6kV滨南电网接地故障自动定位研究

1、6kv滨南电网接地故障自动定位研究摘要：滨南电网采用的中性点中性点不接地。当单相接地故障发牛后， 三相线电压依然对称，系统可保持1-2小时的运行时间。而带来的问 题是非故障相的对地电压却变为原来的的倍，其绝缘可能在长期运行 时被损坏，使故障进一步加剧。因此，快速确定故障点和故障线路就 显得非常重要。基于信号注入法的原理，本文提出了一种配电网单相接地故障的 自动定位系统，并研发了相应的自动定位的软件系统和硬件设备。通 过上位机软件和探测装置系统间的可靠通信，实现了配电网单相接地 故障的准确定位，解决了传统信号注入法固有的定位自动化程度不高 的问题。关 键 词：单相接地故障；信号注入；白动定位1背

2、景近年来，检测单相接地故障技术有了巨大的进步，国内外都有一些研究成果。 但到目前为止，大多数研究限于理论方法，并没有多少实用的接地故障定位方法 t2o目前实际使用的检测方法是基于注入法的单相接地故障定位方法。基于注入 法的接地故障定位方法虽定位较准确，但是在自动化程度方面需要进一步完善， 还存在诸多问题。因此，继续研究电网单相接地故障自动定位技术在现实中有着 重要的意义。2.信号注入法的基本原理在系统故障时向系统注入信号电流是信号注入法的基本原理，故障定位和选 线则是通过注入信号特征和路径的检测、跟踪来实现，是目前在屮低压电网屮检测单相接地故障一种行之有效的方法。慕于信号注入法原理实现的接地故

3、障的自 动定位系统由通信系统、信号探测装置和监控主机三部分构成，监控主机和信号 探测装置之间的通信由通信系统实现。在小电流接地系统中，负荷中性点和电源均不接地，经过设备的对地耦合电 容整个系统与大地连接。三相电压在正常运行情况下均为正常对称相电压，二 次侧电压分别为。如果a相发生接地故障吋，a相对地电 压为零，b、c相对地电压在升高为相电压的命倍，相应的对地电容电流也增大 为的倍，相对于故障前三相负荷电流对称没有变化，而三相的线电压仍然是对 称的。因此故障判别并对故障相别进行判断可以通过检测系统电压变化得到，但 对于特征不是很明显的故障电流，故障区段和故障线路很难仅仅依靠故障特征量 判别出来。

4、为了解决这一问题提出了信号注入法，图2-1所示为其原理示意图。图2-1信号注入法原理示意图线路i线路n3.接地故障自动定位装置软硬件设计3. 1总体设计方案整个装置采用嵌入机柜方式安装，包括交流采样单元、交直流转换单元、管 理cpu单元等3个插件。如图3-1所示。uaubucia-电压变换器电流变换器电压信号形成电流电压信号输出跟随器液晶显示模按键处理模块串行通信模块管理cpuupsd3334d7日历时钟模块开关量输入、输出模块图31检测装置功能框图3. 2系统硬件模块设计为满足实时通信、数据采集与处理的要求，木装置选用atmegalg, ad转换 选用12位或以上的adc,配合其他外围设备，

5、可以实现与主机之间的通信和参 数设定。3. 2.1 cpu控制模块单片机atmegal6集成了 psd模块，该单片机晶振频率最高可达40mhz；拥 有sk的后备电池可选的sram以及32k和256k两块flash； psd模块具有cpld 和dpld功能，其中存储器译码可以采用dpld,而cpld可以实现小规模的时序 逻辑和组合逻辑，它提供了 16个宏单元和3000多个门电路，有4种工作模式可 以选择。i/o 口资源的分配：同步串口占用p1 口，可以与ad转换接口；输出控制 信号和rs-232通信用p3 口；开关量的输出和485通信用p4 口；键盘的输入用 pa 口。3. 2. 2交流采样三路

6、相电流与三路相电压，共有六路信号需要采集，并对采样精度的耍求高, 所以选择了一款12位具有8路双端模拟输入的ad转换器。参考电压为+5v时， 其精度能达到0. 00122v,系统设计的需要完全可满足。3. 2. 3交直流转换模块经过现场的tv和ta变换后检测装置安装处相电流和相电压信号必须经过转 换才能输入到电压电流变送板。可以选择2. 5v. 5v和10v三个幅值用于adc的 内部参考电压vref,最大的输入范阖选择为士 12v,因此变送板传送到ad的电 压不可以超过士 12vo3. 3系统软件设计系统初始化和主循环程序的两个部分。系统启动后，完成自动检测以及cpu 的初始化工作。需不需要进

7、行串口通信、有没有按键操作以及检测系统有无故障 等通过主循环以查询的方式实现。3. 3. 1初始化模块对装置中各模块进行初始化，如单片机、液晶显示器端口等。在cpu的定时器有四种工作方式，功能儿乎完全相同。定时器0本装置中使 用工作方式1。由于用其进行延迟操作，所以配置起工作在定时方式，写入初始 数值到tlo、tho中始化。通过管脚设置完成其他输入输岀控制的初始化设置，液晶的初始化通过 t6963c控制器的控制指令来完成，比如显示字符的字体选择、窗口的宽度（行） 以及液晶显示窗口的长度（列）等。3.3.2自检模块自检就是检验所有设备工作是否正常。通过写入特定数据到要检测部位，然 后再读取输出数

8、据，比较两次数据的结果，就可判断是否工作正常。3. 3. 3数据采集模块tv和ta來的6路模拟量由采集模块负责采集，定时器2正常工作时的时间 设定为ims,有最高优先级，屮断一次时间为1ms, ad开始采样由其控制。3. 3. 4故障判断与处理模块装置主要在中断中完成故障判断和处理。时刻采集数据，当超过规定的定值 后，启动中断，进入故障处理程序。若故障处理完成后电压全部恢复，故障标志 位清除，灭故障灯。具体工作流程如图3-2所示。图错误!文档中没有指定样式的文字。5故障判断与处理模块流程图3. 3. 5串口通信模块检测装置与主机通信可以同时兼容rs232/485两种方式，与主机进行通信按 照约

9、定的通信规约；与继电保护设备通信采用接口标准iec60850-5-103o rs485 和rs232共存。只有在故障发牛时，上报给主机检测装置检测的故障信息。4. 总结本文基于传统人工信号注入法，开发了滨南电网接地故障自动定位系统，系 统由在线路沿线安装的终端检测装置、监控主机和系统应用软件组成。经过反 复实验，确定注入信号频率在为fsig=222iiz,从电压互感器二次侧注入为注入方 式，信号的检测使用专用信号探测器，解决了接地故障在小电流接地系统屮的自 动定位问题。参考文献1 桑在中，潘贞存，李磊，张慧芬 “s注入法”选线定位原理及应用j.中国电力，1997(30):44-45, 62.2 张慧芬.配电系统单相接地故障检测技术的研究.济南：山东人学.20063 戴军瑛.采