小电流接地选线装置
一、该系统结构
该装置的结构特点是采用分布式的网络结构，由一台选线主机和若干台信号采集分支器以及若干台零序电流互感器组成，其中信号采集分支器根据不同型号的匹配关系可以带一套至三套零序电流互感器。该装置选线回路数可高达90路，完全可以满足大多数变电站10KV系统总回路数的要求。
二、系统组成
2.1选线主机
选线主机是整个系统的指挥控制中心，它主要完成以下任务：
①四段相电压的监测，一旦发生接地故障立即进入故障分析处理程序。
②故障分析处理程序：主机读取各数据采集分支器传来的数据，采用模糊理论的方法对数据进行分析，得出正确的选项结果。
③管理好人机接口：包括按键的处理、液晶显示画面的处理、打印机的管理等。
④通讯处理任务：包括与各数据采集分支器的通讯处理和与外部接口的通讯处理。
⑤为了实时并行处理以上多任务嵌入了RTX-51实时操作系统，以保证各任务之间的协调配合。选线主机可同时管理接入户内式分支器30只，户外式分支器90只；所有分支器与主机间的数据通讯都并联在同一根4芯电缆线上，零序电流互感器套装在被测高压线上，分支器的跳闸继电器输出接口可与高压开关的跳闸回路连接，4段母线PT的二次电压回路与主机的PT接线端子连接，中文显示的液晶屏、打印机、8个按键在前面板上，RS485通讯接口和继电器的无源接点输出可与电力综合自动化微机保护联接。
2.2数据采集分支器
每只数据采集分支器都有一个单片机（工业级小电脑），其作用是对来自于零序电流互感器的信号进行预处理，正常情况下其对各分支的零序信号进行检测并保持对数据缓存区数据的刷新，而故障状态时则对故障信息进行预处理，处理完的信息再送选线主机，从而大大减轻了主机的负担，提高了选线的时效性。
2.3高精度零序电流互感器
为了更好的保证选线效果，我们自行研发了高精度的LXMZ-10型母线式零序电流互感器和LXMZ-10W型户外母线式零序电流互感器，由于互感器的不平衡电流非常小，且灵敏度又很高，可使保护、选线装置的可靠性大大提高。
三、主要特点：
①分布式结构：由于每只分支器都有一个单片机（工业级小电脑），其作用是对来自于零序电流互感器的信号进行预处理，处理完的信息再送选线主机，从而大大减轻了主机的负担，提高了选线的效率和时效性。
②多重判据综合选线：综合采用了“基波群体比幅比相”、“5次谐波”、“首半波”、“功率方向”等多种原理和方法，通过采集接地状态时多种数据与多年运行经验相结合，运用模糊推论的方法，自主开发了独特的算法程序。
③高精度零序电流互感器：针对接地选线特点和要求，我们开发了高精度零序电流互感器并提出了比一般零序电流互感器更多的技术要求，零序电流互感器相对精度为0.2级，远高于一般企业的0.5级，我们知道小电流系统的难题之一就是接地电流小，信号微弱，如果互感器精度不高、误差范围就会大于有效信号，造成误判。
④安装调试更简洁：由于采用分布式结构，主机与分支器之间只需一根通讯电缆连接就可以了，节省了安装费用；避免了传统的选线装置需要把每只零序电流互感器的信号电缆线放到主控室接入主机、安装工作量大、并且主机上连接的线越多以后出现问题的机率就越大、维护量大、影响美观的毛病。
四、功能要求
当被测系统发生单相接地故障时：
1、装置能自动判断并显示故障线路的编号；
2、显示故障相线（A、 B或C相）；
3、对故障持续时间显示记录；
4、音响报警；
5、故障消除后主机自动复位；
6、自动或手动打印故障记录；
7、可记忆保存128次接地信息，掉电记录不丢失；
8、信息远传的方式：采用RS485或继电器接点无源输出与综自或遥信遥测装置连接；
9、自检功能：待机状态下，主机每2分钟自检一次；
10、程序自恢复：当设备遇到强干扰死机时，看门狗能够自动复位、程序重新运行；
11、待机状态：显示时钟、日历。
五、主要技术指标
1、当发生接地故障时，判断选择故障线路的时间不超过0.2秒，准确率达到98﹪以上；
2、分支器检测接地信号的灵敏电流不大于0.1mA；当接地时一次的接地电流在60mA以上，分支器就能准确监测到零序电流互感器的二次信号。一般接地时的最小接地电流也在600mA以上。分支器检测一次接地电流的范围：60mA-30A。
3、零序电流互感器相对精度：0.2级；
4、主机工作电源：AC/DC 220 V±20%，静态功耗小于3W；
5、分支器工作电源：12 V±20%，功耗小于1W/只;
6、时钟精度：24小时±1秒；
7、使用环境：户内；空气温度-10℃—＋45℃，相对湿度小于90﹪；
8、接地报警参数：主机是根据三相电压的变化启动报警。根据接地时，接地相电压下降，另外两相电压上升的特性，设定可以修改的上限启动系数和下限启动系数。上限电压值可以设成1.2Ue，下限电压值设成0.8Ue。当2相高于1.2Ue，同时一相低于1.2Ue时启动报警。这样可以保证发生接地时主机能够及时启动报警，又能保证电网电压在出现波动时不会出现误报警的情况
六、工作过程
正常情况下，主机实时监控各母线段的各相电压并进行数据的刷新与跟踪分析，保持正常状态下的显示画面，而数据采集分支器也同时进行各路零序电流的实时监控。当发生单相接地故障时，由于系统中性点的偏移，必然造成各相电压的异常，主机监控到这种异常后，立即向各路数据采集分支器发送广播命令，使各路数据采集分支器立即进入异常状态处理程序，其处理过程是首先按比幅比相的方法对数据采集分支器采集的三路信号进行预处理分析并提取其中的特征变量，然后将可能性较大的回路数据上传给主机，而可能性极小的回路数据丢弃，这样可以减轻主机的负担提高分析效率。主机稍后就读取各路数据采集分支器的相关数据，根据各路数据采集分支器传送上来的接地前后的暂、稳态数据及特征变量，我们采用“基波比幅比相算法”,“ 五次谐波算法”,“首半波算法”,“功率方向算法”等多种理论分析方法进行分析，再用模糊推论的方法对多重判据的选线数据进行综合判断，最后得出正确的选线结果。该装置还提供了与其他综合自动化装置的接口，以便将选线结果传递给综自并通过系统网络上传调度中心
七、使用效果
客户写的用户报告认为“使用了基于模糊推论方法的分布式小电流接地选线系统后，减少了人工逐次拉闸停电的次数，缩短了查找接地线路的时间，保证了非故障线路供电的可靠性，减少了供电的安全隐患，提高了供电的质量和可靠性，同时也减轻了运行维护人员的工作量，取得了满意的效果"。