小电流接地选线技术的发展应用

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【摘 要】小电流接地选线技术是一种新型的采用多CPU分散式采集信号的接地选线技术，本文介绍了小电流接地选线的技术原理及发展情况。

【关键词】小电流接地选线技术；原理；发展

0.引言

由于单片机的出现，在电力系统接地检测设备方面有了质的飞跃。20世纪80年代开始小电流接地系统以中性点不接地方式为主，此阶段有应用微机技术开发的基于零序电流相对值及方向为原理的选线装置，较好地解决了中性点不接地系统的接地选择问题。对于经消弧线圈接地系统，由于消弧线圈的补偿作用，造成此装置在中性点经消弧线圈接地系统中选线准确率不高，还经常出现误判的情况。在原理上提出了以5次谐波作为判线依据的方案。随着供电系统的不断扩大，电缆增多，供电长度延长，系统接地电容电流增大，在供电系统中为了加强供电的安全性，增加了消弧限压补偿装置，这就更加增大了选线准确的难度。一种新型的选线技术应运而生，这种选线保护采用多CPU处理的方案、窄带滤波技术及现场自适应技术，很好地解决了中性点经消弧线圈接地系统的选线问题。

1.系统选线原理

在小电流接地系统中，正常情况下，系统三相电压对称平衡，三相对地电容相等。当发生一相接地时，PT开口三角绕组的电压升高三倍，在系统中用它作为启动信号，接地线路的零序电流最大等于所有非故障零序电流之和，相位滞后零序电压近90°，大小与线路长度有关；而非接地线路零序电流为本身电容电流值，相位超前零序电压近90°。在系统发生单相接地故障时通过对接地电流分析测试发现，接地线路的接地电流与容性电容分量成正比，并且5次谐波与基波特性一致。

在中性点经消弧线圈接地系统中，由于消弧线圈的补偿作用，使得接地线路零序电流与非接地线路零序电流相位相同，其数值大小不定，无法采用以基波幅值的方法判断，所以采用基波幅值理论开发的老式选线装置在有消弧线圈补偿系统中应用，误判率很高，选线不准。

总之，在消弧线圈补偿的系统中，采用PT开口电压作为启动信号，根据各条线路中5次谐波的幅值、相位和谐波含量等多重判据作为接地选线原理。

2.老式选线技术存在问题

在以往的选线装置中大多采用单一CPU处理采样数据的模式，对于中性点经消弧线圈接地系统采用5次谐波作为判据，而5次谐波在电网中含最很低（一般为2%-3%），不经过很好的滤波器及足够的采样点数，采样精度得不到保障，其误判率就会提高。采用单一的CPU，几十条线路由1个CPU经A/D分时处理，势必造成相位延迟，采样本身就不能在同一时刻，存在着固有的测量误差：若为了排除接地过程中不稳定因素的影响，要求在一周波之内将所有线路采样完成，那就会牺牲采样点数，这些因素都会降低采样精度，提高误判率。

3.新发展

基于老式选线系统存在的诸多问题，导致选线准隹确率降低，一种针对消弧线圈接地系统的小电流接地选线新技术应运而生，它采用多CPU并行处理，5次谐波窄带选频，保证了所有线路采样的同时性，大大提高了消弧线圈接地系统选线的准确性。

4.装置构成及技术特点

4.1装置构成

小电流接地选线装置的基本单元CJMK由安装于高压出线柜中的采集单元和一个中央处理单元（ZYDY）构成。基本采集单元除接收开口三角电压外，其余均输入零序电流互感器采集的零序电流信号，还有继电器输出可用于报警和故障线路跳闸信号。

中央单元作为系统的核心，通过接收采集基本单元的数据信息实现接地选线。中央单元可对PT开口三角电压值给予设定，使PT接地值大于设定值。当发生接地时，作为启动信号，中央单元发出采集命令，各回路上的采集单元同日寸采集零序电流，经滤波后，送至中央单元，由其进行分析判断出接地线路。

CJMK的配置图，主要作用是小电流接地系统在发生单相接地故障时，对系统的零序电压和零序电流进行信号采集，再经过整形放大、数模转换，传递给CPU进行分析处理。

4.2技术特点

①多CPU处理。每一个基本单元即为一个CPU处理单元，单独采集零序电流，充分保证了采样的点数，每一周波为80点，对以5次谐波作判据为16点。多CPU处理保证了所有线路采样严格控制在同一时刻，排除了不稳定性对判线的影响。②对5次谐波进行窄带选频，同时提取基波成分，利用其相对关系判断接地线路，可排除零序电流互感器特性不一致造成的错判，大大提高了5次谐波的采样精度，充分保证了测量精度、精确测量幅值及相位。③采用现场自适应技术，现场信号或大或小均采用相应的量程测量，不存在测量死区。谐波含量有高有低，若实际接地为虚接地，则信号会比较小，只有采用现场自适应技术，才会提高判线的准确性。

5.安装使用中的注意事项

七煤集团桃山矿2008年安装使用了这种新型小电流接地选线系统，经过一段时间运行，总结了一些安装使用中存在的问题。

①零序互感器信号采集线，在安装中不要接反，接反导致数据不准确。②穿过零序电流互感器的地线方向要从内至外，切记不可反向，否则将不会有采集数据。⑨调试过程中要把CT变比摘正确，否则也会出现采样不准确的情况。

6.结语

通过投入运行的观察，这种新型小电流接地选线技术，能够很好地应用到带消弧限压的装置当中。与以往的选线装置相比，有选线隹确率高的优点，在发生瞬时接地时仍能够反应接地线路，取得了较好的使用效果，提高变电站运行的可靠性、经济性，其推广应用前景广阔。