6XZMADA微机型小电流接地选线装置 1.docx
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6XZMADA微机型小电流接地选线装置1
XZ-MADA微机小电流系统接地选线装置
使
用
说
明
书
保定市祥泽电气有限公司
目录
1装置概述及适用范围1
2装置功能及技术参数2
2.1装置的主要功能2
2.2装置技术参数2
3装置选线原理2
4装置选型3
4.1装置型号3
4.2其他配置3
5装置使用说明3
5.1装置前面板说明3
5.2通电前检查4
5.3装置运行4
5.4菜单操作5
6现场安装及调试试验10
6.1调试要求10
6.2实验仪器10
6.3信号源选取10
6.4零序互感器11
6.5安装要求11
6.6调试试验步骤12
7装置接线图13
7.1XZ-MADA机箱插件位置图14
7.2XZ-MADA端子接线图14
8机箱结构16
9通讯规约16
10故障分析处理16
11订货须知17
12运输及贮存17
12.1运输17
12.2贮存17
13质量保证及服务17
附录—XZ-MADA装置设计原理图………………………………………………18
1装置概述及适用范围
我国35KV~6KV的中低压电网中，中性点一般采取不接地、经高电阻接地、或经消弧线圈接地的接地方式，这类电网在发生单相接地故障时，短路电流只能通过对地电容或阻抗形成小电流回路，所以又被称为小电流接地系统。
对于小电流接地系统，由于发生单相接地时，接地电流较小，且不会形成短路回路，允许带接地点继续运行1-2小时，但是由于非故障相电压上升为线电压，如果故障不能很快消除，极易发展成为相间故障，对电网的安全运行造成威胁。
所以需要尽快选出故障线路，以便运行人员及时采取措施加以处理。
目前，国内已经有许多种小电流系统接地选线装置，由于小电流接地系统单相接地情况比较复杂，没有一种通用的算法可以适用于所有情况，接地电流的变化范围较大，对硬件要求较高，以往的小电流接地选线装置往往由于硬件精度不高，选线算法单一，选线准确率低，经常发生误选，不能很好地满足现场需要。
我公司新研XZ-MADA型微机小电流系统接地选线装置，利用公司10多年的小电流接地选线方面的经验和雄厚的技术实力，在硬件和算法上做了重大改进，使选线准确率大大提高。
主要特点如下：
1）装置能严格区分PT断线、铁磁谐振和接地，避免了PT断线、铁磁谐振引起装置的误选、误动作。
2）装置硬件采用高速DSP作为核心运算控制单元，抗干扰能力强，可靠性高，运算速度快，采用快速高分辨率A/D，采集精度高，速度快，误差小，为准确判别故障线路提供良好地硬件基础。
3）整体结构紧凑，集成度高，可靠性好。
4）选线方法上采样多种选线算法，进行综合比较、综合判断，无论发生金属性接地、弧光接地还是高阻接地，都能准确选线，可区分线路和母线接地。
克服了过去装置采用单一算法存在死区，造成误动作的缺点，大大提高了选线准确率。
适用范围：
本产品可广泛用于发电厂、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，适用于架空线/电缆线系统，线路长短不限，并联运行的出线数不限，适用于不接地、消弧线圈接地和电阻接地系统。
2装置功能及技术参数
2.1装置的主要功能
1）接地选线功能，选线准确率高，可区分母线和线路接地。
可存储多次接地信息，并可打印记录。
2）判PT断线功能，可防止误选线。
3）谐振判断功能，提供报警信号，各段母线都提供消谐出口。
能存储多次谐振故障信息，并可打印记录。
4）具有声光报警功能，具有接地、故障、失电等硬接点报警输出。
5）可选配远动功能，二进制、BCD两种远动编码方式可选。
6）可选配跳闸功能，36路跳闸，可设置延时跳闸。
7）可选配串行打印机，可打印接地故障、消谐记录和定值。
8）人机接口：
汉字液晶显示,运行、设置、调试界面内容丰富，操作简单。
9）通讯：
通讯接口可设置RS-232或RS-485，随机带多种通讯规约，波特率、通讯规约可软件设定。
10）完善的自检、自复位功能，抗干扰能力强。
2.2装置技术参数
1）电压等级：
1~4个
2）母线段数：
1~4段
3）选线回路：
1~36路，每段母线并联运行出线数不限
4）报警输出触点容量：
AC250V2A；DC220V0.2A
5）远动输出触点容量：
AC250V2A；DC220V0.2A
6）跳闸输出触点容量：
AC250V5A；DC220V5A
7）工作电源：
AC220V±20%，50Hz或DC220V±20%
8）装置功耗：
≤25W
8）环境温度：
-10℃~+50℃；
9）相对湿度：
<90%
3装置选线原理
本装置采用的小电流接地选线的方法大致有如下几种：
零序电流比幅比相法、5次谐波法、暂态能量方向法等。
零序电流比幅比相法是利用零序电流的稳态量选线，小电流系统发生单相接地时，故障线路的零序电流为其它非故障线路零序电流之和，原则上接地线路电流是这组采样值中最大的，且接地线路容性无功功率方向为母线流向线路，与非接地线路容性无功功率方向相反。
此方法只适用于中性点不接或电阻接地的系统，不适用于消弧线圈接地系统，只能对永久性接地进行判断，且发生高阻接地时，由于电流小，很容易发生误判。
5次谐波法用于消弧线圈接地系统的选线。
发生接地故障后，由于消弧线圈对五次谐波阻抗增大五倍（相对于基波），线路对地电容地五次谐波容抗降低五倍，故消弧线圈地过补偿不影响故障线路和非故障线路的5次谐波电流方向相反、故障线路五次谐波最大的规律。
但由于系统谐波情况的变化，尤其是经高阻接地，故障线路谐波电流小，运行CT的下限，精度变差，选线准确率低。
暂态能量方向法根据小电流接地电网单相接地故障时电压电流的变化特点，利用中性点电压、故障相电压和零序电流构造的能量曲线的斜率来进行故障选线。
该方法不受电网平衡情况和接地电阻大小的影响，对复杂的间歇性电弧接地故障同样有效。
本装置的启动采用零序电压启动，小电流接地系统出现零序电压有三种情况：
接地、PT断线和铁磁谐振，当零序电压大于启动值时，本装置对零序电压进行采集、计算分析，判断是哪种情况，如果是某种频率的铁磁谐振，装置启动消谐电路，铁磁谐振在强大的阻尼下迅速消失，本装置提供全部4段母线消谐出口，如果是PT断线则报警，如果是接地则启动选线，根据系统状态，选用不同的算法，利用多种算法进行综合判断。
4装置选型
4.1装置型号
4.2其他配置
电源方式：
订货时要注明电源参数，标准配置为AC220V50Hz。
5装置使用说明
5.1装置前面板说明
装置面板示意图,如图5.1所示。
图5.1前面板示意图
前面板示意图说明：
1）液晶屏：
汉字显示，显示系统的运行状态及故障信息。
2）信号指示灯:
运行灯：
装置处于运行状态时，此灯闪烁。
接地灯：
检测到系统发生接地故障时，此灯亮，接地消失后灯灭。
故障灯：
检测到系统谐振、断线故障以及装置本身故障等情况之一时，此灯亮，故障解除后灯灭。
跳闸灯：
装置发出跳闸信号时，此灯亮，按“复归”键灯灭。
3）按键功能：
共有8个键，“↑”、“↓”、“←”、“→”、“取消”、“确认”键为轻触按键。
为了防止误碰，“复归”、“复位”为内藏式按键。
“↑”、“↓”、“←”、“→”、“取消”、“确认”键完成查看、修改等屏幕菜单的操作；
“复归”键用于复归跳闸灯。
“复位”键对装置进行复位。
4）打印机：
根据用户要求，打印接地、消谐和定值信息，打印机为可选件，标准配置不带打印机。
5.2通电前检查
通电前，检查电源电压是否正常，接线是否正确，装置各插接件是否插接牢固。
5.3装置运行
5.3.1装置通电
正常情况下，装置通电后，蜂鸣器鸣叫一次，电源指示灯亮，运行灯闪烁，液晶显示主界面如图5.2。
若发现装置异常应切断电源，应检查装置各插件是否松动或脱位并紧，如无法恢复正常请及时与本公司维修部门联系。
图5.2
5.3.2正常运行
正常运行时，运行灯均匀的闪烁，主界面显示如图5.2，蜂鸣器不鸣叫，所有继电器出口打开。
5.3.3系统接地
系统发生接地后，有如下现象：
1）蜂鸣器鸣叫一次；
2）液晶显示接地信息（图5.3），按“取消”键接地信息消失，可以从接地追忆中查看接地信息；主界面的系统状态条显示“系统接地”。
3）打印机打印接地信息（如有打印机）；
4）远动接口输出远动信息（如配远动板）；
5）跳闸出口发出跳闸命令，跳闸灯亮（如果有跳闸功能），跳闸灯需按“复归”键复归；
6）接地灯亮；接地报警输出。
7）通讯上传故障信息。
图5.3
系统接地消失后，装置恢复到正常运行状态。
5.3.4系统谐振
系统发生谐振后，有如下现象：
1）蜂鸣器鸣叫一次；
2）液晶主界面的系统状态条显示“系统谐振”；
3）消谐出口输出；
4）故障指示灯亮，故障报警输出；
5）通讯上传故障信息。
系统谐振消失后，装置恢复到正常运行状态。
5.3.5PT断线（配相电压板）
系统发生PT断线后，有如下现象：
1）蜂鸣器鸣叫一次；
2）液晶主界面的系统状态条显示“PT断线”。
3）故障指示灯亮，故障报警输出。
4）通讯上传故障信息。
PT断线消失后，装置恢复到正常运行状态。
5.3.6装置故障
装置正常运行时，实时对装置的定值进行检测，一旦发现定值错误，则输出报警，有如下现象：
1）蜂鸣器鸣叫一次；
2）液晶主界面的装置状态条显示“定值错误”；
3）故障指示灯亮，故障报警输出。
重新设定定值后，按“设置菜单->恢复定值”，定值恢复正常，也可以用“恢复出厂设置”来恢复定值，如果现场设置定值与出厂设置不同，需要修改部分定值。
5.4菜单操作
系统主菜单包含三项：
运行菜单、设置菜单和调试菜单。
从开机界面按“确认”键，进入主菜单界面。
用“上”，“下”键选择菜单项，按“确认”键进入相应菜单。
按“取消”键，回到主菜单界面。
5.4.1运行菜单
运行菜单：
为运行人员准备的操作菜单，用于查看信息和对装置的操作及检查。
使用面板上的方向键（“”,“”,以下简称“方向键”）选择菜单项，把光标移到相应的菜单项,按“确认”键进入相应的菜单项
运行菜单各项内容简要说明如下：
1）接地故障追忆：
可显示最近的20次接地故障信息，显示内容如图5.4、图5.5，如果故障追忆表内无接地内容，则显示“无记录”。
操作方法：
使用“→”“←”方向键可选定查看一条接地记录，使用“↑”“↓”方向键可翻页查看本条记录的全部信息。
2）谐振故障追忆:
可显示最近的20次谐振故障信息，显示内容如图5.6，如果故障追忆表内无谐振内容，则显示“无记录”。
操作方法：
使用“→”“←”方向键可选定查看一条接地记录，使用“↑”“↓”方向键可在本条记录内将光标移至“打印”字符处。
3）清除故障追忆：
可清除接地、谐振故障信息，将光标移需要清除的信息，按“确认”键，清除记忆内容后显示“清除成功！
”字样。
4）查看装置参数：
只对各种定值查看，不能修改。
5）修改时间：
可对时间进行校正。
操作方法：
用“←”或“→”键移动光标到要修改的位置，按住“↑”键增加数值，或按住“↓”键减少数值。
每按一次，增加或减少一个数值。
全部修改完毕后按“确认”键保存。
6）装置自检：
对装置内部进行自检，接地、故障、跳闸指示灯依次闪亮，跳闸灯需要手动复归，蜂鸣器鸣叫500ms，打印机打印“printerok”，若检测正常，显示“自检OK！
！
”，若定值有故障，显示“定值错误!
!
”，若AD有故障，显示“AD错误！
！
”。
7）定值打印：
，打印机会将本装置的各种设定参数打印出来，便于使用者进行保存查阅，打印数据发送完毕后自动返回到运行菜单。
5.4.2设置菜单
设置菜单：
用于对装置运行所需的各种参数进行设置，修改，按“确认”即可保存，操作简便，掉电不丢失数据。
参数设置各项菜单简要说明如下：
1）装置型号：
设置装置型号，详细型号定义见表4.1。
只能由厂家操作，禁止用户操作。
2）启动参数：
可根据现场要求设置各段母线的零序电压启动值与电流启动值。
启动电压数值范围为10V~100V。
启动电流数值范围为1A~100A（一次侧电流）。
各母线的启动电压值出厂设置为30V。
启动电流值出厂设置为1A。
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择母线，按“确认”键，然后按“↑”键或“↓”键选择启动电压或启动电流，按“确认”键进入修改状态。
此时按方向键修改数值，每按一次数值变化一次。
调到所需数值后按“确认”键保存，若不保存，则可按“取消”退出。
3）电压等级：
设置每段母线所属系统的电压等级，电压等级共4个，分为0，1，2，3。
各母线的电压等级出厂设置为0。
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择母线，用“←”键或“→”键修改电压等级，按“确认”键保存。
4）接地方式：
设置每段母线的接地方式，接地方式有两种选择：
不接地（电阻接地）、消弧接地；母线的接地方式出厂设置全部为不接地。
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择母线，用“←”键或“→”键修改接地方式，按“确认”键保存。
5）母线线路：
设置每段线路所属母线（如图5.7）。
代号：
表示的是装置出线的线路序号，如图5.7中的“01#线路”，它对应装置后面端子的第1号出线CT1。
母线号：
指装置出线所属哪段母线，母线号1、2、3、4对应装置后面的PT1-PT4段母线。
母线代号设置为“5”时，表示该出线不属任何母线，即无出线。
根据装置型号有效线路的母线号出厂设置全部1，无效线路的母线号为5。
图5.7
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择线路，按“确认”键进入修改状态。
用“↑”键或“↓”键选择线路所对应的的母线号，修改完毕后按“确认”键保存，并自动退出修改状态。
按“取消”退出。
6）线路名称：
可根据需要定义每条线路的名称以方便查询，名称长度最多可设为4字符，每位可用0~9的数字或A~Z的字母来表示。
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择修改项，按“确认”键进入修改状态。
用“←”键或“→”键选定需要修改的字母或数字，按“↑”键或“↓”键进行修改，修改完毕后按“确认”键保存，按“取消”退出。
7）CT变比：
设置每一条线路的CT变比数值；实际变比值为设置值比5，例如设置值为300则实际的变比值为300/5。
每一条线路的CT变比出厂设置值为200/5，设置范围为5/5~1999/5。
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择线路，按“确认”键进入修改状态。
用“←”键或“→”键选定需要修改的数字位，按“↑”键或“↓”键进行修改，修改完毕后按“确认”键保存，按“取消”退出。
8）通讯规约：
设定通讯规约、装置号、波特率。
装置号是指通讯时装置的地址号码，范围：
1~255。
规约包括：
CM90,CDT,MODBUS,远动（103）4种。
波特率包括：
1200bps，2400bps，4800bps，9600bps共4种。
出厂设置为：
装置号为1，规约为CDT，波特率为9600。
操作方法：
按“↑”，“↓”键选择需要修改的条目，然后按“←”，“→”键修改，按“确认”键保存，按“取消”键退出界面。
9）延时参数：
用于设定装置的跳闸延时和报警延时，范围：
0-99秒，出厂设置值为：
跳闸延时时间0秒，报警延时时间0秒。
操作方法：
先按“↑”，“↓”键选择需要修改的条目，然后按“←”，“→”键修改，修改范围为，按“确认”键保存，按“取消”键退出界面。
10）门限电流：
设定各条线路上CT的门限电流值。
门限电流的设置方法：
门限电流应取装置能分辨的最小电流（如果CT变比为200/5，装置二次侧最小输入为5mA，则装置能分辨的最小电流为200mA。
）和线路的不平衡电流的1.1倍中的大值。
出厂设置值：
门限电流为300mA（CT1A输入）、500mA（CT5A输入）。
操作方法：
同“CT变比”的修改。
11）远动方式：
本装置设有两种远动方式，分别为：
二进制码、BCD码方式。
出厂设置为二进制码。
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择，按“确认”键保存，按“取消”退出。
12）恢复出厂设置：
将对装置的所有设置恢复到出厂状态，用于设置发生混乱时的恢复。
13）恢复定值：
当装置的设定值出现错误，但工作正常时，不必全部恢复出厂设置，可由该条目进行定值的重新整理，使设备恢复正常状态，而保证其它设定值不变。
按“确认”键进行恢复操作，恢复成功会弹出“恢复成功”字符，按“取消”退出。
5.4.3调试菜单
调试菜单：
对装置的硬件和通讯进行测试。
使用面板上的方向键选择菜单项，把光标移到相应的菜单项,按“确认”键进入相应的菜单项。
调试菜单各项内容简要说明如下：
1）测试通讯：
对装置的通讯硬件进行测试。
操作方法：
测试前短接装置本身通讯的发送与接收口，按“确认”键开始测试，通讯正常显示“通讯成功”，否则显示“通讯错误”。
按“取消”退出。
2）测试线路：
可以显示四段母线的U0，Ua，Ub，Uc和所有线路的I0的测量值和相位，如图5.8所示：
图5.8
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择要测试的线路，按“确认”开始测试，再按“确认”停止测试。
按“取消”退出。
3）测试远动跳闸：
可以对设备所有线路的跳闸和远动进行测试，检查远动和跳闸的硬件出口是否正常。
测试界面如图5.9
图5.9
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择要测试的线路，按“确认”开始测试，跳闸输出500ms,远动输出，再按“确认”停止测试，远动恢复。
按“取消”退出。
4）测试消谐：
可以对4路消谐通路进行测试，检查消谐出口是否正常。
操作方法：
按“↑”键或“↓”键选择要测试的母线，按“确认”开始测试，消谐持续时间500毫秒，按“取消”退出。
5）模拟故障：
模拟接地故障、谐振故障和PT断线，用于装置与后台的通讯调试。
操作方法：
进入“模拟接地”菜单项。
选择线路号1~40（1~4代表母线1~4接地，5~40代表线路1~36接地），按“确认”模拟开始，通讯输出接地信息，按“确认”或“取消”模拟结束。
进入“模拟谐振”菜单项。
选择母线1~4，按“确认”模拟开始，通讯输出谐振信息，按“确认”或“取消”模拟结束。
进入“模拟断线”菜单项。
选择母线1~4，按“确认”模拟开始，通讯输出断线信息，按“确认”或“取消”模拟结束。
注意：
在模拟菜单下，装置不能反应真实的故障信息。
6现场安装及调试试验
6.1调试要求
本装置具有完善的自检及自调试功能，为了保证装置的正常工作，必须做系统调试。
有条件的用户，建议做一下实验或传动实验。
1）由于装置采用相对方向判断原理，所以一定要保证信号极性正确；否则会出现误判，无法正确选线；所以要认真检查接线。
2）对于同一间隔内并列出线双回线应在各条电缆上穿零序CT，然后将CT二次侧同名端并联后引入装置，对于同一间隔带两种不同负荷的线路，则分别引零序信号线至装置。
3）零序电压、零序电流信号线校对正确后，对应引入装置输入信号的端子排上。
4）进入设置菜单，按菜单项逐项设定各项的参数值。
5）粗略确定装置输入信号是否合适：
估算一下系统总的零序电流Io（知道实测值更好）和线路零序电流IL,当发生单相接地时，保证能为装置提供20mA以上的零序电流，即20mA≤（Io-IL）/KL≤700mA（KL为线路CT变比），如不能满足此要求，请通知公司特制。
给装置输入的最大电流值，应视所定购的装置内的小CT的容量为上限值，不能超过要求的电流值。
内部小PT的电压值要求不超过100V。
6.2实验仪器
实验用仪器为调压器一台、1~2uF/400V电容一只或继保测试仪一台。
6.3信号源选取
6.3.1零序电压
零序电压取自PT开口三角电压，PT采用开口三角形接线方式，并按同名端一致的原则正确引入装置。
6.3.2零序电流
零序电流取自零序电流互感器二次，或取自零序过滤器的零序电流。
6.4零序互感器
6.4.1零序互感器的选择
通过估算，可得到系统总的零序电流，然后进行CT选择，CT选择的基本原则时:
线路发生单相接地时，安装在该线路的零序CT二次侧能够提供大于20mA且小于700mA的零序电流。
设系统总的零序电流为Io,以一条线路零序电流为IL，CT变比KL（也称电流变换灵敏度）则应满足：
20mA≤（Io-IL）/KL≤700mA从而确定CT变比。
设计、使用单位如不能满足上述要求，请通知本公司按实际情况特制。
6.4.2零序互感器的安装
6.4.2.1对于架空出线
a）对于零序电压信号，PT采用开口三角接线形式；对于零序电流信号，有A、B、C三相CT时，采用零序过滤器形式，即如图（6.1）所示：
图（6.1）现场PT、CT信号箱
b）对于仅有A、C两相CT缺B相CT，注意应采用变比、精度与A、C两相完全一致的B相CT。
6.4.2.2对电缆出线：
a）PT信号采用开口三角形接线方式，CT信号采用套装零序CT的方法，且极性面朝上，零序CT二次非极性端接地。
如图6.2所示
图6.2
6.5安装要求
6.5.1零序互感器的安装要求
所有零序CT的极性必须一致，保证所有引入装置的CT的极性一致，极性面向上，二次非极性端接地。
零序互感器适用于电缆出线系统，一般加装于电缆头的下方。
零序互感器上方电缆外皮接地线必须穿过CT后在线路侧接地；零序互感器下方电缆外皮接地则不能穿过零序互感器,避免形成短路环。
注意：
电缆固定卡子与电缆外皮应绝缘；严禁接地线与固定卡子接触。
全部为电缆出线的系统，通常每条出线加装一零序互感器，二次线接入装置，CT的极性保持一致。
全部为架空出线的系统，通常只有A、C两相CT，这种情况下，B相必须加装CT，并与A相C相CT的精度变比等特性一致，接成零序过滤器形式，引入装置。
对于混合系统，既有架空出线，又有电缆出线的系统，三相CT零序过滤器方式产生的零序电流与电流互感器产生的零序电流的极性要一致。
6.5.2零序过滤器的安装要求
对于用零序过滤器提取零序信号的系统，做保护实验时，需将输入装置的零序电流入口短接以免损坏装置。
6.6调试试验步骤
装置在正常的情况下按照如下的步骤进行调试试验。
6.6.1接好电源线
见“装置接线”一章中的电源接线部分。
6.6.2装置自检
开机装置首先进行自检测，若正常则进入运行正常界面，否则显示检测故障结果。
6.6.3设置参数
装置通电自检正常后，设定装置的参数。
要认真对待这一步，如果设置出错可能导致实验的失败。
详细的参数设置过程见《参数设置》菜单的说明。
各参数设置如下：
●装置型号：
装置型号设定后，装置自动确定最大出线数。
●启动电压：
每条母线的启动电压值。
默认为30V，设置范围为10Ｖ～100Ｖ。
●启动电流：
：
计算各条出线零序电流，将各条出线的零序电流从大到小排序，选择排在第三零序电流做为启动电流。
●接地方式：
每条母线的接地方式。
●母线线路：
每条出线所属的母线。
如果母线号为5，表示此条线路无效。
●线路名称：
所有用到线路的线路名称。
●CT变比：
所有用到的CT的变比。
●通讯规约：
提供了装置识别地址、与上位机通讯所采用的通讯规约及通讯端口方式设置。
●远动方式：
设置远动接点输出的方式。
●门限电流值：
可把其它各项设置
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