母線接地報警裝置
一、母線接地報警裝置概述
在電力系統中，單相接地時，由于故障點電流較小，且由于系統三相電壓仍然對稱不影響對負荷的正常供電，一般允許繼續帶故障運行1-2小時。但長期運行，由于非故障的兩相對地電壓升高
倍，可能引起絕緣的薄弱環節被擊穿，發展成為相間短路，使事故擴大。
微機小電流接地選線裝置，能在系統發生單相接地時，準確、迅速地選出接地線路或母線。使用簡單方便，無需維護，可根據用戶需要將相關信息通過通信接口傳給上級監控系統，適用于無人值守變電站。
二、母線接地報警裝置功能及特點
全新的硬件系統，設計采用雙CPU結構，程序功能分配更加合理，運行更加穩定。
可監測四段母線。
單相接地時可選出接地線路或母線。
綜合利用暫態過程的小波分析法及穩態過程的諧波分析法輔以多種選線方案，進一步提高了選線的準確率。
可選配打印機，能打印故障時的相關信息，便于查看。
可選配跳閘功能，能設置延時跳閘或不跳閘。
可選配遠動功能，提供繼電器節點遠動輸出信號，繼電器節點輸出信號的輸出方式可以在二進制編碼輸出、BCD編碼輸出方式中任意選擇。
故障發生時，能顯示故障報告（類型、時間、電壓值和頻率），并給出報警。
易于和綜合自動化接口。提供RS-485通訊接口，內置3種通訊協議，使用靈活方便。
人機接口操作簡單方便，全中文菜單，顯示信息豐富直觀。
現場CT變比、啟動電壓等可軟件設定，現場不需調整。
保存30條近期發生的故障信息，失電后數據不丟失。
三、母線接地報警裝置技術參數
3.1 環境要求
戶內使用，通風應良好 。
環境溫度：-10℃～ +55℃
相對濕度：小于90%，表面無凝露 。
大氣壓力：80 ～ 110Kpa 。
海拔高度：<2000m。
周圍介質無導電塵埃與導致金屬或使絕緣損壞的腐蝕性氣體、霉菌等。
3.2 技術參數
母線段數：1～4段。
出線數：≤60，每段母線并聯運行出線數不限，可以任意組合。
接地方式：適用于中性點不接地、消弧線圈接地或電阻接地系統。
出線方式：電纜或架空線。
零序電流輸入范圍：20～1000mA（大于時，訂貨時須聲明）。
零序電壓輸入范圍：0～120V。
報警輸出觸點容量：AC 250V 5A； DC 30V5A。
額定工作電壓：AC/ DC 220V±20%； DC110V±20％ (訂貨時聲明)。
額定工作頻率：50Hz。
整機功耗：<25W。
通信接口：RS485波特率1200～9600bps。
通信規約：內置三種通信規約CM90、CDT、MODBUS。
四、母線接地報警裝置工作原理
采用諧波分析法，結合暫態過程的小波分析法與穩態過程的零序能量法，采用微機實現智能選線方法。其工作原理如下：
當小電流系統發生單相接地時，故障線路零序電流為其它非故障線路零序電流之和，原則上它是這組采樣值中大的，但由于CT誤差、信號干擾以及線路長短差別懸殊，有可能在排序時排到第2、第三，但不會超出前三，這一步為初選，所采用的原理是相對概念（在現行運行方式下，取前三個大的）。第2步，在前三個信號里，采用相對相位概念即用電流之間的方向或電流與電壓之間的超前與滯后關系，進一步確定是前三個中的哪一個故障，還是母線故障，而零序電流二次側幅值可在1～1000mA之間變化。由于采用雙重判據，而且使用的都是相對原理，克服了運行方式變化、接地電阻及線路長短的影響，并且不需整定。
小波分析法利用接地初始時的一段波形來分析。每條線路，由于長短不一，阻抗值不同導致暫態過程中零序電流所含的諧波分量不同，線路越短，高頻分量越多。小波分析法提取某一頻率段的諧波分量后，各支路的零序電流分布也滿足上述結論。而且，突出的優點是，這種分析法能克服消弧線圈和CT不平衡的影響，這是因為，消弧線圈在暫態過程中還未起作用，而CT不平衡電流分量已被濾去（選擇頻段時去掉基波分量）。但小波分析法在穩態時要同諧波法和能量法相結合。整個裝置工作過程如下：
系統無單相接地故障時，裝置處于監視狀態，液晶屏顯示當前日期與時間，當PT開口三角輸出零序電壓大于整定值（出廠設置為30V）時，表示系統發生單相接地，此時CPU將采集的零序電壓數據和所有的零序電流數據進行濾波、排序、判斷、經過多次綜合分析后，將接地故障信息（如接地起始時刻、故障線路號、故障累計時間等），送液晶屏顯示，并將判斷結果送繼電器輸出或串口輸出。
五、母線接地報警裝置面板說明
裝置前面板示意圖如下所示：
六、操作說明
裝置開機后主界面顯示如下所示：
按“確認"鍵進入功能菜單界面，如下所示：
反白顯示的行為光標當前位置，按上下鍵選擇菜單項，按“確認"鍵進入相應子菜單，按“取消"鍵返回到主界面。
6.1 裝置參數設置
裝置參數設置子菜單界面如下圖所示：
反白顯示的行為光標當前位置，按方向鍵選擇菜單項，按“確認"鍵進入相應子菜單，按“取消"鍵返回到主菜單。
注：進入本菜單后裝置將停止運行，所以在操作完畢后一定要退出本菜單。
6.1.1 啟動電壓設置
本菜單設置選線的啟動電壓值，按上下方向鍵移動光標選擇需修改的參數項，按確認鍵進入修改狀態，此時按方向鍵修改參數，修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
6.1.2 線路設置
本菜單設置線路及母線的編號以及線路歸屬于哪條母線。按左右鍵翻頁，按上下方向鍵移動光標選擇需修改的參數項。按確認鍵進入修改狀態，此時按左右鍵移動光標選擇要修改的字符位，按上下鍵修改參數。修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
01#母線～04#母線分別對應裝置后面Uo1~Uo4四段母線，"01#線路"對應裝置后面端子的第1號出線CT1，以此類推。所屬母線表示該條出線屬于哪段母線，當數值為5時，表示該條出線不屬于任何母線，即該條線路閑置。
注：閑置的線路應把所屬母線號設置為5。
6.1.3 接地方式
本菜單設置各段母線的接地方式，按上下方向鍵移動光標選擇需修改的參數項，按確認鍵進入修改狀態，此時按方向鍵修改參數，修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
6.1.4 CT參數設置
本菜單設置線路的CT變比及極性。按左右鍵翻頁，按上下方向鍵移動光標選擇需修改的參數項。按確認鍵進入修改狀態，此時按方向鍵修改參數，按確認鍵修改下一個參數。修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
CT實際變比值為設置值比5； CT的極性，表示接入裝置的CT極性與其相應的母線PT極性的一致性，即接入裝置公共端的CT與其相應的PT都是同名端。如果一致為0(正)，不一致為1(反)。
6.1.5 門限電流設置
本菜單設置線路的門限電流。當線路的一次側電流小于門限電流時，該條線路不參與選線。按左右鍵翻頁，按上下方向鍵移動光標選擇需修改的參數項。按確認鍵進入修改狀態，此時按方向鍵修改參數。修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
6.1.6 通信參數設置
本菜單設置通信參數，按上下方向鍵移動光標選擇需修改的參數項，按確認鍵進入修改狀態，此時按方向鍵修改參數，修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
6.1.7 跳閘參數設置
本菜單設置線路的跳閘參數。按左右鍵翻頁，按上下方向鍵移動光標選擇需修改的參數項。按確認鍵進入修改狀態，此時按方向鍵修改參數，按確認鍵修改下一個參數。修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
是否跳閘選項中，0表示不跳閘，1表示允許跳閘。
6.1.8 遠動方式設置
本菜單設置遠動輸出的編碼方式，按確認鍵進入修改狀態，此時按方向鍵修改參數，修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
6.1.9 報警延時設置
本菜單設置接地延時報警的時間，按確認鍵進入修改狀態，此時按方向鍵修改參數，修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
6.1.10 時鐘校準
本菜單設置裝置的時鐘，按左右鍵移動光標，按上下鍵進行修改，修改后按“確認"鍵保存，按“取消"鍵不做保存。
6.2 瀏覽追憶信息
查看以前發生的故障信息。
注：如系統發生故障后裝置斷電、按下復位鍵或重新選線，裝置不會記錄終止時間。
6.3 接地次數統計
本菜單用來查看各線路的接地次數。按左右鍵翻頁，上下鍵移動光標，按確認鍵可選擇清零光標所在線路的接地次數或全部清零。
6.4 清理追憶信息
本菜單可清理全部追憶信息。
6.5 裝置系統自檢
進行裝置的自檢，進入菜單后按確認鍵開始自檢。
6.6 線路參數測量
測量線路的電壓或電流值。按方向鍵選擇線路，按確認鍵進行測量。
注：進入本菜單后裝置將停止運行，所以在操作完畢后一定要退出本菜單。
七、通信
本裝置可提供RS485通信接口。
波特率可設為1200、2400、4800、9600。
內置三種通信規約：南瑞CM90，循環遠動CDT，MODBUS。
通訊方式：8位數據位，1位起始位，1位停止位，無校驗，異步半雙工。
7.1 CM90規約
報文格式如下表所示：
0EBH | 同步字符 |
90H | |
0EBH | |
90H | |
STX（02H） | 起始符 |
ADDR | 裝置地址 |
CODE | 特征碼 |
Group Num（01h） | 分組數 |
Group No(01h) | 分組序號 |
Length | 報文長度 |
。 。 。 | 報文內容 |
Sum L | 代碼和 |
Sum H | |
ETX（03H） | 結束符 |
報文長度指特征碼，分組數，分組序號，報文長度字節數，報文內容長度之和。
代碼和為地址碼、特征碼、分組數，分組序號，報文長度，報文內容總和的低16位值（單字節相加）。
分組序號為1。
7.1.1網絡對時
系統下發命令：EB 90 EB 90 02 裝置地址 5A 01 01 0A 年 月 日 時 分 秒 代碼和（L） 代碼和（H） 03。
注：時間數據格式為BCD碼。
7.1.2信號復歸
用于復歸裝置報警信號。
系統下發命令：EB 90 EB 90 02 裝置地址號 5F 01 01 04 代碼和（L）代碼和（H） 03。
7.1.3狀態查詢
系統下發命令：EB 90 EB 90 02 裝置地址號 50 01 01 04 代碼和（L）
代碼和（H） 03。
若裝置無動作則回復： EB 90 EB 90 02 裝置地址號 06 01 01 04 代碼和（L） 代碼和（H） 03。
若系統發生單相接地則回復：EB 90 EB 90 02 裝置地址號 40 01 01 0D 年 月 日 時 分 秒 毫秒（L） 毫秒（H） 接地線路號 代碼和（L） 代碼和（H） 03。
動作時間數據格式為BCD碼。
接地線路號：1為I段母線，2為II段母線…… 5為第1條線路，6為第2條線路……，以此類推。
7.2 CDT規約
當裝置的通信規約為CDT時，裝置不接收任何信息，裝置定時上傳數據。報文格式如下：
EB 90 EB 90 EB 90 71 F4 02 裝置地址 01 CRC F0 數據1 數據2
數據3 數據4 CRC F1 數據5 數據6 數據7 數據8 CRC
數據幀F0、F1表示單相接地線路。數據1～數據8的每個二進制位代表一條線路的狀態，從低到高共64個二進制位，分別代表I段母線、II段母線……直到第60條出線，相應位為1表示該條線路接地，為0表示該線路正常。
7.3 MODBUS規約
報文格式如下：
裝置地址 功能碼 數據數量 數據1……數據n CRC（L） CRC（H）
7.3.1網絡對時
系統下發命令：裝置地址 5A 06 年 月 日 時 分 秒 CRC（L） CRC（H）
注：時間數據格式為BCD碼。
7.3.2信號復歸
系統下發命令：裝置地址 5F 04 00 00 00 1E CRC（L） CRC（H）
7.3.3狀態查詢
系統下發命令： 裝置地址 50 04 00 00 00 A5 CRC（L） CRC（H）
裝置無動作則回復： 裝置地址 41 04 00 00 00 A5 CRC（L） CRC（H）。
若發生單相接地則回復： 裝置地址 46 09 年 月 日 時 分 秒 毫秒（L） 毫秒（H） 接地線路號 CRC（L） CRC（H）。
動作時間數據格式為BCD碼。
接地線路號：1為I段母線，2為II段母線…… 5為第1條線路，6為第2條線路……，以此類推。
八、安裝
8.1 外形尺寸和安裝尺寸：
8.2接線說明
裝置的后面板（滿配置）示意圖如下所示：
各插件接線定義如下所示：
X1插件：電源板
1 | RS485+ | 2 | RS485- |
3 | 空 | 4 | 空 |
5 | 空 | 6 | 空 |
7 | 空 | 8 | 空 |
9 | 空 | 10 | 空 |
11 | 空 | 12 | 空 |
13 | 空 | 14 | 接地報警1 |
15 | 接地報警2 | 16 | 接地報警3 |
17 | 接地報警4 | 18 | 空 |
19 | 失電報警 | 20 | 報警公共端 |
21 | 空 | 22 | 工作電源 |
23 | 屏蔽地 | 24 | 工作電源 |
1、2：RS485通信接口
14：Ⅰ段母線線路接地報警信號，無源常開接點。
15：Ⅱ段母線線路接地報警信號，無源常開接點。
16：Ⅲ段母線線路接地報警信號，無源常開接點。
17：Ⅳ段母線線路接地報警信號，無源常開接點。
19：裝置失電報警信號，無源常閉接點。
20：報警信號公共端。
22、24：裝置工作電源。
23：屏蔽地。
X2～X4插件：跳閘板（選配）
當裝置無遠動功能時，端子定義如下圖所示：
X2插件：端子1～48，第1～24路出線的跳閘出口。
X3插件：端子1～48，第25～48路出線的跳閘出口。
X4插件：端子1～24， 第49～60路出線的跳閘出口。
當裝置選配了遠動功能時，端子定義如下圖所示：
X2插件：端子1～14，遠動輸出接點；端子17～48，第1～16路出線的跳閘出口。
X3插件：端子1～48，第17～40路出線的跳閘出口。
X4插件：端子1～40， 第41～60路出線的跳閘出口。
注： YD0～YD6分別對應遠動輸出的b0～b6位。
前四段母線編碼為1～4，第1條出線編碼為5，以此類推，第60條出線編碼為64。例如輸出為12時，二進制方式輸出為0000 1100（1表示閉合，0表示斷開），即第3位端子（YD2）和第4位端子（YD3）閉合；BCD碼方式時輸出為0001 0010，第2位（YD1），第5位（YD4）閉合。
X5～X7插件：CT板
X5插件：端子1～8， Ⅰ～Ⅳ段母線零序電壓輸入；9～48，第1～20路CT出線。
X6插件：端子1～48， 第21～44路CT出線。
X7插件：端子1～32， 第45～60路CT出線。
九、試驗說明
為了保證裝置的可靠運行。有條件的用戶，建議做一下傳動實驗。
由于裝置采用*相對方向判斷原理，所以一定要保證信號極性正確；否則會出現誤判，無法正確選線；所以要認真檢查接線。
對于同一間隔內并列出線雙回線應在各條電纜上穿零序CT，然后將CT二次側同名端并聯后引入裝置，對于同一間隔帶兩種不同負荷的線路，則分別引零序信號線至裝置；
零序電壓、零序電流信號線校對正確后，對應引入裝置輸入信號的端子排上；
進入設置菜單，按菜單項逐項設定各項的參數值。有些項是必選項如：啟動電壓、接地方式、線路所屬母線、線路編號、通信規約、延時報警時間、跳閘與否及延時時間等;
粗略確定裝置輸入信號是否合適
估算一下系統總的零序電流Io（知道實測值更好）和線路零序電流IL,當發生單相接地時，保證能為裝置提供20 mA以上的零序電流。即20mA≤(Io- IL)/KL≤1000mA (KL為線路CT變比)，如不能滿足此要求，請通知公司特制。
9.1實驗儀器
實驗用儀器為調壓器一臺、1~3uF/400V一只或繼保測試儀一臺。
9.2信號源選取
9.2.1零序電壓
零序電壓取自PT開口三角電壓，PT采用開口三角形接線方式，并按同名端一致的原則正確引入裝置。
9.2.2零序電流
零序電流取自零序電流互感器二次，或取自零序過濾器的零序電流。
9.2.3零序互感器
9.2.3.1零序互感器的選擇
CT選擇的基本原則: 線路發生單相接地時，安裝在該線路的零序CT二次側能夠提供大于20 mA（且小于1000mA）的零序電流。
設系統總的零序電流為Io,以一條線路零序電流為IL，CT變比KL（也稱電流變換靈敏度）則應滿足：20mA≤(Io- IL)≤1000mA 從而確定CT變比。
設計、使用單位如不能滿足上述要求，請通知本公司按實際情況特制。
9.2.3.2零序互感器的安裝
9.2.3.2.1對于架空出線
a) 對于零序電壓信號，PT采用開口三角接線形式；對于零序電流信號，有A、B、C三相 CT時，采用零序過濾器形式，即如圖（9.1）所示：
b) 對于僅有A、C兩相CT缺B相CT，注意應采用變比、精度與A、C兩相*一致的B相CT。
9.2.3.2.2對電纜出線：
a ) PT信號采用開口三角形接線方式，CT信號采用套裝零序CT的方法，且極性面朝上，零序CT二次非極性端接地。如圖 9.2 所示
9.3安裝要求
9.3.1零序互感器的安裝要求
所有零序CT的極性必須一致，保證所有引入裝置的CT的極性一致，極性面向上，二次非極性端接地。零序互感器適用于電纜出線系統，一般加裝于電纜頭的下方。零序互感器上方電纜外皮接地線必須穿過CT后在線路鍘接地；零序互感器下方電纜外皮接地則不能穿過零序互感器,避免形成短路環。
注意：電纜固定卡子與電纜外皮應絕緣；嚴禁接地線與固定卡子接觸。
全部為電纜出線的系統，通常每條出線加裝一零序互感器，二次線接入裝置，CT的極性保持一致。
全部為架空出線的系統，通常只有A、C兩相CT，這種情況下，B相必須加裝CT，并與A相C相CT的精度變比等特性一致，接成零序過濾器形式，引入裝置。
對于混合系統，即有架空出線，又有電纜出線的系統，三相CT零序過濾器方式產生的零序電流與電流互感器產生的零序電流的極性要一致。
9.3.2零序過濾器的安裝要求
對于用零序過濾器提取零序信號的系統，做保護實驗時，需將輸入裝置的零序電流入口短接以免損壞裝置。
9.4調試試驗步驟
裝置通電正常運行后，設置裝置的參數。如果設置出錯可能導致實驗的失敗。詳細的參數設置過程見《參數設置》菜單的說明。
要確定的參數如下：
啟動電壓：每條母線的啟動電壓值。
系統的接地方式：每條母線的接地方式。
線路參數設置：每條出線所屬的母線。
CT變比：所有用到的CT的變比。
通信規約：與上位機通信所采用的通信規約，波特率及裝置地址。
遠動方式（如選配該功能）：設置遠動接點輸出的方式。
跳閘參數（如選配該功能）：線路接地時是否跳閘及其跳閘延時時間。
設置報警延時：設置接地時延時報警的時間值。
校正裝置時間：校正日期及時間。
9.5試驗方法
試驗分為脫機試驗和傳動試驗。
9.5.1試驗注意事項
試驗時，如果直接從裝置的后端子引入電流信號時，電流值應該在20mA~1000mA之間。
電壓值為10~100V之間。試驗中進入裝置的大的電流值，不應超過裝置內小CT的額定電流值，否則可能損壞裝置。
脫機試驗時，要斷開外部二次回路，如PT、CT引線并斷開試驗回路接地點，以防短路。
9.5.2調壓器做模擬試驗
圖 9.3中 C 取 1 uF ~2uF/400V。模擬試驗中，R端閉合所需試驗回路。調整輸出電壓致啟動電壓值。裝置應能準確顯示出所對應的線路號，同時發出報警。注意：試驗前斷開試驗回路的接地點，以防短路。
9.5.3繼電保護測試儀做模擬試驗
引入電壓10V到母線接線端子，引入電流30mA到測試線路端子，讓電壓超前電流90度。增加電壓到超過啟動值。此時裝置應能正確選線。
9.5.4接地短路試驗
選擇長、短、中等長度的線路做人為接地短路實驗，校驗裝置選線正確與否。
十、運輸及貯存
10.1 運輸
包裝好的產品在運輸過程中的貯存溫度為-25℃～+55℃，相對濕度不大于95%。產品可承受在此環境中的短時貯存。
10.2 貯存
包裝好的產品應貯存在-10℃～+55℃、相對濕度不大于80%、周圍空氣中不含有腐蝕性、火災及爆炸性物質的室內。
十一、質量保證及服務
11.1 質量保證
產品出廠后，在用戶*遵守本產品說明書規定的運輸、貯存、安裝和使用要求的情況下，產品自出廠之日起 = 1 \* CHINESENUM3 一年內，如發現產品及其配套件發生非人為損壞，制造廠負責免費修理或更換。
11.2 保修辦法
符合11.1條規定，在保修期內出現質量問題，制造廠負責更換或維修；
符合11.1條規定，超出保修期限所出現質量問題，由用戶同制造廠協商，采取有償方式進行更換或維修；
超出11.1條規定所出現的質量問題，用戶應同制造廠協商，采取有償方式更換或維修。
十二、訂貨須知
產品型號、名稱及訂貨數量。
裝置的工作電源額定值。
是否帶有通信功能，并接口形式。
其他特殊要求。
本說明書如有更改，請恕不另行通知，以隨貨說明書為準。
