本裝置適用于3KV－66KV中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)電阻、消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)的單相接地選線(xiàn)，可廣泛用于發(fā)電廠(chǎng)、變電所及大型廠(chǎng)礦企業(yè)的供電系統(tǒng)作為線(xiàn)路和母線(xiàn)單相接地故障報(bào)警或用于單相接地保護(hù)跳閘。
本裝置與國(guó)內(nèi)其它廠(chǎng)家產(chǎn)品相比，具有如下特點(diǎn)：
² 國(guó)內(nèi)首家采用綜合判據(jù)選線(xiàn)理論與方法，應(yīng)用模糊決策理論確定選線(xiàn)結(jié)果，選線(xiàn)精度大大提高。
² 國(guó)內(nèi)首家采用雙CPU結(jié)構(gòu)，一個(gè)CPU負(fù)責(zé)管理鍵盤(pán)，液晶顯示，通信等人機(jī)接口；一個(gè)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算，接地選線(xiàn)處理，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和快速性。
² 采用高速CPU，數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算、邏輯判斷、控制輸出等速度快，精度高，自帶“看門(mén)狗”(Watchdog)電路，抗干擾、自檢及自恢復(fù)等能力強(qiáng)。
² 采用大屏幕全漢字顯示，直觀(guān)、明了、操作方便。
² 對(duì)母線(xiàn)和出線(xiàn)接地故障均可給出告警信號(hào)并顯示、保存有關(guān)信息。
² 有記憶功能，可存儲(chǔ)多次最近發(fā)生的故障信息，掉電后不丟失。
² 通過(guò)菜單提示和面板按鍵整定，調(diào)試和維護(hù)簡(jiǎn)單、方便。
² 硬件、軟件冗余設(shè)計(jì)，抗干擾能力強(qiáng)。
可完成3KV－66KV中性點(diǎn)不接地或中性點(diǎn)經(jīng)電阻、消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)的單相接地選線(xiàn)。 故障報(bào)警
當(dāng)發(fā)生線(xiàn)路或母線(xiàn)單相接地故障、系統(tǒng)諧振故障、裝置失電時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
當(dāng)發(fā)生線(xiàn)路單相接地故障后，經(jīng)延時(shí)產(chǎn)生跳閘信號(hào)，切除故障線(xiàn)路。此項(xiàng)功能可由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置，延時(shí)時(shí)間可由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)整定。
當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)出現(xiàn)諧振時(shí)，通過(guò)輸出消諧驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)諧振進(jìn)行消除。
以中文方式顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘、裝置運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)配置參數(shù)、接地或諧振故障的母線(xiàn)或線(xiàn)路序號(hào)，故障起止時(shí)間等。
通過(guò)漢字菜單提示用戶(hù)設(shè)置或修改母線(xiàn)參數(shù)、線(xiàn)路參數(shù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、通信方式、整定時(shí)間、系統(tǒng)有無(wú)消弧線(xiàn)圈、系統(tǒng)有無(wú)保護(hù)跳閘等。
通訊功能
裝置具有完善的通信功能， RS－232、RS－485通訊接口和通信速率可通過(guò)菜單選擇。
可追憶查詢(xún)最近多次接地故障和多次諧振故障。
本裝置在正常工作下可在線(xiàn)自檢，發(fā)現(xiàn)裝置故障后及時(shí)報(bào)警并顯示故障類(lèi)型。
可自動(dòng)打印故障信息。打印機(jī)可通過(guò)菜單設(shè)置選擇是否使用。
在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中通常有以下三種方式，即中性點(diǎn)不接地方式；經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式；經(jīng)電阻接地方式，此類(lèi)系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時(shí)，由于故障點(diǎn)的電流很小，而且三相之間的線(xiàn)電壓基本保持對(duì)稱(chēng)，對(duì)負(fù)荷的供電沒(méi)有影響，因此，在一般情況下都允許再繼續(xù)運(yùn)行1～2小時(shí)，而不必立即跳閘，這是采用中性點(diǎn)非直接接地運(yùn)行的主要優(yōu)點(diǎn)，但是在單相接地后，其他兩相的對(duì)地電壓要升高
倍，對(duì)設(shè)備的絕緣造成了威脅，若不及時(shí)處理可能會(huì)發(fā)展為絕緣破壞、兩相短路，弧光放電，引起全系統(tǒng)過(guò)電壓。為了防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，應(yīng)及時(shí)發(fā)出信號(hào)，以便運(yùn)行人員采取措施予以消除。
因此，在單相接地時(shí)，一般只要求選擇性地發(fā)出信號(hào)，而不必跳閘。但當(dāng)單相接地對(duì)人身和設(shè)備的安全有危險(xiǎn)時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。
另外一種情況是，當(dāng)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地點(diǎn)將通過(guò)接地線(xiàn)路對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)電網(wǎng)的全部對(duì)地電容電流。如果此電容電流相當(dāng)大，就會(huì)在接地點(diǎn)產(chǎn)生間歇性電弧，引起過(guò)電壓，從而使非故障相對(duì)地電壓極大增加。在電弧接地過(guò)電壓的作用下，可能導(dǎo)致絕緣損壞，造成兩點(diǎn)或多點(diǎn)的接地短路，使事故擴(kuò)大。為此，我國(guó)采取的措施是：當(dāng)各級(jí)電壓電網(wǎng)單相接地故障時(shí)，如果接地電容電流超過(guò)一定數(shù)值(35kV電網(wǎng)為10A，10kV電網(wǎng)為20A，3～6kV電網(wǎng)為30A)，就在中性點(diǎn)裝設(shè)消弧線(xiàn)圈，其目的是利用消弧線(xiàn)圈的感性電流來(lái)補(bǔ)償接地故障時(shí)的容性電流，就可以減少流經(jīng)故障點(diǎn)的電流，以致自動(dòng)熄弧，保證繼續(xù)供電。
該接地方式因電網(wǎng)發(fā)生單相接地的故障是隨機(jī)的，造成單相接地保護(hù)裝置動(dòng)作情況復(fù)雜，尋找故障點(diǎn)比較難。消弧線(xiàn)圈采用無(wú)載分接開(kāi)關(guān)，靠人工憑經(jīng)驗(yàn)操作比較難實(shí)現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償。消弧線(xiàn)圈本身是感性元件，與對(duì)地電容構(gòu)成諧振回路，在一定條件下能發(fā)生諧振過(guò)電壓，給繼電保護(hù)的功能實(shí)現(xiàn)增加了困難。
所以當(dāng)電纜線(xiàn)路較長(zhǎng)、系統(tǒng)電容電流較大時(shí)，也可以采用經(jīng)電阻接地方式，即中性點(diǎn)與大地之間接入一定阻值的電阻。該電阻與系統(tǒng)對(duì)地電容構(gòu)成并聯(lián)回路，由于電阻是耗能元件，也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件，對(duì)防止諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓，有一定優(yōu)越性。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地的方式有高電阻接地、中電阻接地、低電阻接地等三種方式。這三種電阻接地方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)具體情況選定。
① 在發(fā)生單相接地時(shí)，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。
② 在非故障相的元件上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對(duì)地電容電流，電容性無(wú)功功率的方向?yàn)橛赡妇€(xiàn)流向出線(xiàn)，即零序電流超前零序電壓90°。
③ 在故障線(xiàn)路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和，數(shù)值一般較大，電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€(xiàn)路流向母線(xiàn)，即零序電壓超前零序電流90°。
① 當(dāng)采用完全補(bǔ)償方式時(shí)，流經(jīng)故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路的零序電流都是本身的電容電流，電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向都是由母線(xiàn)流向出線(xiàn)，在這種情況下，利用穩(wěn)態(tài)零序電流的大小和功率方向都無(wú)法判斷出哪一條線(xiàn)路上發(fā)生了故障。
② 當(dāng)采用過(guò)補(bǔ)償方式時(shí)，流經(jīng)故障線(xiàn)路的零序電流將大于本身的電容電流，而電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向仍然是由母線(xiàn)流向線(xiàn)路，和非故障線(xiàn)路的方向一樣，在這種情況下，首先就不能用功率方向來(lái)判斷故障線(xiàn)路；其次由于過(guò)補(bǔ)償度不大，也很難利用零序電流大小的不同來(lái)找出故障線(xiàn)路。
① 可以有效地抑制弧光接地過(guò)電壓。這對(duì)運(yùn)行多年的、設(shè)備絕緣弱點(diǎn)較多的老電網(wǎng)，或具有直配發(fā)
電機(jī)的電網(wǎng)，或絕緣較低的電纜網(wǎng)絡(luò)，均有提高運(yùn)行安全可靠性的明顯作用。
② 可以降低設(shè)備絕緣水平，提高經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于電纜、干式變壓器等投資較高的設(shè)備，降低絕緣水平的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
③ 運(yùn)行方式靈活。為提高城市電網(wǎng)的供電可靠性，不少用電線(xiàn)路及用戶(hù)常由多路電源供電，在線(xiàn)路切換時(shí)，往往會(huì)改變系統(tǒng)的電容電流，從而影響消弧線(xiàn)圈的調(diào)諧方式，而采用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地方式，則無(wú)此弊病。
④ 發(fā)生永久接地時(shí)，能迅速切除故障，具有明顯的安全性?？梢苑乐归g隙性電弧接地過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓等對(duì)設(shè)備的損害。
裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)所有在線(xiàn)的PT開(kāi)口三角電壓，即母線(xiàn)零序電壓，和各段母線(xiàn)上所帶出線(xiàn)的零序電流，運(yùn)用DFT算法計(jì)算出母線(xiàn)零序電壓和出線(xiàn)零序電流的大小和相位，通過(guò)判斷零序電壓的大小、零序電流的大小、及各量之間的相位關(guān)系，運(yùn)用“多重判據(jù)”、“突變篩選”等算法，確保了選線(xiàn)的準(zhǔn)確，并可以排除最大可能的錯(cuò)誤。
具體過(guò)程如下：裝置檢測(cè)到某段母線(xiàn)的零序電壓大于該段母線(xiàn)設(shè)置的故障啟動(dòng)電壓時(shí)，隨即檢測(cè)該段母線(xiàn)上所帶出線(xiàn)的零序電流大小，并從中選擇3個(gè)最大電流，與其他相對(duì)較小的電流作比較，看有無(wú)相應(yīng)的大小關(guān)系，接著比較其相位，將初步確定的出線(xiàn)再與母線(xiàn)比較相位，看是否滿(mǎn)足不接地系統(tǒng)的相位關(guān)系。即零序電壓超前零序電流90°時(shí)，選出線(xiàn)；反之，則選母線(xiàn)。
經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中，在發(fā)生單相接地時(shí)，消弧線(xiàn)圈會(huì)將一個(gè)電感電流疊加在故障點(diǎn)流過(guò)的電容電流上，使故障點(diǎn)的電容電流被補(bǔ)償，因此接地線(xiàn)路的基波零序電流方向和非接地線(xiàn)路的基波零序電流方向相同，不能用零序電流方向來(lái)判斷接地線(xiàn)路。用零序電流5次諧波分量的大小和方向來(lái)判斷接地線(xiàn)路，由于其值較小，選線(xiàn)結(jié)果也不理想，本裝置采用線(xiàn)路有功功率大小來(lái)判斷故障。在非故障線(xiàn)路上，由于消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償作用，使其電流很小，有功功率損耗也很小。而故障線(xiàn)路一般呈金屬性接地，接地電流在消弧線(xiàn)圈內(nèi)部阻抗和線(xiàn)路阻抗存在的情況下，產(chǎn)生較大的有功功率損耗。故本裝置以有功功率損耗的大小來(lái)作為接地選線(xiàn)的依據(jù)。
該裝置具體選線(xiàn)方法如下：
裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)所有在線(xiàn)的PT開(kāi)口三角電壓，即母線(xiàn)零序電壓，和各段母線(xiàn)上所帶出線(xiàn)的零序電流，當(dāng)某一段母線(xiàn)電壓大于故障啟動(dòng)電壓時(shí)，隨即檢測(cè)其上所帶出線(xiàn)的零序電流的大小和與零序電壓之間夾角，計(jì)算其產(chǎn)生的有功功率，如下公式：
式中T為積分周期。
有功功率損耗計(jì)算如下：
式中：Ps為線(xiàn)路總的有功功率損耗，也即本裝置要設(shè)定的值；
K為線(xiàn)路有功功率損耗的可靠系數(shù)，通常K=0.8～1.0；
PL為消弧線(xiàn)圈的有功功率損耗值，由消弧線(xiàn)圈廠(chǎng)家提供，通常小于100W。
因?yàn)橹行渣c(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時(shí)，其出線(xiàn)電流和母線(xiàn)電壓的相位關(guān)系與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的相位關(guān)系相同，只是由于中性點(diǎn)電阻的存在，使得中性點(diǎn)的電壓偏移與不接地系統(tǒng)略有差別。裝置通過(guò)內(nèi)部軟件進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得其在中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)中也有很高的選線(xiàn)準(zhǔn)確率。