[实用新型]一种基于电能计量芯片技术的高精度智能接地选线设备

说明书

技术领域：

本实用新型涉及配电网小电流接地选线测控技术，也涉及电能计量芯片技术与接地选线技术相交融的边缘技术领域。 

背景技术：

小电流接地系统的选线问题一直是国内外电力系统的一个古老而不成熟的技术难题。单相接地后准确检出故障线路并迅速排除故障，对日益庞大的电力系统安全运行、提高供电可靠性和节能起着非常重要的作用。 

我国3KV-66KV配电网及部分400V-3KV配电网一般采用小电流接地方式既中性点非有效接地系统(NUGS)，包括中性点不接地系统(NUS)、中性点经电阻接地系统(NRS)和中性点经消弧线圈接地系统(NES，又称为谐振接地系统)。小电流接地系统的优点是单相接地电流较小，单相接地时不形成短路回路，多数情况下能够自动熄弧并恢复绝缘。我国电力系统规程规定小电流系统发生接地故障后可继续运行1～2小时。但是发生永久性接地故障时，非故障相电压升高，长时间的接地运行，极易形成相间接地短路，弧光接地还会引起全系统过电压，危害电网绝缘。 

国外对小电流接地保护的研究重点和处理方式各不相同。美国电网中性点主要采用电阻接地方式，利用零序过电流保护瞬间切除故障线路，但故障跳闸仅用于中性点经低阻接地系统，对高阻接地系统，接地时仅有报警功能。法国过去以地电阻接地方式居多，利用零序过电流原理实现接地故障保护，随着城市电缆线路的不断投入，电容电流迅速增大，已开始采用自动调谐的消弧线圈以补偿电容电流，并为解决此种系统的接地选线问题，提出了利用Prony方法和小波变换以提取故障暂态信号中的信息(如频率、幅值、相位)以区分故障与非故障线路的保护方案。挪威一公司采用测量零序电压与零序电流空间电场和磁场相位的方法，研制了一种悬挂式接地故障指示器，分段悬挂在线路和分叉点上。加拿大一公司研制的微机式接地故障继电器也采用了零序过电流的保护原理，其软件算法部分采用了沃尔什函数，以提高计算接地故障电流有效值的速度。国外还有将人工神经网络及专家系统方法应用于保护的文献。 

我国从50年代就开始了对接地选线保护原理和装置的研究，并相继推出了几代产品。目前国内的选线装置主要基于零序电流原理、零序功率方向原理、首半波原理、谐波电流方向原理和“信号注入法”原理。在选线方案上，除常规的绝对定值保护方案外，还有群体比幅比相方案，最大Isinφ或Δ(Isinφ)方案等。上世纪80年代，微机的出现给小电流接地选 线研制提供了硬件条件，90年代初掀起了“小电流接地选线技术”的应用高潮，市场上生产各类型选线装置的厂家很多。接地选线保护装置曾在现场得到了广泛应用，为保证电网的安全运行起到了积极的作用。但是90年代后期又陷入了低潮，约有80％～90％的厂家选线装置因选线效果不佳退出了生产。 

国内外对NUGS单相接地故障的相关理论研究已经比较深入，选线技术在理论方法上已经比较丰富，提出很多基于不同故障特征量的选线判据。但由于种种因素，国内国外整体行业的小电流接地选线产品在实际应用中仍然表现无法令人满意，准确率低、误动、拒动现象经常发生。小电流接地系统单相接地故障选线问题仍是困扰配电网运行的难题，制约着配电网自动化的快速发展。 

针对接地选线技术行业面临的问题，国内外技术界普遍认为选线技术在理论研究和原理上已经比较丰富成熟；小电流接地选线应用的最大问题是微弱信号的检测处理以及可靠性问题，主要是装置及测量系统相关硬件对电气量的采集不够灵敏，影响了小接地电流选线装置的作用；各种单一原理算法或简单机械组合具有局限性，不能在复杂接地情况下准确判断出故障线路。