摘要：低成本低功耗測(cè)試單相接地系統(tǒng)主要是根據(jù)目前10kV輸電線路的單相接地研究的成果，利用單片機(jī)的低成本低功耗優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出來(lái)的判斷線路是否發(fā)生單相接地的系統(tǒng)。本文主要論述該系統(tǒng)的合理性和可推廣性，闡述了該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)理論依據(jù)以及軟硬件的處理方案。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗嘟拥?；單片機(jī)；低功耗；低成本

0 引言
    目前全國(guó)普遍在變電所采用小電流接地選線裝置，現(xiàn)有的小電流接地選線裝置的傳感環(huán)節(jié)僅僅是零序電流，選線的特征量很小，測(cè)量數(shù)值不穩(wěn)定，所選用的處理器為DSP，硬件成本高、功耗大。本系統(tǒng)分布在各條線路上，以各條線路上的零序電流作為啟動(dòng)值，再通過(guò)測(cè)量各條線路上的零序功率方向，進(jìn)行單相接地保護(hù)，選用低成本低功耗單片機(jī)作為主處理單元，較好地完成單相接地測(cè)試功能。該系統(tǒng)具有實(shí)用性，可廣泛推廣。

1 判斷單相接地的原理
    中性點(diǎn)不接10kV配電系統(tǒng)，發(fā)生單相接地時(shí)，故障相電壓為0，非故障相對(duì)地電壓升高到相電壓的√3倍，即等于線電壓；變壓器初級(jí)各相間的電壓大小和相位仍然不變，變壓器初級(jí)三相系統(tǒng)的平衡仍然保持；變壓器次級(jí)各相對(duì)地電壓發(fā)生變化。正常運(yùn)行時(shí)和A相接地的時(shí)候相量圖1所示。

   正常運(yùn)行時(shí)， Ua=Ub=Uc=5．773 k V，Uab=Ubc=Uca=10kV，B相滯后A相120°，C相滯后B相120°，零序電壓U0≈0(實(shí)際線路中三相電壓不可能完全保持平衡)。
    當(dāng)A相完全接地時(shí)，Ua=0，Ub=Uc=1 0kV，Uab=Ubc=Uca=10kV，C相滯后B相60°，零序電壓3U0=Ub*cos30°+Uc*cos30°=17．32kV，當(dāng)A相不完全接地時(shí)，3U0<17．32kV。由于實(shí)際線路中三相電壓不可能完全保持平衡，但也不應(yīng)偏差太大。

2 零序電流基波IO作為保護(hù)啟動(dòng)值
    對(duì)于中心點(diǎn)不接地和經(jīng)電阻接地的系統(tǒng)，非故障線路零序電流的大小等于本線路的接地電容電流，其電容性的無(wú)功功率由母線指向線路；故障線路零序電流的大小等于所有非故障線路的零序電流之和，也就是所有非故障線路的接地電容電流之和，其電容性的無(wú)功功率由線路指向母線。
    由于接地電容電流與線路長(zhǎng)度密切相關(guān)，實(shí)際線路中所有線路長(zhǎng)度之和及各條分支線路的長(zhǎng)度不一樣，對(duì)于同樣大小的接地電容電流，有些可能已經(jīng)是所有線路的接地電容電流之和(故障電流)，有些只是本條線路的接地電容電流(非故障電流)。有些線路擴(kuò)容后或改建后，接地電容電流之和(故障電流)還會(huì)發(fā)生變化。但所有線路的接地電容電流之和(故障電流)總歸應(yīng)該大些，所以單相接地保護(hù)中還是將零序電流數(shù)值作為保護(hù)啟動(dòng)值，還需要進(jìn)一步針對(duì)故障相進(jìn)行判斷。

3 零序基波功率方向作為判斷依據(jù)
    對(duì)于中心點(diǎn)不接地和經(jīng)電阻接地的系統(tǒng)，非故障線路的零序電流IO超前其零序電壓U0 90°；故障線路零序電流IO滯后其零序電壓U0 90°，據(jù)此可以判斷出故障線路。xx斷路器在單相接地保護(hù)投入的情況下會(huì)保護(hù)跳閘。如果單相接地通訊告警允許，不管單相接地保護(hù)是否投入，本系統(tǒng)所在斷路器控制器中會(huì)通過(guò)GSM發(fā)出單相接地告警信號(hào)到指定的手機(jī)上。[!--empirenews.page--]

4 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
    系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖2所示。

    本系統(tǒng)主處理器采用低功耗8位單片機(jī)STC11F60XE，內(nèi)部存儲(chǔ)器FLASH 60kB，EEPROM 1kB，具有高速、高可靠、低功耗、超低價(jià)、無(wú)法解密、強(qiáng)抗靜電等一系列特點(diǎn)，特別適合用于單相接地系統(tǒng)。

5 數(shù)據(jù)處理
    本系統(tǒng)主支程序流程圖如圖3所示。
    本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)軟件。由于發(fā)生單相接地時(shí)，系統(tǒng)允許繼續(xù)運(yùn)行2小時(shí)，所以不像過(guò)流保護(hù)那么需要快速反應(yīng)。同時(shí)可以節(jié)省下時(shí)間處理其他問(wèn)題。該系統(tǒng)采樣速率為每周波64點(diǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)
    本系統(tǒng)作為本公司智能高壓真空永磁斷路器中控制器的一部分用于單相接地檢測(cè)告警以及執(zhí)行出口，自產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行以來(lái)，表現(xiàn)良好。在對(duì)其使用繼電測(cè)試保護(hù)儀進(jìn)行測(cè)試中，完全可以按要求進(jìn)行動(dòng)作。該產(chǎn)品成本低廉、操作方便、適合于推廣。