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HDKY-SYDJ剩余电流监测装置
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HDKY-SYDJ剩余电流监测装置

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一、概述

变电站站用交流系统为变电站一次与二次设备进行电源供应，是保证变电站可靠供电不可或缺的环节，发生异常情况会直接影响到正在运行设备的正常使用。而站用交流系统绝缘故障将会给站内交流供电带来重大的安全隐患，因此对站用交流系统剩余电流进行监测非常重要。

站用交流系统传统的运行模式都是等到出现短路故障了才进行排查，非常不利于站内交流供电稳定性，如果能在站内交流系统绝缘故障还没发展成为短路故障时将其排除，将大大提高其运行可靠性。

为此我们研发了一款变电站站用交流系统剩余电流监测系统，通过对站内各交流回路的实时剩余电流进行监测，从而判断系统是否存在绝缘故障，该系统由监测主机、电源模块、剩余电流采集模块、剩余电流互感器组成，该装置可实时监测变电站内各交流馈线的剩余电流，可帮助运维人员快速定位出故障回路，大大缩短了交流绝缘故障的查找时间，保证了站内交流供电系统的可靠性。

该装置不仅适用于单相交流回路的剩余电流监测，也适用于三相交流回路的剩余电流监测，对于三相交流回路相线和零线不在一起的回路，可通过系统回路配置来实现各种复杂的三相交流回路的剩余电流监测。

 

二、系统结构及原理

2.1 系统结构

★ 全系统由主控制器（主机）、电源模块、电流采集器、专用剩余电流互感器共四部分构成。

★ 主机固定于屏体上，为整个系统的核心控制单元，也是监控信息显示和设置信息输入的主界面。互感器安装在各个交流馈线出线回路处。子机位于主机和互感器之间，可根据需要灵活选择安装位置。

★ 主机和子机之间采用链形联结。每个子机通过另一个子机的级联口和主机间接相联，便于安装和布线。主机和子机之间的通信由子机的唯一地址码决定，和子机的物理位置无关，给现场系统配置带来了高度的灵活性。主机和子机可带电热插拔，主机可自动识别子机，无须人工设置。

★ 每个子机可以挂接8只互感器，当互感器通过专用接口接入子机后，子机可自动识别互感器，无须人工设置。

 

 

2.2 系统原理

★ 系统采用了以分布式采集和分布式运算为核心的主从构架方案。将数据采集和数据处理任务均衡的分配于主机和子机之间，充分的利用系统处理潜能，获得最佳的处理效果和最短的处理时间。

★ 系统主机采用双32位CPU，分别用于系统控制和数据处理。系统控制CPU负责通信，时钟，输入输出，系统调度等控制任务；数据处理CPU负责对子机上传的每个回路信息进行综合算法分析。

★ 子机采用32位CPU，对8通道16位高速AD转换器的输出数据进行预处理和预分析，AD转换器前端由高精度运放构成的信号调理电路进行缓冲保护。

★ 互感器为高精度的专用交流互感器，可监测回路电流的微小变化并保持在全寿命周期内的高稳定度。

★ 系统可提供对回路与互感器之间的关系进行配置，一个完整的回路可由多达4个互感器进行监测。

 

 

三、系统功能及特点

3.1系统功能

 

★ 实时监控回路剩余电流并告警

★ 回路配置功能

★ 回路不平衡电流监测并告警

★ 回路剩余电流告警历史记录分析

★ 互感器状态显示功能

★ 电流校准功能                                  

★ 多种输出接口

★ 通信中断检测功能

★ 数据分析功能

★ 环境的温湿度监测及告警

★ 两段母线相电压的检测

★  回路跳闸

3.1.1 回路剩余电流告警

 

Ø主机实时接收子机上传的各交流互感器电流信息，通过回路配置信息计算各回路的剩余电流，排除系统充电脉冲干扰，起伏电平干扰以及环路带来的影响，最终发出准确的告警信息。

 

3.1.2 回路配置

Ø该装置把回路和互感器进行了区分；

Ø每个回路的监测可由最多4个剩余电流互感器组成；

Ø回路实际剩余电流为剩余电流互感器采集到的波形的均方根值；回路存在多个互感器状态下，剩余电流为所有剩余电流互感器的数据相位合成后的均方根值，用户可根据实际情况进行配置。

3.1.3 回路不平衡电流监测及告警

Ø装置提供了回路不平衡电流的告警门限设置，用户可根据需要设置合适的告警门限值，当回路不平衡电流超过该告警门限时，装置发出告警信息。

3.1.4 历史记录

监测各回路剩余电流告警记录将自动保存在EEPROM中以供查阅。该记

Ø录包括故障发生的日期时间，互感器配置，各互感器剩余电流值和故障波形及回路剩余电流和合成后的波形数据。

Ø接地记录数最大保存2000条。

3.1.5 回路电流实时显示

Ø装置实时显示各回路的配置信息及互感器的剩余电流值和回路合成后的剩余户电流值大小；

3.1.6 电流校准功能

Ø用户输入密码后可对CT电流进行校准。

3.1.7 数据存储功能

Ø用户可通过参数设置来开启和关闭数据存储功能，并能通过设置存储时间间隔来对数据进行保存，当前数据保存最大值为440000条数据。

3.1.8 输入输出接口

Ø巡航式人机界面，积木式菜单，操作简洁，功能强大。

Ø多组LED系统状态显示，通信状态显示。

Ø内置双音蜂鸣器报警。

Ø多组YX开关量输出。

ØRS485通信接口和以太网通信接口。

3.1.9 通讯中断检测

Ø在“采集器状态”页面，实时显示采集器的通信状态。

Ø如出现通讯异常，会在异常的采集器地址上显示对应的图标。

 

3.1.10 互感器连接状态显示

Ø装置通过互感器配置功能对接入的互感器进行配置，装置根据配置信息对互感器的连接状态进行实时监测并显示。

3.1.11 数据分析功能

Ø通过参数设置打开数据存储后，可进行回路的长期数据分析功能，对该回路的电流进行长期存储并分析描绘曲线图。

3.1.12 环境温湿度监测

Ø可对环境的温度和湿度进行实时监测并告警。

3.1.13 母线线电压检测（选配）

Ø可对两段母线的线电压进行检测。

3.1.14 回路跳闸功能（选配）

Ø装置通过选配回路跳闸模块可实现回路的跳闸功能，当剩余电流超过设定的跳闸门限值后，装置相应的回路接口输出跳闸信号。

3.2 系统特点

3.2.1 高性能硬件

Ø整个系统采用工业级芯片和元器件进行设计和生产。

Ø主机为高速32位工控CPU，子机为32位工控CPU。系统总处理能力随系统回路数（子机数）动态调整，最多可支持数十个CPU同步运行。

Ø每条交流回路数据采集通道（对应每个互感器）都采用独立的高精度16位AD转换器，转换速度在每秒1000次以上，分辨率在1/50000以上。

互感器采用分辨度达到0.1mA，精度高于1/1000的高稳定交流互感器，

Ø长时稳定性极高，能自动跟踪系统的细微变化。

3.2.2 先进的构架

Ø系统采用了独有的DADC构架，将现场工程实施的灵活性，系统扩展的灵活性和强大的处理能力相结合。

ØDADC构架可根据用户需要灵活配置子机数量，节省了一次成本，并能灵活的进行系统升级。

ØDADC构架可根据现场环境灵活安排子机安装位置，便于互感器安装和布线，减小强电干扰。

 

3.2.3 人性化界面

Ø标签式页面显示，不同的菜单功能都采用统一的图形页面进行显示，为简洁清晰的人机工程学设计。

Ø人性化的界面设计，系统可以通过触摸屏灵活地进行页面的选择。功能一目了然，方便快捷。

3.2.4 高安全性

Ø纯被动监测，采用交流漏电流互感器直接检测回路漏电流，不注入任何信号，不对系统的运行造成任何影响。

Ø所有采样单元均采用隔离设计，设备故障不影响系统正常的运行。

3.2.5 高可靠性

Ø软件陷阱和监控芯片双重抗干扰设计，能保证在强电干扰环境下长时间稳定运行。

Ø互感器在初次校准后将定时进行自动校准，保证其精度。

Ø互感器支持热插拔和自动识别，支持互感器失效自动检测。

Ø子机支持热插拔和自动识别，主机定时校准子机时钟。

Ø主机和子机之间SynBus总线定时自检，并实时显示通信状态。

关键词：HDKY-SYDJ剩余电流监测装置

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