大斗沟接地故障线路识别装置设计应用

1、-1 科技成果验收申请表成果名称接地故障线路识别装置的设计与应用研究起始时间2021年6月10月完成单位大斗沟煤业公司电讯队申请验收单位大斗沟煤业公司联系人王贞龙联系7069346申请时间任务来源其它成果是否否容简介立项原因：我矿6KV线路的上级主变中性点为非有效接地，故我矿地面供电系统属小电流接地系统。小电流接地系统极易发生单相接地的非对称短路故障。根据故障类型统计，小电流接地系统配电线路发生的单相接地故障多达80%以上。当系统发生单相接地故障后，各相的线电压升高，此时带故障运行极易产生弧光接地和相间闪络，形成两相接地，甚至造成多条线路的故障，并损坏用电设备，扩大事故围。所以当系统发生单相接

2、地故障后，应尽快找到并切除故障线路，以保障非故障线路的平安正常运行。由于我矿一风井变电所并没有接地故障的检测和选线装置，每次发生单相及非对称接地故障后，只能由上级变电所通知一风井变电所有线路发生了接地，然后我们再一路线一路线的拉、合闸来看电压值，用排除法确定终究是哪趟线路发生了接地故障。这种原始的操作方法不仅浪费了排除故障的时间，而且极易引起用电设备和其他线路的故障。频繁的拉合闸，工作量大，操作繁琐，也极易发生误操作。所以设计并使用接地选线装置，对于我矿地面供电系统的平安可靠运行是极有必要的。成果容：根据小电流供电系统接地后，故障线路会产生零序电压和零序电流的原理及其零序分量的特点，自行设计了

3、一套能准确选择接地故障线路的装置，该装置由信号检测模块、信号处理模块和动作模块三局部构成。信号检测模块由变电所两段母线的三相五柱式电压互感器和各线路零序电流互感器组成，当供电系统中有线路发生接地故障后，信号检测模块负责收集线路中产生的零序电压和零序电流。信号处理模块由中间继电器、信号放大电路、全波整流电路、低通滤波电路、ADC0809数/模转换电路、ATS89C52单片机芯片等器件和电路组成的一套单片机系统。该信号处理模块的作用是结合微型计算机原理对单片机系统进展C语言编程，然后根据故障线路中零序电压、零序电流分量的特点，对所收集的零序分量进展程序化的信号处理。动作模块由信号指示灯和蜂鸣器组成

4、，当供电系统中有线路接地时，蜂鸣器鸣响，同时，对应线路的指示灯点亮，指示故障线路的线号。该套接地选线装置只动作于选线信号，不动作于跳闸。创新点：利用故障线路的零序电流分量最大的特点，应用微型计算机原理及C语言编程，对零序电流信号进展模/数转换后，通过单片机系统进展数字信号的程序化处理来识别供电系统中接地故障线路。C语言编程中，对零序电流分量的算法采用先减去基值，再比拟幅值的方法，有效的排除了线路中杂波电流的干扰，保证了选线信号的准确性。经济社会效益：该套电气自动化装置，增加了我矿现有供电设备的自动化程度，大量节省了发现、处理故障的时间，改变了以往处理同类故障时繁琐的操作过程，以防止出现误操作和

5、故障围的进一步扩大、升级，节省了同类成套设备的购置资金20余万元。申 请 验 收 单 位 意 见 领导签字： 单位盖章：组 织 验 收 单 位 初 审 意 见 盖章大斗沟煤业公司科技成果经济社会效益鉴定表项 目 名 称接地故障线路识别装置的设计与应用工程完成单位大斗沟煤业公司电讯队工程完成参与人云胜、邹冬凯、梁峰、贺丽、罗梅青经济社会效益：该套接地故障线路识别装置安装后经过测试，能准确判断并识别出存在接地故障的线路，投入使用后运行正常，为我矿地面供电系统接地故障线路的判断和识别提供了准确的依据。这套装置的使用改变了我矿供电线路出现故障接地后传统的"拉负荷的繁琐操作方式，减少了出现误操

6、作的几率，同时节省了判断和处理故障线路的时间，防止了事故围的扩大和升级。该套装置节省了同类成套设备的购置费用约20万元。 财务科盖章 年 月 日财务负责人 年 月 日2编号61接地故障线路识别装置的设计与应用一、立项原因我公司地面6KV供电系统的上级主变压器中性点为非有效接地，从接地系统划分，该供电系统属小电流接地系统。由于小电流接地系统并无有效接地点，故而极易发生单相接地的非对称短路故障。根据故障类型统计，小电流接地系统配电线路发生的单相接地故障占故障总数的80%以上。当系统发生单相接地故障后，各相的线电压升高为原来的倍，此时带故障运行，会对整个系统的绝缘造成很大冲击，极易产生弧光接地和相间

7、闪络，形成两相接地，甚至造成多条线路的故障，并损坏用电设备，扩大事故围。所以当系统发生单相接地故障后，应尽快找到并切除故障线路，以保障非故障线路的平安正常运行。由于我矿一风井变电所并没有接地故障的检测和选线装置，每次发生单相及非对称接地故障后，只能由上级变电所通知一风井变电所存在线路接地，然后我们再一路馈线一路馈线的拉、合闸来看线路的电压值是否恢复正常，用排除法确定终究是哪趟线路发生了接地故障。这种原始的操作方法不仅浪费了排除故障的时间，而且极易引起用电设备和其他线路的故障。频繁的拉合闸，工作量大，操作繁琐，也极易发生误操作。所以设计并使用接地选线装置，对于我矿地面供电系统的平安可靠运行是极有

8、必要的。二、革新容及创新点根据小电流接地系统发生单相接地后，故障线路会产生零序电压和零序电流的原理及发生故障的线路中的零序电流最大的特点，自行设计了一套能准确选择接地故障线路的装置，该装置由信号检测模块、信号处理模块和动作模块三局部构成，信号检测模块为该微机监控系统的二次接线设计，信号处理模块及动作模块构成了该微机监控系统的硬件电路。微机监控系统的二次接线图见下列图1-1所示，由变电所6KV母线及线路上的测量互感器组成了测量元件。其中，母线三相五柱式电压互感器的开口三角形为零序电压测量出口，外接中间继电器构成动作元件；线路上的零序电流互感器为零序电流I1的测量出口，外接放大、整流、滤波电路，为

9、信号处理作准备。图1-1 微机监控系统二次接线图微机监控系统的硬件电路见下列图1-2所示，由信号放大器、全波整流电路、低通滤波电路、ADC0809数/模转换电路、ATS89C52单片机芯片及其附属的功能电路组成。其中，主系统板为ATS89C52单片机系统，结合微型计算机原理对单片机系统进展C语言编程，然后根据故障线路中零序电压、零序电流分量的特点，对所收集的零序分量进展程序化的信号处理。图1-2 微机监控系统硬件电路由于单片机系统属微型计算机系统，需要输入相应的程序才能进展数据的程序化处理。在众多的程序语言中，C语言的可读性好，模块化功能强，故而在该系统中，我采用C语言进展模块化编程，并通过了

10、Protues软件和Keil C51软件的系统仿真，实现了计算机功能模拟化的成功。该单片机系统的C语言程序如下：*include <reg52.H>*define uchar unsigned char*define uint unsigned intsbit ALE=P04;sbit CLK=P03;sbit ST=P02;sbit OE=P01;sbit EOC=P00;uchar code td=0*00,0*01,0*02,0*03,0*04,0*05;uchar *6;void init();void delaynms(uint *);void ad0809();void

11、 main() init(); ad0809(); while(1);void init() TMOD=0*10; TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; EA=1; ET1=1; TR1=1;void t1 (void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; CLK=CLK;void delaynms(uint *) uint i; for(;*>0;*-) for(i=0;i<125;i+) ; void ad0809() uchar ma*; in

12、t i,j,m=0; for(i=0;i<6;i+) ST=0; OE=0; P2=tdi; delaynms(1); ALE=1; ST=1; delaynms(1); ALE=0; ST=0; while(EOC=0); OE=1; delaynms(1); *m=P3; m+; ma*=*0; for(j=1;j<6;j+) if(ma*<*j) ma*=*j; if(ma*=*0) P1=0*fe; else if(ma*=*1) P1=0*fd; else if(ma*=*2) P1=0*fb; else if(ma*=*3) P1=0*f7; else if(ma

13、*=*4) P1=0*ef; else P1=0*df;该系统的动作模块由微机监控系统硬件电路中的信号指示灯和二次接线中的蜂鸣器组成，当供电系统中有线路接地时，蜂鸣器鸣响，同时，对应线路的指示灯点亮，指示故障线路的线号，操作人员能根据线号直接拉开对应线路的负荷，解除故障线路的运行状态。该套接地选线装置动作于选线信号，不动作于跳闸,有效防止了错误信号时误动作的发生。三应用情况及社会经济效益该套接地故障线路识别装置安装后经过测试，能准确判断并识别出存在接地故障的线路，投入使用后运行正常，为我矿地面供电系统接地故障线路的判断和识别提供了准确的依据。这套装置的使用改变了我矿供电线路出现故障接地后传统的

14、"拉负荷的繁琐操作方式，减少了出现误操作的几率，同时节省了判断和处理故障线路的时间，防止了事故围的扩大和升级。该套装置节省了同类成套设备的购置费用约20万元。四总体性能指标与国外、集团公司其它单位技术的比拟由于供电线路在出现单相接地故障后，线路中的零序电流及零序电压幅值较小，加上线路中的杂波电流较多，使得市面上的各种零序保护装置灵敏性和准确性很差，无法实现功能性的保护，故而很少有变电所把零序保护装置投入使用的，即使是市面上销售的小电流接地选线的成套装置，其性能差异也很大，小电流接地选线装置的设计已经成为供电领域的一个专业课题。该套装置使用了微机保护监控系统的电气自动化原理，根据我矿一风井变电所的日常运行数据，自制了一套ATS89C52单片机系统，通过C语言程序设计，实现了接地故障选线的功能，具有独特性，在集团公司各单位属首次。该装置在安装调试期间，测试了各线路中杂波电流的数据，并在C语言编程中，通过程序实现了杂波电流的排除，有效保证了选线的准确性。目前集团公司已经投运行的变电所中，除了近几年新建成的变电所有购置类似的成套装置外，大局部还没有该项技术。五存在的问题及推广应用前景该套装置的核心部