一種新型低功耗低成本檢測單相接地系統(tǒng)

摘要：低成本低功耗測試單相接地系統(tǒng)主要是根據(jù)目前10kV輸電線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，開發(fā)出來的判斷線路是否發(fā)生單相接地的系統(tǒng)。本文主要論述該系統(tǒng)的合理性和可推廣性，闡述了該系統(tǒng)的開發(fā)理論依據(jù)以及軟硬件的處理方案。
關(guān)鍵詞：單相接地；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裝置，現(xiàn)有的小電流接地選線裝置的傳感環(huán)節(jié)僅僅是零序電流，選線的特征量很小，測量數(shù)值不穩(wěn)定，所選用的處理器為DSP，硬件成本高、功耗大。本系統(tǒng)分布在各條線路上，以各條線路上的零序電流作為啟動值，再通過測量各條線路上的零序功率方向，進(jìn)行單相接地保護(hù)，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(tǒng)具有實用性，可廣泛推廣。

1 判斷單相接地的原理
中性點不接10kV配電系統(tǒng)，發(fā)生單相接地時，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(tǒng)的平衡仍然保持；變壓器次級各相對地電壓發(fā)生變化。正常運行時和A相接地的時候相量圖1所示。

正常運行時， 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(實際線路中三相電壓不可能完全保持平衡)。
當(dāng)A相完全接地時，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(dāng)A相不完全接地時，3U017．32kV。由于實際線路中三相電壓不可能完全保持平衡，但也不應(yīng)偏差太大。

2 零序電流基波IO作為保護(hù)啟動值
對于中心點不接地和經(jīng)電阻接地的系統(tǒng)，非故障線路零序電流的大小等于本線路的接地電容電流，其電容性的無功功率由母線指向線路；故障線路零序電流的大小等于所有非故障線路的零序電流之和，也就是所有非故障線路的接地電容電流之和，其電容性的無功功率由線路指向母線。
由于接地電容電流與線路長度密切相關(guān)，實際線路中所有線路長度之和及各條分支線路的長度不一樣，對于同樣大小的接地電容電流，有些可能已經(jīng)是所有線路的接地電容電流之和(故障電流)，有些只是本條線路的接地電容電流(非故障電流)。有些線路擴容后或改建后，接地電容電流之和(故障電流)還會發(fā)生變化。但所有線路的接地電容電流之和(故障電流)總歸應(yīng)該大些，所以單相接地保護(hù)中還是將零序電流數(shù)值作為保護(hù)啟動值，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(jù)
對于中心點不接地和經(jīng)電阻接地的系統(tǒng)，非故障線路的零序電流IO超前其零序電壓U0 90°；故障線路零序電流IO滯后其零序電壓U0 90°，據(jù)此可以判斷出故障線路。xx斷路器在單相接地保護(hù)投入的情況下會保護(hù)跳閘。如果單相接地通訊告警允許，不管單相接地保護(hù)是否投入，本系統(tǒng)所在斷路器控制器中會通過GSM發(fā)出單相接地告警信號到指定的手機上。