一 概述

1.小电流接地系统
    小电流接地系统（也即中性点非有效接地系统）是指中性点不接地或经消弧线圈接地的电力系统，我国 110kV 以下系统大部分采用这种接地方式。小电流接地系统在发生单相接地故障时故障电流较小，能够带故障运行一段时间(规程允许带故障运行 2 小时)，但是单相接地故障将引起正常相电压升高，过电压危害绝缘,有可能导致绝缘击穿造成故障扩大。供配电系统故障统计表明，单相接地故障发生的概率占 66以上，因此迅速确定单相接地的故障线路，对供配电系统的安全运行意义重大。

2.小电流选线装置
    上世纪 80 年代末，90 年代初，市场上出现了以单片机为硬件架构的小电流选线装置， 曾经风靡一时，得到过广泛的推广和应用。但由于早期选线理论和技术上的局限，这种选线装置灵敏度和准确率都不高。虽然目前市场上还有不少厂家在做单片机的小电流选线装置，但对用户来说，作用不大（用不用都是可以的）。
2000 年以来，又出现了以普通工控机为硬件架构的选线装置。由于这种装置应用了多种选线技术，使选线准确率有了质的飞跃，发展势头很猛。
自 2007 年以来，北京中天新业电气有限公司就致力于开发以 ARM 芯片为核心的新一代嵌入式选线装置，产品已经大量投放市场，得到用户的广泛认可。

3.关于 SW-GXZ 系列产品
    我们在研究了市场上各种小电流选线装置的基础上，2007 年推出了公司第一代小电流选线装置——“小电流接地系统单相接地故障选线装置”，该装置主要以传统工控机为硬件架构，采用了综合选线技术。综合选线技术将多种选线方法有机地融为一体， 充分发挥各种方法的互补优势，能适应变化多端的单相接地故障。克服了以往小电流选线产品存在的选线方法单一、不能适应各种复杂的接地故障类型的问题，产品挂网运行的实践已经很清楚地证明，小电流接地系统单相接地故障选线装置选线正确率达到100%，完全满足现场的要求。产品目前已经被部分省市供电系统和用户列为小电流选线装置的指定产品，在市场上获得了很大的成功。但不可否认的是，普通工控机因其自身的原因，导致一些问题一直难以解决。通过考察，我们发现目前以 ARM 芯片为核心的嵌入式计算机技术已经十分成熟。嵌入式工控机可以运行 LINUX 操作系统，有良好的人机接口，便于开发。完全可以把工控机所用的选线方法移植过来使用。它也有足够的存储空间，可以像工控机一样故障录波。通过 USB 接口的使用，可以方便的读取故障波形，甚至可以通过网络进行视频监控和远程维护。
所以，为了保证技术的领先和适应市场未来的发展，我公司在力推工控机架构选线装置的同时，又投入大量资金，联合国内多名嵌入式系统和小电流选线方面的专家，对 ARM 芯片为核心的嵌入式选线装置做了大量的研发工作。目前已经取得了很大的成功，该类产品目前已经销售近百套，并且运行效果良好。
SW-GXZ 专业嵌入式工控机架构小电流选线装置是我公司二代选线装置中的代表产品。

二 SW-GXZ 选线装置的机电参数
1.装置电源额定工作电压：交流、直流220V；
2.工作环境温度：-20oC～70oC；
3.装置功耗：<15W；
4.接入装置的母线PT二次零序电压：交流0-200V；
5.接入装置的线路CT二次零序电流：交流2mA-5A；
6.装置动作启动电压：交流3－99V可调（默认设置交流30V）；
7.选线电压测量精度：0.2；
8.选线电流测量精度：0.2；
9.装置完成一次综合选线时间：100ms；
10.开关量输出常开触点容量：交流250V,5A;直流30V，5A；
11.同RTU和综自站通信方式：硬节点和串接 RS232、485，通信规约采用标准CDT规约。

三 SW-GXZ 选线装置的用途及特点
1.用途
本装置适用于 3KV－66KV 中性点不接地或中性点经电阻、消弧线圈接地的变电站线路单相接地故障选线，适用于不同电压等级(66kV、35kV、10kV、6kV、3kV)的系统。可广泛用于发电厂、水电厂、变电所及大型厂矿企业的供电系统作为线路和母线单相接地故障报警或用于线路接地跳闸保护。
2.特点
2.1SW-GXZ 系列选线装置实时采集系统故障信号，应用多种选线方法进行综合选线，具体包括：智能型比幅比相法、谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法等。装置为各种方法确定有效域，根据故障信号特征自动对每一种选线方法得出的故障选线结果进行可信度量化评估，并将多种选线方法融合到一起，最大限度地保证各种选线方法之间实现优势互补。为了避免故障信号受到干扰而导致误选，装置采用了连续选线方法，每隔一定时间(1～5 秒)重新采集数据进行分析，只要故障没有消失，装置的选线计算就不停止；
2.2装置能准确识别直接接地、经电阻接地、弧光接地、间歇性弧光接地等复杂的故障类型；
2.3装置根据各段母线的零序电压变化自动判断系统运行方式，即各段母线并列运行或是分段运行；
2.4装置同时具有选线及消谐功能；
2.5装置运行稳定、消耗能量小、使用寿命长、不易老化；
2.6质量轻、体积小、方便运输；
2.7易安装、易维护、性能稳定（无需风扇、无任何机械部件）可靠性非常强；
2.8装置单台最大容量可达 6 段母线 42 条出线；
2.9前面板配有 16 位触摸式键盘，界面有中文提示，操作更加简单方便；
2.10可应用于传统的变电站及新型的数字化变电站。

四 SW-GXZ 选线装置的功能
1.接地选线
装置能准确识别直接接地、经电阻接地、经弧光接地、间歇性弧光接地等复杂的故障类型， 在现场工作人员的配合下可以解决不同线路两点同相接地故障问题；
2.消谐功能
装置具备消谐功能，能够对多达 6 种频率（3 分频/17Hz、2 分频/25Hz、工频/50Hz、3 倍频/150Hz、5 倍频/250Hz、7 倍频/350Hz）的铁磁谐振进行消谐；
3.故障录波
装置具有故障录波功能，可以提供故障前后的波形，包括故障发生前的一个周期和故障发生后五个周期的波形，可保存现场故障录波数据和选线结果 1000 次。为分析线路的运行状况提供依据。可以通过 USB 口或网口读取录波数据文件；
4.控制输出
装置具有控制输出功能，可与断路器跳闸回路相连，实现选线后的故障切除，也可与自动重合闸结合；
5.自检功能
装置具有自检功能，死机自动恢复功能，并能监视各线路出口处一次接地电容电流和各段母线零序电压。对于各种原因导致的意外断电，装置无须值班人员启动，当再次通电时，装置自动启动，给无人值守变电站带来很大的方便；
6.通讯功能
装置具有与远动装置的接口功能，可以提供遥信无源节点、标准 RS232、485 串口接口。装置采用标准 CDT 规约；
7.故障报警
当发生单相接地故障、装置失电时发出报警信号；
8.显示功能以中文方式显示实时时钟、装置运行状态、系统配置参数、接地故障的母线和线路序号等。

五 硬件配置

1.SW-GXZ 系列选线装置总体架构
SW-GXZ 小电流接地选线装置采用以 ARM 芯片为核心的嵌入式工控机为硬件架构，适合应用在强烈震动或多尘的工业现场。机身为标准 4U 机箱；
本装置由底板、主板、PT/CT 滤波板、数据采集卡、开关量输出板、消谐板、交、直流电源、液晶大屏幕、键盘、金属机箱等组成，安装在密闭的机箱中。各种卡、板采用后插拔式即插即用型设计，整套设备集中、紧凑、密封性好、扩展性强、便于维护；
前板配有 5.7”液晶大屏幕、功能按键、底板、主板、电源等部件均在苛刻的工业环境下经过严格的测试，产品在电力、石化、冶金、煤炭等行业都有长期良好的运行记录；
中央处理器采用 180MHZ 以上 CPU，其它芯片采用市场上通用的工业级芯片和线路板；
虽然嵌入式工控机运行非常稳定，但是 SW-GXZ 系统仍然配备看门狗电路，死机自恢复， 确保嵌入式系统更加连续稳定运行；
系统采用 Linux 操作系统，可靠性高，具有人机对话功能，便于操作人员掌握和使用；
平台先进，拥有自主知识产权 ，以 32 位 ARM9 芯片为核心的高性能低功耗嵌入式系统平台，平台配置嵌入式 LINUX 操作系统。目前已经成功应用在我公司的嵌入式小电流选线产品和消谐产品中。
2.CT/PT 滤波板
SW-GXZ 嵌入式工控机的 CT/PT 滤波板使用的主要元件已经过多年的现场考验。小电流接地系统的母线零序电压信号和各条线路的零序电流信号经过现场的PT 和 CT 变换后输入高精度 CT/PT 滤波板，经低通滤波器滤波后变换为平滑的电压信号送至 A/D 卡。
3.A/D 卡
装置配置 16 位高分辨率 A/D 卡。
4.开关量输出板
开关量板最多可以提供 48 路开关量输出，可以适用于现场的多种应用。通道信号以继电器常开接点形式输出。开关量输出根据用户需要选配。
5.消谐板
(1)消谐频率范围广，能够对多达 6 种频率（3 分频/17Hz、2 分频/25Hz、工频/50Hz、3 倍频/150Hz、5 倍频/250Hz、7 倍频/350Hz）的铁磁谐振进行消谐；
(2)消谐元件输出口功率大、无触点；
(3)从谐振到短接 PT 的延迟时间 5s；
(4)每组短接 PT 的次数 2；
(5)各组中每次短接 PT 的间隔时间 5s；
(6)短接 PT 的时间 200ms；
(7)短接 PT 的组与组的间隔时间 600s。