朱育熹 張堅俊 謝增蔚

1 背景介紹

中性點經消弧線圈并聯小電阻接地方式也稱智能多模接地方式，是中性點消弧線圈接地方式的升級。該方式兼具傳統消弧線圈接地和小電阻接地的優點并避免其缺點，是一種綜合性能良好的接地系統，在電網中具有廣闊的應用前景。

智能多模接地系統中的小電阻及電阻投切開關對成套系統發揮效用具有重要的影響，但實際應用及相關技術規范都沒有對其工況監測提出要求，存在以下問題：無法有效監視小電阻工況，電阻阻值、溫度等參數不可知；無法有效監視高壓接觸器工況，接觸器失靈拒動、誤合后拒分等情況無法獲知，可能導致越級跳閘，造成用戶失電等后果。為此，需要在智能多模接地系統中研制配套可控電阻多功能監視器，提高成套系統的可靠性和安全性。

2 可控電阻多功能監視器功能設計

可控電阻多功能監視器應具有以下功能。

（1）實時測量電阻溫度、電流。

（2）定期測量電阻阻值。

（3）記錄接地時刻及電阻狀態：記錄接地開始和結束的時間、溫度、電流等信息。

（4）小電阻投退狀態。

（5）接觸器故障告警。

（6）小電阻故障告警。

深圳特區的金融市場已經初具規模，銀行業的綜合實力不斷增強，證券業、保險業持續健康發展，上市公司數量不斷增加，在監督管理方面，也建立了相應的行業協會來對彼此進行監督,深圳特區的金融體系功能在全國范圍內已經算是較為完備。

（7）通信功能：實時測量值和故障信息能通過遠方通信進行讀取。

3 可控電阻多功能監視器模塊設計

根據可控電阻監視器功能要求，其模塊應包括以下部分：模擬量輸入、狀態量輸入、開關量輸入、顯示、通信等部分。其構成原理示意圖如圖1所示。

圖1 可控電阻多功能監視器模塊構成原理示意圖

外部電流及電壓輸入經隔離互感器隔離變換后，由低通濾波器輸入模數變換器，DSP經采樣數字處理后，構成各種保護繼電器，并計算各種遙測量。外部開關量輸入經光電隔離送DSP處理后，發出各種遙信及遙控信號。

I0、U0輸入為模擬量輸入，I0零序電流輸入用來監視電阻電流，零序電流用專用零序電流互感器接入。使用紅外測溫探頭實時監測電阻溫度，對溫度變化反應速度快。

（1）CPU系統

CPU系統由高性能的32位DSP處理器和大容量的RAM及Flash構成，具有極強的數據處理及記錄能力，可記錄的事件數不少于255條，設置專門的EEPROM存儲器保存保護定值等運行配置信息，裝置掉電后均不會丟失，有關數據（系統參數等）在失電情況下可保存十年以上。

（2）數據采集系統

數據采集系統由高可靠性的14位精度的A/D轉換器及濾波回路組成，完整保存各模擬輸入信號的幅值和相角信息，具有轉換速度快、采樣偏差小、功耗小及穩定性好等特點。本裝置的采樣回路無可調整元件，也不需要在現場調整，具備高度的可靠性。

（3）開關量輸入與輸出

設置路外開入量采集回路，開入量采集回路經過專門的濾波抗干擾電路處理，大大提高了可靠性，開入量由裝置提供的專用+24V電源提供輸入電平。裝置提供12路24V開關量輸出，具體功能可由擁護根據需要定義。

（4）通信部分

具有兩路獨立RS485通信口，支持MODBUS通信協議，實現信息的上傳和下發。

（5）時鐘回路

插件內設置了硬件時鐘回路，采用的時鐘芯片精度高，并配有電池以掉電保持。

（6）顯示部分

采用64×128點陣式大屏幕液晶，所有被測量和參數均能通過液晶顯示。

4 軟件系統設計

4.1 溫度、電流量采集原理

首先要初始化A/D轉換模塊，然后等待中斷，當產生中斷后處理采集到的模擬信號，為了確保轉換精度應多次取值求平均，將其轉換結果放在結果寄存器的高12位上，最后將處理后的溫度值送到LCD上顯示。系統設計原理框圖如圖2所示。

圖2 模擬量采集原理框圖

4.2 電阻故障、高壓接觸器故障判斷原理

電阻故障：定時監測的電阻值偏差超過20%時報電阻故障；接地故障時，電流值偏差理論值超過20%時報電阻故障。

高壓接觸器故障：發合閘指令后不能有效合閘、發跳閘指令后不能有效分閘均判斷為高壓接觸器故障。

4.3 軟件系統流程圖

軟件系統流程圖如圖3所示。

5 試驗及應用

基于以上研制的KGRM型可控電阻多功能監視器，通過完整試驗證明，該監視儀功能齊全，同時抗干擾性能良好。溫度測量分辨率0.1℃，測溫控制誤差≤±1℃，電流測量誤差≤2%，阻值測量誤差≤5%。經過在變電站智能多模接地系統上試用表明，該監視儀能實時監控電阻和高壓接觸器工況，有異常時快速告警，信號通過通訊遠傳集控運維中心，實現了對可控電阻的有效監控，有力保障了智能多模接地系統的可靠運行。

圖3 軟件系統流程圖

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