5 BWML系列微机小电流接地选线装置.docx

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5BWML系列微机小电流接地选线装置

BW-ML系列微机小电流接地选线装置

说明书

河北博为电气有限公司

目　　录

一、概述………………………………………………………………………………1

二、型号说明…………………………………………………………………………1

三、装置的主要特点…………………………………………………………………2

四、装置技术指标……………………………………………………………………3

五、装置的基本工作原理……………………………………………………………4

六、适用条件及订货须知……………………………………………………………8

七、现场信号来源及输入接线………………………………………………………9

八、装置介绍…………………………………………………………………………10

九、调试说明…………………………………………………………………………11

十、通讯规约…………………………………………………………………………18

十一、架空线、电缆线电容电流估算法……………………………………………22

附录一BW－ML系列小电流接地选线/消谐装置原理框图…………………24

附录二BW－ML系列小电流接地选线/消谐装置不同现场的连线…………25

附录三BW－ML系列小电流接地选线/消谐装置后端子连线原理图………26

附录四BW－ML系列小电流接地选线/消谐装置说明……………………29

一、概述

小电流系统是指中性点不直接接地系统，包括中性点不接地系统，中性点经消弧线圈接地系统或中性点经电阻接地系统。

在我国，66KV及其以下电压等级的电网中，一般都采用这种系统。

小电流系统发生单相接地以后，由于故障特征不明显，使得能迅速、准确地指示接地回路有了一定的难度，小电流系统单相接地选线一直是继电保护领域未彻底解决的一个难题。

从八十年代末一直到现在，众多大专院校、研究院、生产厂家都致力于这一产品的开发与生产，提出了不少新思路与新方法。

目前国内流行的三种选线原理是功率方向方法、谐波分析法（即群体比幅比相法）、与信号注入法。

（1）功率方向法：

采用判断每条线路的零序电流的功率方向来确定故障线路，这种方法从原理上讲就做不到100％的准确率，可能出现一条线路接地，判断多条线路或一条都判断不出的结果。

目前，这种方法常被综合自动化系统中分布采样单元或功率方向继电器采用。

（2）谐波分析法：

谐波分析法采用单相接地后零序稳态信号的群体比幅比相法，由于比幅比相时，采用的是相对原理，因此，这种方法从理论上讲不存在死区，不受运行方式及接地电阻的影响，可以做到100％的准确率，其选线方案的有效性已得到充分证明，但对于CT不平衡导致的零序电流，这种方法不能有效解决。

（3）信号注入：

虽然接线简单，不需零序CT回路，但由于注入信号大小及方法的限制一般主要用于10KV及以下电压等级系统。

另外，探头的灵敏度和可靠性易受各种外界因素影响，再者综自站及无人值守站的使用有些不便。

二、型号说明

共有两种高度的机型可选：

（1）、6U机型型号及含义：

BW－MLXXXX

选线路数（1：

28路，2：

14路）

机箱宽度（3：

19/3英寸，2：

19/2英寸）

有无消谐功能（X：

有，N：

无）

是否有一对一开关量输出（T：

有，B：

无）

产品代号（微机小电流接地选线/消谐装置）

（2）、4U机型型号为：

BW-ML196H（B型端子）功能除去以上外，还配备有微型打印机。

选型说明

机箱

高度

机箱

宽度

消谐

功能

线路

报警

母线

报警

选线

路数

可选型号

开屏图

接线图

6U

1/319英寸

无

无

有

≤28

BW-MLBN31

第5页

第25页

6U

1/219英寸

无

无

有

≤28

BW-MLBN21

第6页

第26页

6U

1/219英寸

有

无

有

≤28

BW-MLBX21

第6页

第26页

6U

1/219英寸

有

有

有

≤28

BW-MLTX21

第6页

第26页

4U

19英寸

无

有

有

≤28

BW-ML196H

第7页

第27页

三、装置的主要特点

BW－ML系列微机小电流接地选线/消谐装置是在BW-ML196型基础上改进、完善而推出的新一代的微机小电流接地选线/消谐装置，主要有以下特点：

1.选线方案上综合利用了暂态过程的小波分析法及利用稳态过程的谐波分析法与能量法，进一步提高了选线的准确率。

2.严格按照继电保护装置的要求来设计，制造和检测，CT回路采用大电流短路端子，抽出插件不影响系统运行，产品按保护要求通过国家继电器质量监督检测中心检测。

3.硬件电路重新设计，采用80C196KC微处理器及PSD934F2外围控制电路，进一步提高了系统的集成度；PT，CT采样回路分离，消除了调整放大倍数时相互之间的牵连；为提高采样的精度（特别是带消弧线圈系统），本装置采用的工频同步电路能自动检测与切换，确保同步电路发生故障后，仍能正确采样；选用了高性能多路切换开关，抗干扰能力大大增加。

4.操作面板设计大大简化，采用液晶汉显屏，信息量大，易于理解（自带引导信息），操作简单。

5.选线准确率高：

直接接地、间隙性接地、弧光接地都能准确选线。

6.增加了消除铁磁谐振：

自动区分谐振或是单相接地，具有完善的消谐功能（可选）。

7.易于和综合自动化及远动装置接口。

不仅提供了串口输出信号（RS232或RS485接口或LONWORKS（二线）），而且提供了继电器节点输出信号。

8.具备报警、编码两种输出方式，可适应现场各种需要，动作延时时间可软件设定。

9.可以现场设定母线接地报警的零序过电压值，该值与选线所用启动电压完全独立。

10.当两条线路（同一段母线或两段母线）相继单相接地时均可保证选线，并分别报警。

11.装置工作电源交直流两用。

12.装置可以存储16组接地信息（超出自动清除旧信息），装置设定信息和时钟在掉电后不丢失。

13.现场CT变比、启动电压可软件设定，现场不需调整。

14.装置具备完善的自检测能力，自调试能力。

15.整机采用后插拔方式，装置强弱电回路、开出开入回路合理布局，某些线路板采用四层板，抗干扰能力极强。

四、装置技术指标

1.适用电压等级：

1～2个

2.母线段数：

1～4段

3.出线数：

≤28

4.零序电流输入范围：

0～900mA（大于时，订货时须声明）

零序电压输入范围：

0～300V

5.机内PT、CT隔离器功耗

PT<0.2VA输入额定电压200V

CT<0.1VA输入额定电流1A

6.工作电源：

AC220V±20％50Hz20W

DC220V±20％20W

DC110V±20％20W（订货时声明）

7.使用环境

工作温度：

－10～55℃，24小时内平均温度不超过35℃。

存储温度：

－25～70℃，在极限下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温

度恢复后，装置应能正常工作。

大气压力：

80～110Kpa

空气相对湿度：

最湿月的月平均最大相对湿度为90％，同时该月的月平均最低温度

为+25℃且表面不凝露。

最高温度为+40℃时，平均最大湿度不超过50％。

8.通信接口：

RS－232C（三线）

RS－485（二线）

LONWORKS（二线）

请用户订货时声明通讯方式

9.继电器节点容量：

50W（直流有感负荷）

五、装置的基本工作原理

我们采用谐波分析法，结合暂态过程的小波分析法与暂态过程的零序能量法，采用微机实现智能选线方法，消谐采用数字技术提取谐振时零序电压的振幅、频率特征，控制触发可控硅导通来吸收PT谐振能量。

其工作原理如下：

当小电流系统发生单相接地时，故障线路零序电流为其它非故障线路零序电流之和，原则上它是这组采样值中最大的，但由于CT误差、信号干扰以及线路长短差别悬殊，有可能在排序时排到第二、第三，但不会超出前三，这一步为初选，所采用的原理是相对概念（在现行运行方式下，取前三个最大的）。

第二步，在前三个信号里，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，进一步确定是前三个中的哪一个故障，还是母线故障，相对的相位关系允许角度误差在±85°之间，而零序电流二次侧幅值可在1～1000mA之间变化。

由于采用双重判据，而且使用的都是相对原理，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。

小波分析法利用接地初始时的一段波形来分析。

每条线路，由于长短不一，阻抗值不同导致暂态过程中零序电流所含的谐波分量不同，线路越短，高频分量越多。

小波分析法提取某一频率段的谐波分量后，各支路的零序电流分布也满足上述结论。

而且，突出的优点是，这种分析法能克服消弧线圈和CT不平衡的影响，这是因为，消弧线圈在暂态过程中还未起作用，而CT不平衡电流分量已被滤去（选择频段时去掉基波分量）。

但小波分析法在稳态时要同谐波法和能量法相结合。

整个装置工作过程如下：

系统无单相接地故障时，装置处于监视状态，液晶屏显示当前日期与时间，当PT开口三角输出零序电压大于整定值（出厂设置为30V）时，表示系统发生单相接地或谐振，启动CPU进行数据的收集、滤波、排序、判断、经过多次综合分析后，将接地或谐振故障信息（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、打印，并将判断结果送继电器输出或串口输出。

BW-ML系列机箱前面板按键布置图

BW-ML系列6U1/3宽机型面板布置图

BW-ML系列6U1/3宽机型

外型尺寸及开屏尺寸图（单位为mm）

BW-ML系列6U1/2宽机型面板布置图

BW-ML系列6U1/2宽机型

外型尺寸及开屏尺寸图（单位为mm）

BW-ML196H4U19英寸宽机型面板布置图

BW-ML196H4U19英寸宽机型外型尺寸及开屏尺寸图（单位为mm）

六、适用条件及订货须知

1适用条件

（1）适用于66kv，35kv，10kv，6kv中性点不接地或经消弧线圈接地或经电阻接地的发电厂、变电站。

（2）架空出线上必须装三相CT、电缆出线时套装零序CT。

（3）PT有开口三角零序电压输出。

2订货须知

（1）应将母线段数、出线总数，每条线路的编号及CT变比告知厂家以便编程时考虑进去，如果是新建厂站，有些参数无法确定，则可在投产时现场编程。

（2）最好将系统大致总的零序电流（或线路总长及电压等级）告诉厂家，以便考虑隔离CT时以最优方式设计。

（3）如果是综合自动化站或无人值守站、应将串口通讯方式及通讯规约格式告诉生产厂家。

（4）系统出线总数，电缆出线时最好配置我公司生产的BW－LJ系列零序电流互感器，详细见本公司的《BW－LJ系列零序电流互感器说明书》

七、现场信号来源及输入接线

电源信号：

本装置推荐使用交流220V电源（即所用变二次侧电源）。

因为工频同步电路是从电源输入端取得交流电压信号的。

如果现场取得交流电源确实有困难或者交流电源经过UPS（输出虽是交流，但不代表系统频率），则应将装置内工频变压器输入端断开。

也即电源输入为直流电压或UPS输出端电压时，必须断开装置内部的工频变压器（6U机器在1#插件板上，4U机器在7#插件板上，将相应的短接块拔掉即可，（标识SHEZHI））。

本装置需要引入各母线的零序电压信号（PT开口三角电压）以及各条出线的零序电流信号（架空线采用三相CT接成滤过器形式，对于只有A、C两相CT的用户必须安装B相CT,并且要求B相CT其精度变比特性均与A、C相相同，才可以接成滤过器形式；电缆线通常套装零序CT）。

零序电压信号：

零序电流信号：

04/03/06

线路0001母线01

开始时间08:

12:

15

持续时间00:

01:

30

故障

V=2.004/03/16

河北博为电气

17：

34：

15

八、装置介绍

1—汉显液晶屏正常

情况下，显示时钟故障情

况下，显示

表示：

接地线路号0001，第一段母线零序电压3U0越限，故障开始时间为2004年3月6日8时12分15秒，接地持续时间为01分30秒。

2—按键用于选择子菜单或退出子菜单及参数、功能、设定

按键与显示菜单配合来选择某一功能，见后面调试说明。

3—音响解除按键

当检测到单相接地或铁磁谐振或装置本身异常时，装置内置的喇叭发出报警音响，此时按一下此键，则可解除音响报警。

4—指示灯

运行灯亮：

表明装置处在运行状态，只有在运行状态下，装置才能检测到接地或谐振故障。

接地灯亮：

说明装置检测到有接地故障发生。

+5V灯亮：

表示装置内部用的+5V电源供应正常。

5—打印机

打印机为面板插装式打印机，每行可打印16个5×7点阵ASCII字符。

装置自检时打印出PRINTOK!

表示打印机正常。

当有打印信号或接地故障发生时打印机启动，并打印出故障信息（打印内容解释见后面调试说明），通常打印机处于断电状态。

九、调试说明

装置在运行状态时按下‘菜单’键，显示调试菜单进入调试状态，运行灯熄灭

四装置自检

五装置调试

确定退出

一重新判断

二追忆信息

三信息清除

确定退出

显示如下

此时各键功能如下：

‘←’与提示信息的“确定”相对应；

‘→’与提示信息的“退出”相对应；

‘↑’、‘↓’用于上下选择目录；

‘菜单’此状态下无效。

按下‘←’进入相应的菜单功能，按下‘→’返回上一级菜单。

‘↑’、‘↓’用于上下选择目录（选中项会以反白显示）并进行相应的显示屏转换。

各项功能如下：

（1）一重新判断

04/03/06

线路0001母线01

开始时间08:

12:

15

持续时间00:

01:

30

故障

当发生接地故障时，小电流系统接地指示灯亮，

蜂鸣器报警，相应的开关量接通，液晶屏显示

出相应信息，（如有装置配打印机则会自动启动，并打

印出相应接地信息，打印完毕后打印机电源会自动关闭）。

此时线路位置显示的就是接地线路的编号，母线位置表明是哪一段的3U0越限或突变；

如果有多段的3U0越限或突变，仅显示通道号最大的一个。

如果报出的线路号是“LLLL”,表示无法正确选线，表明当时的情况无法判断出是母线接地还是线路接地；

如果报出的线路号是“1---”,表明是第一段母线接地，其它母线接地情况，依此类推；

如果报出的线路号是“0001”,表明编号为0001的出线接地，其它线路接地情况，依此类推；

如果对选出的结果有怀疑，可以用此项功能进行重新选线，以确认故障所在，如果两次结果一致，则可确认故障线路。

（2）追忆信息

本装置自动记录所发生过的接地信息，一共可以保存16次，当多于16次时，最早的接地信息将自动清除，用户可以进入此菜单翻阅以往的故障记录。

（3）信息清除

用于手动清除所有的接地信息。

（4）装置自检

当上电复位或选择“装置自检”菜单，则装置进入自检程序：

首先点亮运行灯，动作灯，鸣音响，液晶显示器背光灯点亮。

（如果装置配有打印机，接通打印机电源，打印机上打印一行“PRINTOK！

”）屏幕上显示“自检完毕装置运行正常”；装置自检过程主要是检查本装置内部相应部件工作是否正常，包括RAM、ROM及采样电路、工频同步电路、数据采样、打印机等功能模块。

如果用户认可，则按‘→’键返回。

如果相应部分出错，则显示对应错误信息（见下图）。

数据存储器

出错

退出

程序存储器

出错

退出

自检完毕

装置运行正常

退出

工频同步出错

转入定时采样

退出

采样电路

出错

退出

（5）装置调试

下一级菜单的入口。

显示如下：

四采样前置信息

五在线编程

确定退出

一调整时钟

二同步检测

三通道检测

确定退出

（6）调整时钟

用于系统时钟的校准

04年03月15日

08时12分10秒

菜单

此时各键功能如下：

‘←’、‘→’用于选择要修改的参数；

‘↑’、‘↓’用于修改参数；

‘菜单’键与“菜单”相对应。

在这种状态下，按下“菜单”键，进入

保存放弃

此时各键功能如下：

‘←’与提示信息的“保存”相对应；即保存当前修改。

‘→’与提示信息的“放弃”相对应；即放弃当前修改。

（7）同步检测

此功能用于检测工频锁相电路是否正常（只有在现场输入电源为交流且装置内的工频同步变压器接入的情况下才有效），工频同步信号是装置采样的时间基准，它会自动根据现场工频的波动而改变采样的时间间隔。

如果此项功能有异常，程序将自动转入定时采样，并不影响整机功能。

但建议现场尽可能采用现场的工频交流电源给本装置供电。

正常显示如下：

同步检测

频率50.0Hz

退出

显示值50.00指系统频率，为变值，一般情况

下在50Hz附近变动。

如果显示值偏离50Hz较大,

则表明工频同步电路出了问题，此时采样程序自动

切换到定时采样。

（8）通道检测

此项功能用于检测各个通道的采样情况及不平衡电流情况，察看各通道数值是否在正常范围内。

通道序号和后面端子有一定的对应关系。

通道号和后面端子的对应关系为：

第一对PT端子通道号为00，第二对PT端子为01，第一对CT端子对应04，第二对CT端子对应05，依此类推。

取样频率50Hz

通道类型PT

序号00幅值0.50

退出

取样频率:

如果系统无消弧线圈，则为基波值（50Hz）

如果系统有消弧线圈，则为五次谐波值（250Hz）

在PT端子上加100V交流电压信号，调整主板上的对应电位器,在主板插件上有相应标识（4U机型标识：

P1、P2、P3、P4；6U机型标识：

Ⅰ母、Ⅱ母、Ⅲ母、Ⅳ母），使其显示值为1.00,此后，当PT端子上输入30V时,启动选线。

采样前置信息

零点偏移2.50

放大倍数05.00

退出

（9）采样前置信息

零点偏移：

用于指示当前的采样基准值，

应调整是它在2.50,调整主板上的对应电位器，

（4U机型标识：

I0；6U机型标识：

‘零点’）。

放大倍数：

用于显示CT回路（多路开关后到A/D前）的放大倍数，范围在0.00～10.00之间，根据现场调节，调整主板上的对应电位器位置在CPU插件上（4U机型标识：

‘AD’；6U机型标识：

‘倍数’）。

（10）在线编程

在线编程功能用于调试人员或用户在设备投运初期，按现场的实际情况修改配置参数，如果定货时，已确定参数，则出厂时已配置好，用户不必再编程。

一般情况下，不要随便使用该功能。

请输入密码

6666

并且需要输入密码6666，此密码用户不能更改，

按‘菜单’键确认如果输入不正确则返回上一级菜单

正确后则进入下一级菜单

显示如下：

四线路变比

五通讯设置

六装置配置

确定退出

一母线段数

二母线出线

三线路编号

确定退出

（11）母线段数

本装置最多可接入4段母线，出厂时，母线数一般配置为4，如果实际系统没有这么多母线，最好修改为实际数。

操作方法及按键定义同调整时钟。

母线数4

菜单

（12）母线出线

母线出线

L17

L27

L37

L47

菜单

母线出线是指每段母线上各带多少条出线（应与接入装置的实际数相符）。

出厂时一般配置为每段母线上各带7条出线。

操作方法同调整时钟。

（13）线路编号

本装置最多可接入28条出线的零序电流，出厂时线路编号一般设置为0001（对应1CT端子所接的线路），0002（对应2CT端上所接的线路）……28（对应28CT端子上所接的线路），这样，如故障情况下，显示故障线路号为iCi=1,2,..28），则故障线路为引入第iCT端子上的线路，与实际线路编号应有一张转换表。

可通过本功能修改线路编号以使故障情况下直接显示线路实际编号。

编号010001

菜单

操作方法同调整时钟。

（14）线路变比

本装置中每条线路的零序电流是通过一次侧CT变换引入的，CT变比不同，引入的电流大小不同，因此，如果所有出线的CT变比都一样（电缆出线现场往往套装相同型号零序CT），则可以不考虑修改线路变比，一般架空线，各条出线CT变比往往不一致，因此要修改到和实际情况相符，这样才能正确选线。

变比010200

菜单

出厂时，每条线路的变比设置为200/5，

由于变比参数在内存中占两字节（BCD码），

因此，只存0200，也就是说，将二次侧折

算到5A时，一次侧的电流值存入装置变比值。

操作方法同调整时钟。

（15）通讯设置

通讯设置

BAUD2400

ADD20H

PORT1

菜单

本机设置的串口可用于和综合自动在或远动装置进行通讯，以便把接地选线的信息及时传到调度端，为方便和众多厂家的产品进行通讯，本机提供了三种串口通讯规约，并可通过编程修改波特率及本装置的站地址：

波特率可在300，600，1200，2400，4800，9600

之中选择，默认9600bps；

地址为十六进制表示，默认20H；

串口规约可在0，1，2，3中选择，1，2，3的具体规约参见说明，默认为1，如为0则表明无串口，不进行通讯。

操作方法同调整时钟。

（16）装置配置

下一级菜单的入口。

显示如下：

一开关量输出

二同名端保障

三消弧线圈

确定退出

四启动电压设定

五延时设定

确定退出

接点方式1

标准

菜单

（17）开关量输出

共有四种输出方式，0、1、2、3

0：

无输出仅有装置失电报警。

1：

标准输出装置失电报警，装置故障报警，

总接地故障报警，四段母线接地报警。

某些型号机器此时具备一一对应的线路报警。

2：

BIN编码输出装置失电报警，装置故障报警，总接地故障报警，并用四段母线接地报警接点和第一段线路报警接点（共5组）组成BIN编码方式，共有32种组合。

接点接通表示1，接点断开表示0。

当总故障接通时，若输出编码为00H,则说明是第一段母线接地，00H、01H、02H、03H分别表示母线接地。

其余28种状态表示相应线路接地。

3：

BCD编码输出（BW-ML196H、BW-MLTN21、BW-MLTX21型号具备此功能）装置失电报警，装置故障报警，总接地故障报警，并用四段母线接地报警接点开始的16个空接点对应出厂编号的四位BCD码输出。

例如：

4628号出线故障，则16个空接点输出为

0100011000101000（B）

4628最低位

说明：

装置掉电报警：

该节点为一对常闭节点，装置上电后，节点断开，失电后，节点闭合。

装置故障报警：

该节点为一对常开节点，该节点闭合时，表明装置运行不正常，应即时去检修。

总接地故障报警：

该节点为一对常开节点，该节点闭合时，表明有接地故障发生。

（18）同名端保障

输入信号的正确引入是装置准确选线的前提，因此，在引入现场的PT、CT信号时,一定要一一对应，并注意极性（同名端是否一致）。

第一段母线开口三角零序电压引入装置后面板上PT1及PT1*端子上（双端引入，*端为同名端），第二段引入PT2及PT2*端子上，以此类推。

CT信号的引入先引入第一段母线上的出线，紧跟着引入第二、三、四段上的（第一条引到CT1及CT1*端子上）出线。

由