110kV變電站小電流接地檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)研究

王曉

摘 要：文章應(yīng)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(cè)裝置并入監(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)小電流接地故障進(jìn)行高效、科學(xué)的分析判斷和處理，較好地解決了小電流接地系統(tǒng)單相接地檢測(cè)的問(wèn)題。蘇鋼110 kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)小電流接地監(jiān)測(cè)高速、準(zhǔn)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(wèn)題，改變了原來(lái)逐一分路切除查找，縮短了故障的查找時(shí)間，提高了蘇鋼電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：小電流接地：零序諧波電流：檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

蘇鋼是一個(gè)中型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，供電系統(tǒng)110 kV蘇鋼變電所二條110kV架空線專(zhuān)線供電，二臺(tái)20000 kAV， 110kV，6kV，形成了一個(gè)以110kV變電站為中心，由24條電力電纜輸送到各分廠并通過(guò)6kV總配電站與自備電站聯(lián)網(wǎng)（發(fā)電量占全廠負(fù)荷1/4）是一個(gè)雙電源供電的復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)。隨著蘇鋼生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，用電負(fù)荷劇增（目前廠平均負(fù)荷在25000kW左右）。特別是一些大容量沖擊負(fù)荷電氣設(shè)備投運(yùn)，高壓電、大電流給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)相當(dāng)大的壓力，給電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行提出了更高的要求。對(duì)于如此情況，我們必須加強(qiáng)對(duì)11kV總降站、6kV配電所、自備電廠的運(yùn)用管理，確保鋼鐵生產(chǎn)的電力供應(yīng)。對(duì)于這樣一個(gè)復(fù)雜的電網(wǎng)，由于發(fā)、供、配的功能各異和用電負(fù)荷的重大差異等特殊原因，提高電網(wǎng)安全和供電質(zhì)量顯得尤為重要，使其經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行，向分廠提供高質(zhì)量可靠電能是重要任務(wù)。為此，我們建立了以10kV變電站為中心監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控供電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

蘇鋼集團(tuán)110kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)中一個(gè)功能就是小電流接地檢測(cè)。在電力系統(tǒng)中，把中性點(diǎn)不接地，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地系統(tǒng)統(tǒng)稱為“小電流接地系統(tǒng)”。在該系統(tǒng)中絕大多數(shù)故障為單相接地，過(guò)去常規(guī)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(shí)非故障相電壓升高，若查找處理不及時(shí)，就容易引起故障擴(kuò)大。

常用的小電流接地檢測(cè)方法有，應(yīng)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(yùn)行方式、線路增減、長(zhǎng)短線懸殊和過(guò)流電阻的影響，使用效果不理想，特別是應(yīng)用十分廣泛的架空線的檢測(cè)還是空白。

在110kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)的小電流接地檢測(cè)中，應(yīng)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(tǒng)單相接地檢測(cè)的問(wèn)題。特別對(duì)永久性接地故障正確判斷率很高。

1 工作原理

當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，電網(wǎng)就會(huì)出現(xiàn)零序電壓，故障相和非故障相均出現(xiàn)零序電壓。110kV變電站的二十四路出線系統(tǒng)是無(wú)消弧線圈系統(tǒng)，這樣就會(huì)出現(xiàn)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(cè)提供了有利的依據(jù)，系統(tǒng)檢測(cè)裝置和檢測(cè)到零序電壓后啟動(dòng)，根據(jù)各線路零序諧波電流方向和大小來(lái)判斷故障線路。同時(shí)，我們注意到，系統(tǒng)中若發(fā)生鐵磁諧振后，也會(huì)出現(xiàn)零序電壓，這樣就會(huì)誤啟動(dòng)檢測(cè)裝置，因此，只根據(jù)零序電壓的有無(wú)來(lái)判斷是否出現(xiàn)接地故障會(huì)發(fā)生誤判，為此系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)，還根據(jù)零序電壓的頻率和幅值對(duì)接地和鐵磁諧振加以區(qū)分，發(fā)生鐵磁諧振時(shí)通過(guò)可控硅導(dǎo)通予以消磁，避免了誤判。

小電流接地檢測(cè)邏輯框如圖1所示。通過(guò)零序電流互感器對(duì)檢測(cè)線路進(jìn)行信號(hào)采集，經(jīng)CT變比匹配后的交流信號(hào)再通過(guò)低通濾波、衰減和保護(hù)電路變得穩(wěn)定、可靠，這些采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)管理后相應(yīng)有序輸出到運(yùn)放電路放大，再到采樣保持電路，同樣模數(shù)轉(zhuǎn)換（Analogue-to-Digital Conversion，A/D）電路根據(jù)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路。

傳來(lái)的地址信息碼和采樣保持電路傳來(lái)的信息碼合并處理后，將信號(hào)由數(shù)據(jù)總線送入CPU，經(jīng)片選后的信號(hào)供后級(jí)RAM和EPROM等存儲(chǔ)器單元使用，發(fā)生接地故障分析信號(hào)，推動(dòng)報(bào)警電路，發(fā)生報(bào)警。

該裝置具有判斷迅速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但由于用數(shù)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(jiān)控系統(tǒng)中，就充分利用其優(yōu)點(diǎn)，將該裝置并入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，將其編碼規(guī)律轉(zhuǎn)換成相應(yīng)二進(jìn)制代碼，通過(guò)接口輸入到系統(tǒng)計(jì)算，再轉(zhuǎn)換成直觀的文字、圖形信息來(lái)顯示。通過(guò)與系統(tǒng)其他信息的綜合，對(duì)事故的分析、判斷、處理更為科學(xué)有效。小電流檢測(cè)系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)連接的邏輯框如圖2所示。

通過(guò)零序電流、電壓采集板，采集到所需檢測(cè)線蹄的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)小電流接地檢測(cè)裝分析、處理后由并行接口將結(jié)果反映給裝身的結(jié)果顯示電路和報(bào)警電路，同時(shí)也通過(guò)并行接口將開(kāi)關(guān)量輸入到系統(tǒng)主機(jī)中，主機(jī)把接收到的信息代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的文字、圖形倌息，通過(guò)顯示器CBT直挾顯示出接地故障線路名稱、時(shí)間等，可和程序中提供的其他信息對(duì)事故進(jìn)行更為直觀、科學(xué)有效的綜合分析、判斷和處理。主機(jī)充足的貯存空間，使得事故的各項(xiàng)信息的長(zhǎng)期保存輕而易舉，隨時(shí)可供調(diào)用，打出所需的信息。主系統(tǒng)同時(shí)也發(fā)生報(bào)警指令，驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出聲光報(bào)警。

2 檢測(cè)特點(diǎn)

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(wèn)題，又避免了特短線路零序電流很小貳引起的誤差，對(duì)電流通道的精度要求不高。 速度快、精度高，利用數(shù)據(jù)處理的快速能力和主系統(tǒng)主機(jī)的連接，在2-3 s既可作準(zhǔn)確判斷，通過(guò)顯示器顯示詳盡的文字、圖形信息，又可區(qū)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(tǒng)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(qiáng)，能夠?qū)?nèi)部RAM，EPROM等存貯器，工頻同步，零點(diǎn)進(jìn)行自檢并自調(diào)試。

3結(jié)語(yǔ)

蘇鋼110kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)小電流接地監(jiān)測(cè)的高速、準(zhǔn)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(wèn)題，改變了原來(lái)逐一分路切除查找的方法，縮短了故障的查找時(shí)間，提高了蘇鋼電網(wǎng)系統(tǒng)的安全可靠性，并且改變過(guò)去發(fā)生故障后的搶修，在故障發(fā)生之前就檢測(cè)出來(lái)把隱患排除，大大提高了蘇鋼電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，大幅減少了對(duì)生產(chǎn)的影響，企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。