摘要：低成本低功耗測試單相接地" title="單相接地">單相接地系統主要是根據目前10kV輸電線路的單相接地研究的成果，利用單片機" title="單片機">單片機的低成本低功耗優勢，開發出來的判斷線路是否發生單相接地的系統。本文主要論述該系統的合理性和可推廣性，闡述了該系統的開發理論依據以及軟硬件的處理方案。
關鍵詞：單相接地；單片機；低功耗；低成本

0 引言
    目前全國普遍在變電所采用小電流接地選線裝置，現有的小電流接地選線裝置的傳感環節僅僅是零序電流，選線的特征量很小，測量數值不穩定，所選用的處理器為DSP，硬件成本高、功耗大。本系統分布在各條線路上，以各條線路上的零序電流作為啟動值，再通過測量各條線路上的零序功率方向，進行單相接地保護，選用低成本低功耗單片機作為主處理單元，較好地完成單相接地測試功能。該系統具有實用性，可廣泛推廣。

1 判斷單相接地的原理
    中性點不接10kV配電系統，發生單相接地時，故障相電壓為0，非故障相對地電壓升高到相電壓的√3倍，即等于線電壓；變壓器初級各相間的電壓大小和相位仍然不變，變壓器初級三相系統的平衡仍然保持；變壓器次級各相對地電壓發生變化。正常運行時和A相接地的時候相量圖1所示。

   正常運行時， 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(實際線路中三相電壓不可能完全保持平衡)。
    當A相完全接地時，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A相不完全接地時，3U0<17．32kV。由于實際線路中三相電壓不可能完全保持平衡，但也不應偏差太大。

2 零序電流基波IO作為保護啟動值
    對于中心點不接地和經電阻接地的系統，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，其電容性的無功功率由線路指向母線。
    由于接地電容電流與線路長度密切相關，實際線路中所有線路長度之和及各條分支線路的長度不一樣，對于同樣大小的接地電容電流，有些可能已經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)。有些線路擴容后或改建后，接地電容電流之和(故障電流)還會發生變化。但所有線路的接地電容電流之和(故障電流)總歸應該大些，所以單相接地保護中還是將零序電流數值作為保護啟動值，還需要進一步針對故障相進行判斷。

3 零序基波功率方向作為判斷依據
    對于中心點不接地和經電阻接地的系統，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°，據此可以判斷出故障線路。xx斷路器在單相接地保護投入的情況下會保護跳閘。如果單相接地通訊告警允許，不管單相接地保護是否投入，本系統所在斷路器控制器中會通過GSM發出單相接地告警信號到指定的手機上。

4 系統硬件構成
    系統的硬件構成如圖2所示。

    本系統主處理器采用低功耗8位單片機STC11F60XE" title="STC11F60XE">STC11F60XE，內部存儲器FLASH 60kB，EEPROM 1kB，具有高速、高可靠、低功耗、超低價、無法解密、強抗靜電等一系列特點，特別適合用于單相接地系統。

5 數據處理
    本系統主支程序流程圖如圖3所示。
    本系統采用C語言編寫軟件。由于發生單相接地時，系統允許繼續運行2小時，所以不像過流保護那么需要快速反應。同時可以節省下時間處理其他問題。該系統采樣速率為每周波64點。

6 結語
    本系統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告警以及執行出口，自產品在現場運行以來，表現良好。在對其使用繼電測試保護儀進行測試中，完全可以按要求進行動作。該產品成本低廉、操作方便、適合于推廣。