一 概述
1.小電流接地系統
小電流接地系統（也即中性點非有效接地系統）是指中性點不接地或經消弧線圈接地的電力系統，我國 110kV 以下系統大部分采用這種接地方式。小電流接地系統在發生單相接地故障時故障電流較小，能夠帶故障運行一段時間(規程允許帶故障運行 2 小時)，但是單相接地故障將引起正常相電壓升高，過電壓危害絕緣,有可能導致絕緣擊穿造成故障擴大。供配電系統故障統計表明，單相接地故障發生的概率占 66?以上，因此迅速確定單相接地的故障線路，對供配電系統的安全運行意義重大。
2.小電流選線裝置
上世紀 80 年代末，90 年代初，市場上出現了以單片機為硬件架構的小電流選線裝置， 曾經風靡一時，得到過廣泛的推廣和應用。但由于早期選線理論和技術上的局限，這種選線裝置靈敏度和準確率都不高。雖然目前市場上還有不少廠家在做單片機的小電流選線裝置，但對用戶來說，作用不大（用不用都是可以的）。
2000 年以來，又出現了以普通工控機為硬件架構的選線裝置。由于這種裝置應用了多種選線技術，使選線準確率有了質的飛躍，發展勢頭很猛。
自 2007 年以來，北京中天新業電氣有限公司就致力于開發以 ARM 芯片為核心的新一代嵌入式選線裝置，產品已經大量投放市場，得到用戶的廣泛認可。
3.關于 SW-GXZ 系列產品
我們在研究了市場上各種小電流選線裝置的基礎上，2007 年推出了公司代小電流選線裝置——“小電流接地系統單相接地故障選線裝置”，該裝置主要以傳統工控機為硬件架構，采用了綜合選線技術。綜合選線技術將多種選線方法有機地融為一體， 充分發揮各種方法的互補優勢，能適應變化多端的單相接地故障。克服了以往小電流選線產品存在的選線方法單一、不能適應各種復雜的接地故障類型的問題，產品掛網運行的實踐已經很清楚地證明，小電流接地系統單相接地故障選線裝置選線正確率達到，*現場的要求。產品目前已經被部分省市供電系統和用戶列為小電流選線裝置的產品，在市場上獲得了很大的成功。但不可否認的是，普通工控機因其自身的原因，導致一些問題一直難以解決。通過考察，我們發現目前以 ARM 芯片為核心的嵌入式計算機技術已經十分成熟。嵌入式工控機可以運行 LINUX 操作系統，有良好的人機接口，便于開發。*可以把工控機所用的選線方法移植過來使用。它也有足夠的存儲空間，可以像工控機一樣故障錄波。通過 USB 接口的使用，可以方便的讀取故障波形，甚至可以通過網絡進行視頻監控和遠程維護。
所以，為了保證技術的和適應市場未來的發展，我公司在力推工控機架構選線裝置的同時，又投入大量資金，內多名嵌入式系統和小電流選線方面的專家，對 ARM 芯片為核心的嵌入式選線裝置做了大量的研發工作。目前已經取得了很大的成功，該類產品目前已經銷售近百套，并且運行效果良好。
SW-GXZ 專業嵌入式工控機架構小電流選線裝置是我公司二代選線裝置中的代表產品。
二 SW-GXZ 選線裝置的機電參數
1.裝置電源額定工作電壓：交流、直流220V；
2.工作環境溫度：-20oC～70oC；
3.裝置功耗：<15W；
4.接入裝置的母線PT二次零序電壓：交流0-200V；
5.接入裝置的線路CT二次零序電流：交流2mA-5A；
6.裝置動作啟動電壓：交流3－99V可調（默認設置交流30V）；
7.選線電壓測量精度：0.2?；
8.選線電流測量精度：0.2?；
9.裝置完成一次綜合選線時間：100ms；
10.開關量輸出常開觸點容量：交流250V,5A;直流30V，5A；
11.同RTU和綜自站通信方式：硬節點和串接 RS232、485，通信規約采用標準CDT規約。
三 SW-GXZ 選線裝置的用途及特點
1.用途
本裝置適用于 3KV－66KV 中性點不接地或中性點經電阻、消弧線圈接地的變電站線路單相接地故障選線，適用于不同電壓等級(66kV、35kV、10kV、6kV、3kV)的系統。可廣泛用于發電廠、水電廠、變電所及大型廠礦企業的供電系統作為線路和母線單相接地故障報警或用于線路接地跳閘保護。
2.特點
2.1SW-GXZ 系列選線裝置實時采集系統故障信號，應用多種選線方法進行綜合選線，具體包括：智能型比幅比相法、諧波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法等。裝置為各種方法確定有效域，根據故障信號特征自動對每一種選線方法得出的故障選線結果進行可信度量化評估，并將多種選線方法融合到一起，限度地保證各種選線方法之間實現優勢互補。為了避免故障信號受到干擾而導致誤選，裝置采用了連續選線方法，每隔一定時間(1～5 秒)重新采集數據進行分析，只要故障沒有消失，裝置的選線計算就不停止；
2.2裝置能準確識別直接接地、經電阻接地、弧光接地、間歇性弧光接地等復雜的故障類型；
2.3裝置根據各段母線的零序電壓變化自動判斷系統運行方式，即各段母線并列運行或是分段運行；
2.4裝置同時具有選線及消諧功能；
2.5裝置運行穩定、消耗能量小、使用壽命長、不易老化；
2.6質量輕、體積小、方便運輸；
2.7易安裝、易維護、性能穩定（無需風扇、無任何機械部件）可靠性非常強；
2.8裝置單臺容量可達 6 段母線 42 條出線；
2.9前面板配有 16 位觸摸式鍵盤，界面有中文提示，操作更加簡單方便；
2.10可應用于傳統的變電站及新型的數字化變電站。
四 SW-GXZ 選線裝置的功能
1.接地選線
裝置能準確識別直接接地、經電阻接地、經弧光接地、間歇性弧光接地等復雜的故障類型， 在現場工作人員的配合下可以解決不同線路兩點同相接地故障問題；
2.消諧功能
裝置具備消諧功能，能夠對多達 6 種頻率（3 分頻/17Hz、2 分頻/25Hz、工頻/50Hz、3 倍頻/150Hz、5 倍頻/250Hz、7 倍頻/350Hz）的鐵磁諧振進行消諧；
3.故障錄波
裝置具有故障錄波功能，可以提供故障前后的波形，包括故障發生前的一個周期和故障發生后五個周期的波形，可保存現場故障錄波數據和選線結果 1000 次。為分析線路的運行狀況提供依據。可以通過 USB 口或網口讀取錄波數據文件；
4.控制輸出
裝置具有控制輸出功能，可與斷路器跳閘回路相連，實現選線后的故障切除，也可與自動重合閘結合；
5.自檢功能
裝置具有自檢功能，死機自動恢復功能，并能監視各線路出口處一次接地電容電流和各段母線零序電壓。對于各種原因導致的意外斷電，裝置無須值班人員啟動，當再次通電時，裝置自動啟動，給無人值守變電站帶來很大的方便；
6.通訊功能
裝置具有與遠動裝置的接口功能，可以提供遙信無源節點、標準 RS232、485 串口接口。裝置采用標準 CDT 規約；
7.故障報警
當發生單相接地故障、裝置失電時發出報警信號；
8.顯示功能以中文方式顯示實時時鐘、裝置運行狀態、系統配置參數、接地故障的母線和線路序號等。
五 硬件配置
1.SW-GXZ 系列選線裝置總體架構
?SW-GXZ 小電流接地選線裝置采用以 ARM 芯片為核心的嵌入式工控機為硬件架構，適合應用在強烈震動或多塵的工業現場。機身為標準 4U 機箱；
?本裝置由底板、主板、PT/CT 濾波板、數據采集卡、開關量輸出板、消諧板、交、直流電源、液晶大屏幕、鍵盤、金屬機箱等組成，安裝在密閉的機箱中。各種卡、板采用后插拔式即插即用型設計，整套設備集中、緊湊、密封性好、擴展性強、便于維護；
?前板配有 5.7”液晶大屏幕、功能按鍵、底板、主板、電源等部件均在苛刻的工業環境下經過嚴格的測試，產品在電力、石化、冶金、煤炭等行業都有長期良好的運行記錄；
?處理器采用 180MHZ 以上 CPU，其它芯片采用市場上通用的工業級芯片和線路板；
?雖然嵌入式工控機運行非常穩定，但是 SW-GXZ 系統仍然配備看門狗電路，死機自恢復， 確保嵌入式系統更加連續穩定運行；
?系統采用 Linux 操作系統，可靠性高，具有人機對話功能，便于操作人員掌握和使用；
?平臺*，擁有自主知識產權 ，以 32 位 ARM9 芯片為核心的高性能低功耗嵌入式系統平臺，平臺配置嵌入式 LINUX 操作系統。目前已經成功應用在我公司的嵌入式小電流選線產品和消諧產品中。
2.CT/PT 濾波板
SW-GXZ 嵌入式工控機的 CT/PT 濾波板使用的主要元件已經過多年的現場考驗。小電流接地系統的母線零序電壓信號和各條線路的零序電流信號經過現場的PT 和 CT 變換后輸入高精度 CT/PT 濾波板，經低通濾波器濾波后變換為平滑的電壓信號送至 A/D 卡。
3.A/D 卡
裝置配置 16 位高分辨率 A/D 卡。
4.開關量輸出板
開關量板最多可以提供 48 路開關量輸出，可以適用于現場的多種應用。通道信號以繼電器常開接點形式輸出。開關量輸出根據用戶需要選配。
5.消諧板
(1)消諧頻率范圍廣，能夠對多達 6 種頻率（3 分頻/17Hz、2 分頻/25Hz、工頻/50Hz、3 倍頻/150Hz、5 倍頻/250Hz、7 倍頻/350Hz）的鐵磁諧振進行消諧；
(2)消諧元件輸出口功率大、無觸點；
(3)從諧振到短接 PT 的延遲時間 5s；
(4)每組短接 PT 的次數 2；
(5)各組中每次短接 PT 的間隔時間 5s；
(6)短接 PT 的時間 200ms；
(7)短接 PT 的組與組的間隔時間 600s。
