印端口的参数。
需要重新启动系统修改的数据才能生效。
（图7-9）
3、跳闸板参数设置：
设置信号采集机箱上的K1与K2开关量做何报警使用。
需要重新启动系统修改的数据才能生效。
（图7-10）
4、串口通讯参数设置：
设置通讯时使用的端口号以及波特率等参数
需要重新启动系统修改的数据才能生效。
（图7-11）
7.1.4界面配置功能：
（图7-12）系统配置
该功能包括如下功能：
①增加母线；②增加线路；③增加母线垂直延长线；④增加母线水平延长线；需要删除控件时请右击该控件，弹出删除菜单。
母线的属性右键点击母线控件选择属性，在此填写母线名称、电压等级、接地方式、以及从采集机箱的接入的通道。
需要重新启动系统修改的数据才能生效。
（图7-13）
出线的属性，右键点击支路控件选择属性，填写线路的名称、柜号、ICT变比、所属母线以及互感器的相移。
需要重新启动系统修改的数据才能生效。
（图7-14）
7.1.5故障记录功能：
在主界面上单击“故障记录查询”菜单，即进入“故障记录”界面（图7-15）。
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。
可打印当前页。
（图7-15）故障记录显示界面
7.1.6录波菜单功能：
点击左上角“故障录波查询”菜单，进入波形追忆界面。
点击“选择录波数据按钮”选择数据文件（图7-16）。
单击确定按钮回到波形追忆界面。
展示波形（图7-17）
（图7-16）
可以选择某一个或几个通道的数据波形查看（选择相应的通道，然后点击确定即可查看）
（图7-17）
7.1.7、通讯功能
通讯采用串口232通讯，Modbus协议，通讯的端口和波特率可以通过系统参数菜单配置。
7.1.8、关闭电铃报警
当出现故障时，在一定的配置下电铃会发出报警音，故障不消失如果不人为的关闭声音是会一直响的，此菜单是个人为关闭报警音的按钮。
7.1.9、报警复位
在出线出现故障时，界面上会以黄色示警，故障消失时控件仍然是显示黄色，此时需要人为的复位。
八WLD-9选线装置的现场安装与调试
8.1现场准备
●在安装WLD-9选线装置之前，应做好必要的准备工作。
●WLD-9选线装置可单独的组屏安装也可安装在现场原有的保护屏，用户可根据实际情况自行选择。
●有完整的二次回路的安装图，由用户设计完成，特别是对一次设备改造的现场，如架空出线增加B相电流互感器或电缆线路增加零序电流互感器的，要有设计完整的二次回路安装图。
8.2开箱检查
●选线装置到货之后，先检查包装箱的外观，看有无明显的损坏，若发现包装箱开裂、破损、受潮、进水等现象不要急于开拆，应立即与交通运输部门交涉并同发货单位取得联系。
●选线装置一般均用纸箱包装（两层），内加防潮隔离和防震材料。
小的附件及电缆会单独扎牢，放置在包装箱的空隙中。
搬运时要倍加小心，不得跌落和碰撞。
●打开包装箱后，请按定货合同清单检查到货与合同是否相符，并检查是否有断线、和损坏的零部件，是否缺少零件、端子，检查机箱面板是否有破裂、变形与划伤和丢失元器件。
8.3注意事项
●二次回路接线时必须保证零序电流互感器的极性严格一致。
对于有两段母线以上的系统必须保证所有CT极性相同。
●投运前需测试或准确计算系统电容电流，以保证选线装置参数设置正确。
本公司为用户提供电容电流测试方案。
●装置选线启动电压设定值根据现场绝缘装置整定值设置或由继电保护部门专门提供。
●装置供电电源180-240V，若不能满足要求应配稳压电源。
●装置出厂前已进行整机调试和试验，为了确保运输过程中没有问题，装置挂网运行前，应做系统调试。
用户可自已调试或由我公司工程安装人员配合调试。
●对于架空线路出线，通常只用A、C两相CT。
必须加装B相CT，且与A、C相CT的精度和特性一致。
三相CT接成零序滤过器形式引入选线装置。
8.4加电顺序
●首先将电源送至装置背板的电源插座，必须确保WLD-9选线装置背板的工作电源开关已经置于断开状态（即黑色船形开关的“O”端已被按下）。
●打开WLD-9选线装置的电源开关（即将黑色船形开关的“I”端按下）。
电源打开之后，注意观察WLD-9选线装置的状态，若发现有冒烟、打火、异味等不正常现象，应立即关闭电源，检查并找出故障发生原因，排除故障之后才能再次加电。
●加电之后，WLD-9选线装置的前面板中间正上方的绿色电源指示灯（PWR）亮，没有其他任何不正常现象。
●此时，WINDOWS2000系统自动启动，在环境安静的情况下应能听到轻微的风扇电机声，同时，LCD显示屏上开始依次显示BIOS的开机检测内容和WINDOWS2000系统的桌面图案，接着系统自动进入选线程序的主菜单画面。
至此，WLD-9选线装置的加电工作顺利完成。
●打开位于WLD-9选线（采集机箱）电源开关，注意观察前面板“+12V”“—12V”指示灯，指示灯亮说明装置正常。
若指示灯未亮，检查保险丝、开关电源。
8.5现场参数的设置
●进入主页面界面，设置现场的线路布置以及线路名称。
●进入参数设置界面，首先确定各段母线中性点接地方式；然后设置装置选线启动电压以及启动电流。
●进入线路设置界面，设置线路的名称，以及所属母线。
●进入开关量设置界面，设置每个开关量报警的类型。
●进入系统校准界面，校准每一路的精度。
●进入用户管理界面，添减用户信息。
九通信规约
9.1MODBUS-RTU通讯规约
9.1.1MODBUS-RTU规约
选线装置采用MODBUS-RTU规约，传送上行信息。
系统正常运行时，每隔1S上传一帧数据。
如装置出现异常，则停止上传数据。
为保证装置时间正确，可由主站发送信息进行校时。
9.1.2通信信息
MODBUS-RTURTU格式：
T1-T2-T3-T4：
RTU规定每次Query或ResponseMessage的结束，是以未再接到下一个字符间隔时间来判断。
其规定3.5字符的通信时间，举例来说，通信速率为9600bps、每个字符含8bits再加上1startbit及1stopbit后，一个字符为10bits。
计算3.5字符的通信时间为（3.5*10）/9600=0.00365秒。
于通信协议的文件上以T1-T2-T3-T4来表示此数值。
所有传送的字符都是照原值8Bits传送，不做任何处理加工。
Data：
Numberof8Bits是表示每个FunctionCode有不同数目的详细资料规定。
通信资料的ErrorCheck采用CRC16计算方式。
9.1.3举例
设从机地址为1，功能码为2.发送信息为：
0102000000507836
字节
功能
01
从机地址
02
功能码
00
寄存器起始地址高位
00
寄存器起始地址低位
00
寄存器查询长度高位
50
寄存器查询长度低位
78
CRC校验高位
36
CRC校验高位
从机返回信息为：
01027BCBBBFD072FF7F1ED2D9E31
字节
功能
01
从机地址
02
功能码
7B
0-7寄存器的返回值（7在前0在后）
CB
8-15寄存器的返回值
BB
16-23寄存器的返回值
FD
24-31寄存器的返回值
07
32-39寄存器的返回值
2F
40-47寄存器的返回值
F7
48-55寄存器的返回值
F1
56-63寄存器的返回值
ED
64-71寄存器的返回值
2D
72-79寄存器的返回值
9E
CRC校验高位
31
CRC校验高位
模拟量
查询第一路的电流值发送：
010300000001840A
字节
功能
01
从机地址
03
功能码
00
寄存器起始地址高位
00
寄存器起始地址低位
00
寄存器查询长度高位
01
寄存器查询长度低位
84
CRC校验高位
0A
CRC校验高位
从机返回信息为：
01030831C6A379976188BF2E40
01
从机地址
03
功能码
08
数据长度
31
数据
C6
数据
A3
数据
79
数据
97
数据
61
数据
88
数据
BF
数据
2E
CRC校验高位
40
CRC校验低位
模拟量通讯时，是将一个double数据分解为一个长度为8的byte型数组发送的。
所以如果客户端需要将其还原为double数据。
9.1.4点表
报警上限
报警下限
点描述*
状态0*（0）
状态1*
（1）
寄存器地址
点
类型
单位
倍数
响应
命令
1号线路接地报警
正常
报警
1
DI
0X02
2号线路接地报警
正常
报警
2
DI
3号线路接地报警
正常
报警
3
DI
4号线路接地报警
正常
报警
4
DI
5号线路接地报警
正常
报警
5
DI
6号线路接地报警
正常
报警
6
DI
7号线路接地报警
正常
报警
7
DI
8号线路接地报警
正常
报警
8
DI
9号线路接地报警
正常
报警
9
DI
10号线路接地报警
正常
报警
10
DI
11号线路接地报警
正常
报警
11
DI
12号线路接地报警
正常
报警
12
DI
13号线路接地报警
正常
报警
13
DI
14号线路接地报警
正常
报警
14
DI
15号线路接地报警
正常
报警
15
DI
16号线路接地报警
正常
报警
16
DI
17号线路接地报警
正常
报警
17
DI
18号线路接地报警
正常
报警
18
DI
19号线路接地报警
正常
报警
19
DI
20号线路接地报警
正常
报警
20
DI
21号线路接地报警
正常
报警
21
DI
22号线路接地报警
正常
报警
22
DI
23号线路接地报警
正常
报警
23
DI
24号线路接地报警
正常
报警
24
DI
25号线路接地报警
正常
报警
25
DI
26号线路接地报警
正常
报警
26
DI
27号线路接地报警
正常
报警
27
DI
28号线路接地报警
正常
报警
28
DI
29号线路接地报警
正常
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