深度剖析單片機(jī)和工控機(jī)型小電流接地選線裝置的原理區(qū)別

小電流接地選線裝置自誕生以來(lái)一直在被眾多廠家模仿，從微機(jī)小電流接地選線裝置研發(fā)成功以來(lái)，就有不少?gòu)S家開始批量生產(chǎn)，主要使用的原理還是剛問(wèn)世的單一方法，結(jié)構(gòu)也很簡(jiǎn)單，容易發(fā)生誤判。他們的優(yōu)勢(shì)就是價(jià)格便宜，容易占領(lǐng)市場(chǎng)，但是問(wèn)題很多，用戶使用后對(duì)產(chǎn)品失去信心。

普通單片機(jī)型小電流接地選線裝置主要的不足表現(xiàn)在以下方面：

1）硬件性能低微機(jī)選線裝置均采用8 位單片機(jī)或16 位單片機(jī)，數(shù)據(jù)處理速度低、程序存貯器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量小，因此只能采用一些簡(jiǎn)單算法。

2）軟件算法簡(jiǎn)單由于硬件性能低，一些先進(jìn)的算法和判據(jù)無(wú)法應(yīng)用，只能采用一些簡(jiǎn)單的算法。有些產(chǎn)品雖然采用了多種判據(jù)，但只是對(duì)判據(jù)機(jī)械羅列，并未綜合運(yùn)用，而每種判據(jù)都存在有局限性。

3）變電站運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí)，裝置不能適應(yīng)運(yùn)行方式的改變。

隨著工控機(jī)技術(shù)的發(fā)展，性能越來(lái)越高，應(yīng)用日益廣泛，工控機(jī)型小電流接地選線裝置應(yīng)運(yùn)而生。由小電流選線之父——華北電力大學(xué)楊以涵教授提出了史上最權(quán)威的小電流選線方法，即六種方法和兩種技術(shù)來(lái)進(jìn)行選線，自此選線判據(jù)不再只是單一的方法，針對(duì)任何復(fù)雜情況都能準(zhǔn)確選線，那么，單片機(jī)型小電流接地選線裝置和工控機(jī)型小電流接地選線裝置究竟在原理上有什么不同呢？下面將兩種小電流接地選線裝置使用的原理進(jìn)行對(duì)比：

微機(jī)小電流接地選線裝置工作原理

（1）功率方向法：采用判斷零序電流的功率方向來(lái)確定故障線路，該方法從原理上講就做不到100% 的準(zhǔn)確率，可能出現(xiàn)多判或一條都判斷不出的結(jié)果；

（2）諧波分析法：采用單相接地后零序穩(wěn)態(tài)信號(hào)的群體比幅比相法，由于比幅比相時(shí)，采用的是相對(duì)原理，因此這種方法從理論上講不存在死區(qū)，不受運(yùn)行方式及接地電阻的影響，可以做到100% 的準(zhǔn)確率，其選線方案的有效性已得到充分證明，但對(duì)于CT不平衡導(dǎo)致的零序電流，該方法不能有效解決；

（3）信號(hào)注入法：該方法雖接線簡(jiǎn)單，不需零序CT回路，但由于注入信號(hào)大小及方法的限制，一般主要用于10kV及以下電壓等級(jí)系統(tǒng)。另外，探頭的靈敏度和可靠性易受各種外界因素影響，造成誤判，對(duì)于綜自站及無(wú)人值守站的使用更有些不便。

工控機(jī)小電流接地選線裝置的工作原理

（1）智能群體比幅比相法

對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，比較母線的零序電壓和所有線路零序電流的幅值和相位，故障線路零序電流相位應(yīng)滯后零序電壓90°并與正常線路零序電流反相，若所有線路零序電流同相，則為母線接地。傳統(tǒng)比幅比相方法在信號(hào)處理、抗干擾和有效域方面存在一定的缺陷。智能型的比幅比相方法采用Butterworth數(shù)字濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效的數(shù)字濾波處理，提取出了更可靠的信號(hào)成分，提高了選線正確性。

（2）諧波比幅比相法

諧波比幅比相法的基本原理是：對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，諧波分量處于欠補(bǔ)償狀態(tài)。如果線路零序電流中含有豐富的諧波成分，則比較所有線路零序電流諧波分量的幅值與相位，故障線路零序電流幅值較大且相位應(yīng)與正常線路零序電流反相；若所有線路零序電流同相，則為母線接地。諧波選線方法采用有效的數(shù)字濾波手段，提取出能量最高的諧波頻帶范圍，避免了提取單一諧波頻率而導(dǎo)致的誤差。

（3）小波法

小波分析是一門現(xiàn)代信號(hào)處理理論與方法，它能有效地分析變化規(guī)律不確定和不穩(wěn)定的隨機(jī)信號(hào)，能夠從信號(hào)中提取到局部化的有用成分。

小波選線方法的優(yōu)點(diǎn)是：

第一、該方法對(duì)中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)都適用。

第二、該方法特別適應(yīng)于故障狀況復(fù)雜、故障波形雜亂的情況，這與穩(wěn)態(tài)量選線方法形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

（4） 首半波法

小電流接地電網(wǎng)單相接地故障產(chǎn)生的暫態(tài)電流雖然很復(fù)雜，但是發(fā)生故障的最初半個(gè)周波內(nèi)，一定滿足故障線路零序電流與正常線路零序電流極性相反的特點(diǎn)，因此可以通過(guò)比較首半波的零序電流極性進(jìn)行故障選線，該方法對(duì)中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)都適用。

（5）有功分量法、能量法

這兩種方法的原理相同，對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，消弧線圈只能補(bǔ)償零序電流的無(wú)功分量，不能補(bǔ)償零序電流的有功分量，因此故障線路的零序電流的有功分量與正常線路極性相反，可以用這個(gè)特點(diǎn)進(jìn)行選線。由于有功分量的含量較小，所以裝置采用零序電流與零序電壓的乘積，即零序能量來(lái)度量零序電流的有功分量，實(shí)際上是把有功分量進(jìn)行了累加，零序能量最大的線路就是故障線路。

（6）突變量選線方法

對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，我們研究認(rèn)為在所有選線方法中零序電流突變量法的適用范圍更廣、選線準(zhǔn)確性更高。這需要增加變量控制器裝置，在消弧線圈兩側(cè)并聯(lián)電抗器和真空開關(guān)，電抗值為600Ω，通過(guò)單相真空開關(guān)控制投切。正常運(yùn)行時(shí)并聯(lián)電抗不投入運(yùn)行，發(fā)生永久性接地故障后將并聯(lián)電抗短時(shí)投入，持續(xù)5－10秒再斷開，使零序電流發(fā)生5A的突變量(對(duì)應(yīng)于金屬性接地)，這個(gè)突變的電流只會(huì)在故障線路中體現(xiàn)出來(lái)。因此利用這個(gè)投、切兩次操作故障線路和非故障線路電流突變特征的差異可以選出故障線路。該方法同其它方法相結(jié)合，徹底地解決了消弧線圈接地電網(wǎng)的單相接地故障選線問(wèn)題。

（7） 有效域技術(shù)

對(duì)于不同的故障信號(hào)特征，各種選線方法都有一定的適用條件。當(dāng)適用條件滿足時(shí)，該選線方法選線結(jié)果一定正確，否則，選線結(jié)果可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。我們稱選線方法能夠可靠選線的適用條件為該方法的充分性條件，滿足充分性條件的故障區(qū)域，稱為該選線方法的有效域。通過(guò)粗糙集理論對(duì)每一種選線方法都界定了有效域，當(dāng)一個(gè)故障落在某方法的有效域內(nèi)時(shí)，該方法對(duì)該故障的選線結(jié)果一定是正確的，否則給這種方法的選線結(jié)果乘以一個(gè)系數(shù)w(0<w<1)。應(yīng)用證據(jù)理論把這些信息組合起來(lái)，使最終選線結(jié)果反映了各種方法共同的支持點(diǎn)，選線結(jié)果非常可靠。

（8）連續(xù)選線技術(shù)

連續(xù)選線技術(shù)是針對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障中故障信號(hào)微弱、容易受干擾的特點(diǎn)而采取的技術(shù)措施。該技術(shù)不完全依賴于一次判斷的結(jié)果，而是綜合考慮全過(guò)程的情況。裝置在故障沒有消失的情況下每隔1秒鐘重復(fù)進(jìn)行選線計(jì)算，直至故障消失，這樣可以有效地排除少數(shù)幾次誤判。

一直被模仿，從未被超越。只有選擇權(quán)威的方法，結(jié)合過(guò)硬的技術(shù)才能得到準(zhǔn)確率100%的選線結(jié)果。丹華昊博將一如既往的以高品質(zhì)、高質(zhì)量的專業(yè)水準(zhǔn)將選線技術(shù)的研發(fā)工作進(jìn)行到底！