BWML196H微机小电流接地选线装置版.docx
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BWML196H微机小电流接地选线装置版
BW-ML196H微机小电流接地选线装置
产品说明书
河北博为电气有限公司
目录
一概述………………………………………………………………………2
二装置工作原理……………………………………………………………3
三装置功能及特点…………………………………………………………4
四选型及订货须知…………………………………………………………5
五装置技术指标……………………………………………………………5
六装置面板布置及说明……………………………………………………7
七装置外形尺寸及安装尺寸………………………………………………8
八后板端子图及说明………………………………………………………9
九现场信号来源及输入接线………………………………………………9
附图一BW-ML196H微机小电流接地选线装置原理框图………………………11
附图二BW-ML196H微机小电流接地选线装置不同现场的连线………………12
附图三BW-ML196H微机小电流接地选线装置后端子连接图及各端子说明……13
附录一架空线、电缆线电容电流估算法………………………………………15
十操作及调试说明…………………………………………………………17
十一通讯规约………………………………………………………………25
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。
BW－ML196H微机小电流接地选线装置是在改进和完善上一代的基础上推出的。
本装置适用于380v～66kv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。
在系统中架空出线上必须装三相CT、电缆出线时套装零序CT，PT有开口三角零序电压输出。
当系统出现单相接地故障时，本装置能准确判断出是哪一条接地线路接地，并指示打印，选线准确率达100%。
BW－ML196H微机小电流接地选线装置引用标准如下：
GB/T2422电工电子产品环境试验
GB/T2423.1电工电子产品基本环境试验规程试验A：
低温试验方法
GB/T2423.2电工电子产品基本环境试验规程试验B：
高温试验方法
GB/T2423.4电工电子产品基本环境试验规程试验Db：
交变湿热试验方法
GB/T4208外壳防护等级（IP代码）
GB/T7251.1低压成套开关设备和控制设备第一部分：
型式试验和部分型式试验成套设备
GB/T7261继电器及继电保护装置的基本试验方法
GB/T11287电气继电器第21部分：
量度继电器和保护装置的振动、冲击、碰撞和地震试验第1篇：
振动试验（正弦）
GB/T14537量度继电器和保护装置的冲击与碰撞试验
GB/T14598.9电磁兼容、试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T14598.10电磁兼容、试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T14598.13电磁兼容、试验和测量技术1MHz（1kHz）脉冲群抗扰度试验
GB/T14598.14电磁兼容、试验和测量技术静电放电抗扰度试验
GB/T17626.8电磁兼容、试验和测量技术工频磁场抗扰度试验
GB/T17626.11电磁兼容、试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验
JB3336电站设备自动化装置通用技术条件
二装置工作原理
本装置采用谐波分析法，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。
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时，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。
三装置功能及特点
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、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。
7、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。
8、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。
9、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。
10、装置工作电源交直流两用。
11、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。
12、现场CT变比、启动电压可软件设定，现场不需调整。
13、装置具备完善的自检测能力，自调试能力。
14、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。
四选型及订货须知
●型号说明
BW－ML196H
系列型号
产品代号（微机小电流接地选线装置）
●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》。
五装置技术指标
●使用环境
1、工作温度：
－10～55℃，24小时内平均温度不超过35℃。
2、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。
3、大气压力：
80～110Kpa
4、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％。
●技术参数
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、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）
8、继电器节点容量：
50W（直流有感负荷）
六装置面板布置及说明
型
图一BW-ML196H4U19英寸宽机型面板布置图
图二BW-ML196H型机箱前面板按键布置图
●汉显液晶屏：
正常情况下，显示时钟故障情况下显示如图2所示：
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
界面1界面2
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。
●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。
●音响解除按键：
当检测到单相接地或装置本身异常时，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。
●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。
七装置外形尺寸及安装尺寸
图三BW-ML196H4U19英寸宽机型外型尺寸及开屏尺寸图
八后板端子图及说明
BW-ML196H微机小电流接地选线装置后端子示意图见附图三。
其连接注意事项如下：
1、本装置使用交/直流220V电源供电，当使用直流电源时，必须断开内部的工频变压器。
2、CT1－CT28为1－28路零序电流输入；PT1－PT4为1－4段零序电压输入。
3、CT1＊－CT28＊为零序电流互感器同名端；PT1＊－PT4＊为零序电压互感器同名端。
4、零序互感器（CT）（PT）接入时同名端应完全一致，异名端在（CT）（PT）附近接大地。
5、本装置所有报警除掉电报警（DDB）为常闭触点外，其它均为常开触点，而且都是无源节点。
九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：
图四零序电压信号来源示意图
●零序电流信号：
图五零序电流信号来源示意图
附图一BW-ML196H小电流接地选线装置原理框图
附图二BW-ML196H微机小电流接地选线装置不同现场的连线
附图三BW-ML196H微机小电流接地选线装置后端子示意图及各端子说明
端子
名称
RXD
232接收数据端口
TXD
232发送数据端口
GND
232地信号线
485B
485通讯口线
485A
485通讯口线
DDB－1
掉电报警（当装置失电时，此节点闭合）
DDB－2
掉电报警
GZB－1
装置异常报警接点
GZB－2
装置异常报警接点
ZB－1
总报警接点（当母线或线路发生接地时，此节点闭合）
ZB－2
总报警接点
MB1－1
一段母线报警接点
MB1－2
一段母线报警接点
MB2－1
二段母线报警接点
MB2－2
二段母线报警接点
MB3－1
三段母线报警接点
MB3－2
三段母线报警接点
MB4－1
四段母线报警接点
MB4－2
四段母线报警接点
附录一架空线、电缆线电容电流估算法
1、架空线的电容电流计算
I=（2.7～3.3）·U·L·10－3安
式中U—电网的额定电压（KV）L—线路长度（KM）
系数2.7适用于无避雷线的线路（木杆线路）
3.3适用于有避雷线的线路（木杆线路）金属杆塔时
变电所的电力设备所引起的电容电流增值，可按下表估计
额定电压（KV）
6
10
35
66
电容电流增值（%）
18
16
13
12
2、电缆要比同样长度架空线的电容电流大25倍（三芯电缆）～50倍（单芯电缆），在近似计算中可采用Ic=0.1UL安，U，L定义同上
也可采用下表的平均值计：
电缆线路电容电流平均值（安/公里）
额定电压
（KV）
截面
电容电流
（m㎡）（A/m㎡）
6
10
35
10
0.33
0.46
-
16
0.37
0.62
-
25
0.46
0.62
-
35
0.52
0.69
-
50
0.59
0.77
-
70
0.71
0.90
3.07
95
0.82
1.00
4.10
120
0.89
1.10
4.40
150
1.10
1.30
4.80
185
1.20
1.40
5.20
交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆选用互感器直径一览表
单芯
三芯
8.7/15KV
12/20KV
8.7/15KV
12/20KV
导线截面
m㎡
电缆外径
mm
选用CT
直径
导线截面
m㎡
电缆
外径
mm
选用CT
直径
导线截面
m㎡
电缆外径
mm
选用
CT
直径
导线截面
m㎡
电缆外径
mm
选用CT
直径
25
23
25
53
80
35
24
35
27
35
55
80
35
63
80
50
25
50
29
50
58
80
50
66
100
70
27
70
30
70
61
80
70
69
100
95
29
95
32
95
66
100
95
74
100
120
30
120
34
120
70
100
120
77
100
150
32
150
35
150
73
100
150
82
120
185
34
185
38
185
77
100
185
86
120
240
36
240
40
240
84
120
240
92
120
300
39
300
43
300
89
120
300
97
120
400
42
400
45
500
45
三根
500
48
三根
十操作及调试说明
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
显示如下：
四装置自检
五装置调试
确定返回
一重新判断
二追忆信息
三信息清除
确定返回
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“返回”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）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
返回
程序存储器
出错
返回
自检完毕
装置运行正常
返回
工频同步出错
转入定时采样
返回
采样电路
出错
返回
（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
确定返回
一调整时钟
二同步检测
三通道检测
确定返回
（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
取样频率50Hz
通道类型PT
序号00幅值0.50
退出
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:
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。
（9）采样前置信息
零点偏移：
采样前置信息
零点偏移2.50
放大倍数05.00
退出
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
升级会员 