小電流接地選線技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

武紹利 姚鵬飛

【摘 要】小電流接地選線技術(shù)是一種新型的采用多CPU分散式采集信號的接地選線技術(shù)，本文介紹了小電流接地選線的技術(shù)原理及發(fā)展情況。

【關(guān)鍵詞】小電流接地選線技術(shù)；原理；發(fā)展

0.引言

由于單片機的出現(xiàn)，在電力系統(tǒng)接地檢測設(shè)備方面有了質(zhì)的飛躍。20世紀80年代開始小電流接地系統(tǒng)以中性點不接地方式為主，此階段有應(yīng)用微機技術(shù)開發(fā)的基于零序電流相對值及方向為原理的選線裝置，較好地解決了中性點不接地系統(tǒng)的接地選擇問題。對于經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，由于消弧線圈的補償作用，造成此裝置在中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中選線準確率不高，還經(jīng)常出現(xiàn)誤判的情況。在原理上提出了以5次諧波作為判線依據(jù)的方案。隨著供電系統(tǒng)的不斷擴大，電纜增多，供電長度延長，系統(tǒng)接地電容電流增大，在供電系統(tǒng)中為了加強供電的安全性，增加了消弧限壓補償裝置，這就更加增大了選線準確的難度。一種新型的選線技術(shù)應(yīng)運而生，這種選線保護采用多CPU處理的方案、窄帶濾波技術(shù)及現(xiàn)場自適應(yīng)技術(shù)，很好地解決了中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的選線問題。

1.系統(tǒng)選線原理

在小電流接地系統(tǒng)中，正常情況下，系統(tǒng)三相電壓對稱平衡，三相對地電容相等。當(dāng)發(fā)生一相接地時，PT開口三角繞組的電壓升高三倍，在系統(tǒng)中用它作為啟動信號，接地線路的零序電流最大等于所有非故障零序電流之和，相位滯后零序電壓近90°，大小與線路長度有關(guān)；而非接地線路零序電流為本身電容電流值，相位超前零序電壓近90°。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時通過對接地電流分析測試發(fā)現(xiàn)，接地線路的接地電流與容性電容分量成正比，并且5次諧波與基波特性一致。

在中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中，由于消弧線圈的補償作用，使得接地線路零序電流與非接地線路零序電流相位相同，其數(shù)值大小不定，無法采用以基波幅值的方法判斷，所以采用基波幅值理論開發(fā)的老式選線裝置在有消弧線圈補償系統(tǒng)中應(yīng)用，誤判率很高，選線不準。

總之，在消弧線圈補償?shù)南到y(tǒng)中，采用PT開口電壓作為啟動信號，根據(jù)各條線路中5次諧波的幅值、相位和諧波含量等多重判據(jù)作為接地選線原理。

2.老式選線技術(shù)存在問題

在以往的選線裝置中大多采用單一CPU處理采樣數(shù)據(jù)的模式，對于中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)采用5次諧波作為判據(jù)，而5次諧波在電網(wǎng)中含最很低（一般為2%-3%），不經(jīng)過很好的濾波器及足夠的采樣點數(shù)，采樣精度得不到保障，其誤判率就會提高。采用單一的CPU，幾十條線路由1個CPU經(jīng)A/D分時處理，勢必造成相位延遲，采樣本身就不能在同一時刻，存在著固有的測量誤差：若為了排除接地過程中不穩(wěn)定因素的影響，要求在一周波之內(nèi)將所有線路采樣完成，那就會犧牲采樣點數(shù)，這些因素都會降低采樣精度，提高誤判率。

3.新發(fā)展

基于老式選線系統(tǒng)存在的諸多問題，導(dǎo)致選線準隹確率降低，一種針對消弧線圈接地系統(tǒng)的小電流接地選線新技術(shù)應(yīng)運而生，它采用多CPU并行處理，5次諧波窄帶選頻，保證了所有線路采樣的同時性，大大提高了消弧線圈接地系統(tǒng)選線的準確性。

4.裝置構(gòu)成及技術(shù)特點

4.1裝置構(gòu)成

小電流接地選線裝置的基本單元CJMK由安裝于高壓出線柜中的采集單元和一個中央處理單元（ZYDY）構(gòu)成?；静杉瘑卧邮臻_口三角電壓外，其余均輸入零序電流互感器采集的零序電流信號，還有繼電器輸出可用于報警和故障線路跳閘信號。

中央單元作為系統(tǒng)的核心，通過接收采集基本單元的數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)接地選線。中央單元可對PT開口三角電壓值給予設(shè)定，使PT接地值大于設(shè)定值。當(dāng)發(fā)生接地時，作為啟動信號，中央單元發(fā)出采集命令，各回路上的采集單元同日寸采集零序電流，經(jīng)濾波后，送至中央單元，由其進行分析判斷出接地線路。

CJMK的配置圖，主要作用是小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，對系統(tǒng)的零序電壓和零序電流進行信號采集，再經(jīng)過整形放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換，傳遞給CPU進行分析處理。

4.2技術(shù)特點

①多CPU處理。每一個基本單元即為一個CPU處理單元，單獨采集零序電流，充分保證了采樣的點數(shù)，每一周波為80點，對以5次諧波作判據(jù)為16點。多CPU處理保證了所有線路采樣嚴格控制在同一時刻，排除了不穩(wěn)定性對判線的影響。②對5次諧波進行窄帶選頻，同時提取基波成分，利用其相對關(guān)系判斷接地線路，可排除零序電流互感器特性不一致造成的錯判，大大提高了5次諧波的采樣精度，充分保證了測量精度、精確測量幅值及相位。③采用現(xiàn)場自適應(yīng)技術(shù)，現(xiàn)場信號或大或小均采用相應(yīng)的量程測量，不存在測量死區(qū)。諧波含量有高有低，若實際接地為虛接地，則信號會比較小，只有采用現(xiàn)場自適應(yīng)技術(shù)，才會提高判線的準確性。

5.安裝使用中的注意事項

七煤集團桃山礦2008年安裝使用了這種新型小電流接地選線系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間運行，總結(jié)了一些安裝使用中存在的問題。

①零序互感器信號采集線，在安裝中不要接反，接反導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準確。②穿過零序電流互感器的地線方向要從內(nèi)至外，切記不可反向，否則將不會有采集數(shù)據(jù)。⑨調(diào)試過程中要把CT變比摘正確，否則也會出現(xiàn)采樣不準確的情況。

6.結(jié)語

通過投入運行的觀察，這種新型小電流接地選線技術(shù)，能夠很好地應(yīng)用到帶消弧限壓的裝置當(dāng)中。與以往的選線裝置相比，有選線隹確率高的優(yōu)點，在發(fā)生瞬時接地時仍能夠反應(yīng)接地線路，取得了較好的使用效果，提高變電站運行的可靠性、經(jīng)濟性，其推廣應(yīng)用前景廣闊。