一種新型低功耗低成本檢測單相接地系統

摘要：低成本低功耗測試單相接地系統主要是根據目前10kV輸電線(xiàn)路的單相接地研究的成果，利用單片機的低成本低功耗優(yōu)勢，開(kāi)發(fā)出來(lái)的判斷線(xiàn)路是否發(fā)生單相接地的系統。本文主要論述該系統的合理性和可推廣性，闡述了該系統的開(kāi)發(fā)理論依據以及軟硬件的處理方案。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗嘟拥?；單片機；低功耗；低成本

0 引言
目前全國普遍在變電所采用小電流接地選線(xiàn)裝置，現有的小電流接地選線(xiàn)裝置的傳感環(huán)節僅僅是零序電流，選線(xiàn)的特征量很小，測量數值不穩定，所選用的處理器為DSP，硬件成本高、功耗大。本系統分布在各條線(xiàn)路上，以各條線(xiàn)路上的零序電流作為啟動(dòng)值，再通過(guò)測量各條線(xiàn)路上的零序功率方向，進(jìn)行單相接地保護，選用低成本低功耗單片機作為主處理單元，較好地完成單相接地測試功能。該系統具有實(shí)用性，可廣泛推廣。

1 判斷單相接地的原理
中性點(diǎn)不接10kV配電系統，發(fā)生單相接地時(shí)，故障相電壓為0，非故障相對地電壓升高到相電壓的√3倍，即等于線(xiàn)電壓；變壓器初級各相間的電壓大小和相位仍然不變，變壓器初級三相系統的平衡仍然保持；變壓器次級各相對地電壓發(fā)生變化。正常運行時(shí)和A相接地的時(shí)候相量圖1所示。

正常運行時(shí)， Ua=Ub=Uc=5．773 k V，Uab=Ubc=Uca=10kV，B相滯后A相120°，C相滯后B相120°，零序電壓U0≈0(實(shí)際線(xiàn)路中三相電壓不可能完全保持平衡)。
當A相完全接地時(shí)，Ua=0，Ub=Uc=1 0kV，Uab=Ubc=Uca=10kV，C相滯后B相60°，零序電壓3U0=Ub*cos30°+Uc*cos30°=17．32kV，當A相不完全接地時(shí)，3U017．32kV。由于實(shí)際線(xiàn)路中三相電壓不可能完全保持平衡，但也不應偏差太大。

2 零序電流基波IO作為保護啟動(dòng)值
對于中心點(diǎn)不接地和經(jīng)電阻接地的系統，非故障線(xiàn)路零序電流的大小等于本線(xiàn)路的接地電容電流，其電容性的無(wú)功功率由母線(xiàn)指向線(xiàn)路；故障線(xiàn)路零序電流的大小等于所有非故障線(xiàn)路的零序電流之和，也就是所有非故障線(xiàn)路的接地電容電流之和，其電容性的無(wú)功功率由線(xiàn)路指向母線(xiàn)。
由于接地電容電流與線(xiàn)路長(cháng)度密切相關(guān)，實(shí)際線(xiàn)路中所有線(xiàn)路長(cháng)度之和及各條分支線(xiàn)路的長(cháng)度不一樣，對于同樣大小的接地電容電流，有些可能已經(jīng)是所有線(xiàn)路的接地電容電流之和(故障電流)，有些只是本條線(xiàn)路的接地電容電流(非故障電流)。有些線(xiàn)路擴容后或改建后，接地電容電流之和(故障電流)還會(huì )發(fā)生變化。但所有線(xiàn)路的接地電容電流之和(故障電流)總歸應該大些，所以單相接地保護中還是將零序電流數值作為保護啟動(dòng)值，還需要進(jìn)一步針對故障相進(jìn)行判斷。

3 零序基波功率方向作為判斷依據
對于中心點(diǎn)不接地和經(jīng)電阻接地的系統，非故障線(xiàn)路的零序電流IO超前其零序電壓U0 90°；故障線(xiàn)路零序電流IO滯后其零序電壓U0 90°，據此可以判斷出故障線(xiàn)路。xx斷路器在單相接地保護投入的情況下會(huì )保護跳閘。如果單相接地通訊告警允許，不管單相接地保護是否投入，本系統所在斷路器控制器中會(huì )通過(guò)GSM發(fā)出單相接地告警信號到指定的手機上。