110kV變電站小電流接地檢測監控系統研究

王曉

摘 要：文章應用“零序諧波電流大小和方向綜合判斷”原理制成小電流接地檢測裝置并入監控系統中，實現對小電流接地故障進行高效、科學的分析判斷和處理，較好地解決了小電流接地系統單相接地檢測的問題。蘇鋼110 kV變電站監控系統小電流接地監測高速、準確、可靠，有效解決了以往小電流接地故障的查找處理很難的問題，改變了原來逐一分路切除查找，縮短了故障的查找時間，提高了蘇鋼電網系統的安全可靠性。

關鍵詞：小電流接地：零序諧波電流：檢測監控系統

蘇鋼是一個中型鋼鐵聯合企業，供電系統110 kV蘇鋼變電所二條110kV架空線專線供電，二臺20000 kAV， 110kV，6kV，形成了一個以110kV變電站為中心，由24條電力電纜輸送到各分廠并通過6kV總配電站與自備電站聯網（發電量占全廠負荷1/4）是一個雙電源供電的復雜電力網絡。隨著蘇鋼生產規模擴大，用電負荷劇增（目前廠平均負荷在25000kW左右）。特別是一些大容量沖擊負荷電氣設備投運，高壓電、大電流給電網安全運行帶來相當大的壓力，給電網的經濟、安全運行提出了更高的要求。對于如此情況，我們必須加強對11kV總降站、6kV配電所、自備電廠的運用管理，確保鋼鐵生產的電力供應。對于這樣一個復雜的電網，由于發、供、配的功能各異和用電負荷的重大差異等特殊原因，提高電網安全和供電質量顯得尤為重要，使其經濟安全運行，向分廠提供高質量可靠電能是重要任務。為此，我們建立了以10kV變電站為中心監控系統，實時監控供電系統安全可靠運行。

蘇鋼集團110kV變電站監控系統中一個功能就是小電流接地檢測。在電力系統中，把中性點不接地，中性點經消弧線圈接地和中性點經高阻接地系統統稱為“小電流接地系統”。在該系統中絕大多數故障為單相接地，過去常規的處理方法是依次拉合線路尋找故障相，不僅造成非故障線路供電中斷，而且由于單相接地時非故障相電壓升高，若查找處理不及時，就容易引起故障擴大。

常用的小電流接地檢測方法有，應用零序電流、零序功率方向、五次諧波、有功分量和首半波原理制成的裝置。由于受運行方式、線路增減、長短線懸殊和過流電阻的影響，使用效果不理想，特別是應用十分廣泛的架空線的檢測還是空白。

在110kV變電站監控系統的小電流接地檢測中，應用“零序諧波電流大小和方向綜合判斷”的原理較好地解決了小電流接地系統單相接地檢測的問題。特別對永久性接地故障正確判斷率很高。

1 工作原理

當小電流接地系統發生單相接地故障后，電網就會出現零序電壓，故障相和非故障相均出現零序電壓。110kV變電站的二十四路出線系統是無消弧線圈系統，這樣就會出現故障相和非故障相線路中零序基波及各次諧波電流方向相反的情況，這樣就為故障相檢測提供了有利的依據，系統檢測裝置和檢測到零序電壓后啟動，根據各線路零序諧波電流方向和大小來判斷故障線路。同時，我們注意到，系統中若發生鐵磁諧振后，也會出現零序電壓，這樣就會誤啟動檢測裝置，因此，只根據零序電壓的有無來判斷是否出現接地故障會發生誤判，為此系統檢測時，還根據零序電壓的頻率和幅值對接地和鐵磁諧振加以區分，發生鐵磁諧振時通過可控硅導通予以消磁，避免了誤判。

小電流接地檢測邏輯框如圖1所示。通過零序電流互感器對檢測線路進行信號采集，經CT變比匹配后的交流信號再通過低通濾波、衰減和保護電路變得穩定、可靠，這些采樣信號經過多路轉換開關管理后相應有序輸出到運放電路放大，再到采樣保持電路，同樣模數轉換（Analogue-to-Digital Conversion，A/D）電路根據多路轉換開關電路。

傳來的地址信息碼和采樣保持電路傳來的信息碼合并處理后，將信號由數據總線送入CPU，經片選后的信號供后級RAM和EPROM等存儲器單元使用，發生接地故障分析信號，推動報警電路，發生報警。

該裝置具有判斷迅速、準確等優點，但由于用數碼管顯示代碼表示各種信息不直觀、信息孤立、不便分析、貯存等。在110kV變電站監控系統中，就充分利用其優點，將該裝置并入系統網絡，將其編碼規律轉換成相應二進制代碼，通過接口輸入到系統計算，再轉換成直觀的文字、圖形信息來顯示。通過與系統其他信息的綜合，對事故的分析、判斷、處理更為科學有效。小電流檢測系統與監控系統連接的邏輯框如圖2所示。

通過零序電流、電壓采集板，采集到所需檢測線蹄的信號，信號經小電流接地檢測裝分析、處理后由并行接口將結果反映給裝身的結果顯示電路和報警電路，同時也通過并行接口將開關量輸入到系統主機中，主機把接收到的信息代碼轉換成相應的文字、圖形倌息，通過顯示器CBT直挾顯示出接地故障線路名稱、時間等，可和程序中提供的其他信息對事故進行更為直觀、科學有效的綜合分析、判斷和處理。主機充足的貯存空間，使得事故的各項信息的長期保存輕而易舉，隨時可供調用，打出所需的信息。主系統同時也發生報警指令，驅動電路發出聲光報警。

2 檢測特點

以“電容電流較大”為判斷條件，既解決故障線路諧波電流并非最大的問題，又避免了特短線路零序電流很小貳引起的誤差，對電流通道的精度要求不高。 速度快、精度高，利用數據處理的快速能力和主系統主機的連接，在2-3 s既可作準確判斷，通過顯示器顯示詳盡的文字、圖形信息，又可區分母線接地和線路接地，瞬間接地和永久性接地。

功能齊備，與主系統配合，具有接地選線，消諧和接地故障與諧振故障記憶存貯，打印功能，多種出口方式，適用性強，能夠對內部RAM，EPROM等存貯器，工頻同步，零點進行自檢并自調試。

3結語

蘇鋼110kV變電站監控系統小電流接地監測的高速、準確、可靠，有效解決了以往小電流接地故障的查找處理難的問題，改變了原來逐一分路切除查找的方法，縮短了故障的查找時間，提高了蘇鋼電網系統的安全可靠性，并且改變過去發生故障后的搶修，在故障發生之前就檢測出來把隱患排除，大大提高了蘇鋼電網系統的穩定性和連續性，大幅減少了對生產的影響，企業取得了良好的經濟效益。