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輸電線路的單相接地研究的成果，利用單片機的低成本低功耗優勢，開發出來的判斷線路是否發生單相接地的系統。本文主要論述該系統的合理性和可推廣性，闡述了該系統的開發理論依據以及軟硬件的處理方案。
關鍵詞：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，現有的小電流接地選線裝置的傳感環節僅僅是零序電流，選線的特征量很小，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，發生單相接地時，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的平衡仍然保持；變壓器次級各相對地電壓發生變化。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，但也不應偏差太大。

2 零序電流基波IO作為保護啟動值
對于中心點不接地和經電阻接地的系統，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，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)還會發生變化。但所有線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值，還需要進一步針對故障相進行判斷。

3 零序基波功率方向作為判斷依據
對于中心點不接地和經電阻接地的系統，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°，據此可以判斷出故障線路。xx斷路器在單相接地保護投入的情況下會保護跳閘。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通過GSM發出單相接地告警信號到指定的手機上。