110kV变电站小电流接地检测监控系统研究

文章应用“零序谐波电流大小和方向综合判断”原理制成小电流接地检测装置并入监控系统中，实现对小电流接地故障进行高效、科学的分析判断和处理，较好地解决了小电流接地系统单相接地检测的问题。苏钢110 kV变电站监控系统小电流接地监测高速、准确、可靠，有效解决了以往小电流接地故障的查找处理很难的问题，改变了原来逐一分路切除查找，缩短了故障的查找时间，提高了苏钢电网系统的安全可靠性。

关键词：小电流接地：零序谐波电流：检测监控系统

苏钢是一个中型钢铁联合企业，供电系统110 kV苏钢变电所二条110kV架空线专线供电，二台20000 kAV， 110kV，6kV，形成了一个以110kV变电站为中心，由24条电力电缆输送到各分厂并通过6kV总配电站与自备电站联网（发电量占全厂负荷1/4）是一个双电源供电的复杂电力网络。随着苏钢生产规模扩大，用电负荷剧增（目前厂平均负荷在25000kW左右）。特别是一些大容量冲击负荷电气设备投运，高压电、大电流给电网安全运行带来相当大的压力，给电网的经济、安全运行提出了更高的要求。对于如此情况，我们必须加强对11kV总降站、6kV配电所、自备电厂的运用管理，确保钢铁生产的电力供应。对于这样一个复杂的电网，由于发、供、配的功能各异和用电负荷的重大差异等特殊原因，提高电网安全和供电质量显得尤为重要，使其经济安全运行，向分厂提供高质量可靠电能是重要任务。为此，我们建立了以10kV变电站为中心监控系统，实时监控供电系统安全可靠运行。

苏钢集团110kV变电站监控系统中一个功能就是小电流接地检测。在电力系统中，把中性点不接地，中性点经消弧线圈接地和中性点经高阻接地系统统称为“小电流接地系统”。在该系统中绝大多数故障为单相接地，过去常规的处理方法是依次拉合线路寻找故障相，不仅造成非故障线路供电中断，而且由于单相接地时非故障相电压升高，若查找处理不及时，就容易引起故障扩大。

常用的小电流接地检测方法有，应用零序电流、零序功率方向、五次谐波、有功分量和首半波原理制成的装置。由于受运行方式、线路增减、长短线悬殊和过流电阻的影响，使用效果不理想，特别是应用十分广泛的架空线的检测还是空白。

在110kV变电站监控系统的小电流接地检测中，应用“零序谐波电流大小和方向综合判断”的原理较好地解决了小电流接地系统单相接地检测的問题。特别对永久性接地故障正确判断率很高。

1 工作原理

当小电流接地系统发生单相接地故障后，电网就会出现零序电压，故障相和非故障相均出现零序电压。110kV变电站的二十四路出线系统是无消弧线圈系统，这样就会出现故障相和非故障相线路中零序基波及各次谐波电流方向相反的情况，这样就为故障相检测提供了有利的依据，系统检测装置和检测到零序电压后启动，根据各线路零序谐波电流方向和大小来判断故障线路。同时，我们注意到，系统中若发生铁磁谐振后，也会出现零序电压，这样就会误启动检测装置，因此，只根据零序电压的有无来判断是否出现接地故障会发生误判，为此系统检测时，还根据零序电压的频率和幅值对接地和铁磁谐振加以区分，发生铁磁谐振时通过可控硅导通予以消磁，避免了误判。

小电流接地检测逻辑框如图1所示。通过零序电流互感器对检测线路进行信号采集，经CT变比匹配后的交流信号再通过低通滤波、衰减和保护电路变得稳定、可靠，这些采样信号经过多路转换开关管理后相应有序输出到运放电路放大，再到采样保持电路，同样模数转换（Analogue-to-Digital Conversion，A/D）电路根据多路转换开关电路。

传来的地址信息码和采样保持电路传来的信息码合并处理后，将信号由数据总线送入CPU，经片选后的信号供后级RAM和EPROM等存储器单元使用，发生接地故障分析信号，推动报警电路，发生报警。

该装置具有判断迅速、准确等优点，但由于用数码管显示代码表示各种信息不直观、信息孤立、不便分析、贮存等。在110kV变电站监控系统中，就充分利用其优点，将该装置并入系统网络，将其编码规律转换成相应二进制代码，通过接口输入到系统计算，再转换成直观的文字、图形信息来显示。通过与系统其他信息的综合，对事故的分析、判断、处理更为科学有效。小电流检测系统与监控系统连接的逻辑框如图2所示。

通过零序电流、电压采集板，采集到所需检测线蹄的信号，信号经小电流接地检测装分析、处理后由并行接口将结果反映给装身的结果显示电路和报警电路，同时也通过并行接口将开关量输入到系统主机中，主机把接收到的信息代码转换成相应的文字、图形倌息，通过显示器CBT直挟显示出接地故障线路名称、时间等，可和程序中提供的其他信息对事故进行更为直观、科学有效的综合分析、判断和处理。主机充足的贮存空间，使得事故的各项信息的长期保存轻而易举，随时可供调用，打出所需的信息。主系统同时也发生报警指令，驱动电路发出声光报警。

2 检测特点

以“电容电流较大”为判断条件，既解决故障线路谐波电流并非最大的问题，又避免了特短线路零序电流很小贰引起的误差，对电流通道的精度要求不高。 速度快、精度高，利用数据处理的快速能力和主系统主机的连接，在2-3 s既可作准确判断，通过显示器显示详尽的文字、图形信息，又可区分母线接地和线路接地，瞬间接地和永久性接地。

功能齐备，与主系统配合，具有接地选线，消谐和接地故障与谐振故障记忆存贮，打印功能，多种出口方式，适用性强，能够对内部RAM，EPROM等存贮器，工频同步，零点进行自检并自调试。

3结语

苏钢110kV变电站监控系统小电流接地监测的高速、准确、可靠，有效解决了以往小电流接地故障的查找处理难的问题，改变了原来逐一分路切除查找的方法，缩短了故障的查找时间，提高了苏钢电网系统的安全可靠性，并且改变过去发生故障后的抢修，在故障发生之前就检测出来把隐患排除，大大提高了苏钢电网系统的稳定性和连续性，大幅减少了对生产的影响，企业取得了良好的经济效益。