小接地电流系统的接地保护设计(任务书)

目录0 引言 (1)1 绪论 (3)1.1 小电流接地系统研究现状 (3)1.2 小电流接地系统研究的意义 (5)2 小电流接地系统单相接地故障分析 (7)2.1 概述 (7)2.2 小电流接地系统不同接地方式的比较 (9)2.2.1 中性点不接地方式 (9)2.2.2 中性点经消弧线圈接地方式 (10)2.2.3 中性点经电阻接地方式 (10)2.3 小电流接地系统不同接地方式的故障分析 (11)2.3.1 中性点不接地方式的故障分析 (11)2.3.2 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析 (17)2.3.3 中性点经电阻接地系统单相接地故障分析 (21)3 小电流单相接地故障选线算法 (25)3.1 选线算法综述 (25)3.1.1 零序电流比幅算法 (25)3.1.2 群体比幅比相算法 (26)3.1.3 无功功率算法 (27)3.1.4 五次谐波分量算法 (27)3.1.5 有功分量算法 (28)3.1.6 小波算法 (28)3.1.7 能量函数法 (29)3.1.8 信号注入法 (31)3.2 选线影响因素分析 (31)3.3 综合选线算法 (32)3.4 连续选线算法 (34)4 小电流接地选线装置的硬件设计 (36)4.1 CPU模块 (37)4.2 信号采集模块 (39)4.3 A/D转换模块 (40)4.4 存储空间扩展模块 (45)4.4.1 SRAM的扩展 (45)4.4.2 FLASH 芯片的扩展 (48)4.5 人机对话模块 (49)4.6 通信系统 (52)4.7 硬件抗干扰设计 (54)5 小电流接地选线装置的软件设计 (54)5.1 软件框架设计 (55)5.1.1 控制层软件设计 (56)5.1.2 应用层软件设计 (66)5.1.3 各任务之间的切换关系 (68)5.2 软件抗干扰技术的应用 (69)6 经济技术分析 (71)7 结论 (72)致谢 (73)参考文献 (75)附录A 译文 (76)附录B 外文文献 (81)0 引言电力系统中性点接地方式可划分为两大类：大电流接地方式和小电流接地方式。

7小接地电流系统的单相接地保护接地电流是指电气设备或系统在正常运行状态下与地之间存在的电流。

在供电系统中，接地电流可能会导致设备过热、烧坏，甚至引发火灾等严重后果。

因此，对于7小接地电流系统来说，单相接地保护是非常重要的。

1. 接地电流的原因接地电流主要由以下几个方面的原因引起：1) 电气设备或线路绝缘失效导致的漏电流；2) 大地电位差引起的电流；3) 外界干扰引起的电流。

2. 单相接地保护的作用单相接地保护的主要作用是及时发现并切断接地电流，保护设备和人身安全。

在接地电流超过一定阈值时，保护装置将发出警报或进行自动切断，以防止设备过载或损坏。

3. 单相接地保护装置的分类根据保护方式的不同，单相接地保护装置可以分为以下几类:1) 过流保护装置：通过检测接地电流的大小来判断是否发生接地故障，并切断电路。

2) 绝缘监测装置：通过检测设备或线路的绝缘状况，一旦发生绝缘故障就会进行报警或切断电路。

3) 地电位保护装置：通过检测设备或线路的地电位差，当地电位差超过设定值时，会进行报警或切断电路。

4. 单相接地保护装置的工作原理单相接地保护装置主要通过采集电流信号和电压信号，并经过一系列的处理来实现对接地电流的监测和切断。

具体的工作原理如下：1) 采集信号：装置通过感应器或电流互感器来采集电流信号，并通过电压互感器来采集电压信号。

2) 处理信号：采集到的信号经过放大、滤波、测量等处理，得到实际的电流值和电压值。

3) 判断故障：将实际的电流值和电压值与设定值进行比较，如果超过设定值，则判断为接地故障。

4) 切断电路：一旦判断为接地故障，保护装置将发出切断指令，通过继电器或触发器等设备来切断电路。

5. 单相接地保护装置的安装与调试为了确保单相接地保护装置的正常工作，需要注意以下几个方面：1) 安装位置：保护装置应尽可能靠近故障点，以便及时响应并切断电路。

2) 线路布置：保护装置的线路布置应符合规范，避免与其他设备产生干扰。

小电流接地系统中接地保护设备的选择中性点不接地电网的接地保护电力电网小电流接地系统大部分为中性点不接地系统，而单相接地保护的变化已从传统接地保护发展到无人值守变电所配合综合自动化装置的接地保护、接地选线装置等，其保护目前主要有以下几种：(1)系统接地绝缘监视装置：绝缘监视装置是利用零序电压的有无来实现对小电流接地系统的监视。

将变电所母线电压互感器其中一个绕组接成星形，利用电压表监视各相对地电压，另一绕组接成开口三角形，接入过电压继电器，反应接地故障时出现的零序电压。

当发生单相接地故障时，开口三角形出现零序电压，过电压继电器动作，发出接地信号。

该保护只能实现监测出接地故障，并能通过三只电压表判别出接地的相别，但不能判别出是哪条线路的接地。

要想判断故障线路，必须经拉线路试验，必将增加了对用户的停电次数。

且若发生两条线路以上接地故障时，将更难判别。

装置可能会因电压互感器的铁磁谐振、熔断器的接触不良、直流的接地、回路的接触不良而误发或拒发接地信号。

(2)零序电流保护：零序电流保护是利用故障线路的零序电流比非故障线路零序电流大的特点来实现选择性的保护，如DD-11接地电流继电器和南自厂的RCS-955系列保护。

该保护一般安装在零序电流互感器的线路上，且出线较多的电网中更能保证它的灵敏度和选择性。

但由于零序电流互感器的误差，线路接线复杂，单相接地电容的大小、装置的误差、定值的误差、电缆的导电外皮等的漏电流等影响，发生单相接地故障线路零序电流二次反映不一定比非故障线路大，易发生误判断、误动。

(3)零序功率保护：零序功率方向保护是利用非故障线路与故障线路的零序电流相差180来实现有选择性的保护。

如传统的零序功率方向继电器，无人值守综自所应用的如南瑞DSA113、119系列零序功率方向保护。

零序功率方向保护没有死区，但对零序电压、零序电流回路接线等要求比较高，对系统中有消弧线圈的需用五次谐波功率原理。

(4)小电流接地选线综合装置：随着电力科技的发展，近年来小电流接地电力系统逐步应用了独立的小接地电流选线装置。

课程设计任务书一、目的任务电力系统继电保护课程设计是一个实践教学环节，也是学生接受专业训练的重要环节，是对学生的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。

通过课程设计，使学生进一步巩固所学理论知识，并利用所学知识解决设计中的一些基本问题，培养和提高学生设计、计算，识图、绘图，以及查阅、使用有关技术资料的能力。

本次课程设计主要以中型企业变电所主变压器及相邻线路为对象，主要完成继电保护概述、主变压器及线路继电保护方案确定、短路电流计算、继电保护装置整定计算、绘保护配置图等设计和计算任务。

为以后深入学习相关专业课、进行毕业设计和从事实际工作奠定基础。

二、设计内容1、主要内容（1）熟悉设计任务书，相关设计规程，分析原始资料，借阅参考资料。

（2）继电保护概述，主变压器继电保护方案确定，线路保护方案的确定。

（3）短路电流计算。

（4）继电保护装置整定计算。

（5）各种保护装置的选择。

2、原始数据某变电所电气主接线如图1所示，已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，SFSZ7-31500/110,其参数如下：S N =31.5MVA ；电压为110±8×1．25％／38.5±2×2．5％／11 kV ；接线为Y N /y/d 11（Y 0/y/Δ-12-11）；短路电压U HM （%）=10.5，U HL （%）=17，U ML (%)=6.5。

两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地，若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图1。

3、设计任务结合系统主接线图，要考虑L1L2两条110kV 高压线路既可以并联运行也可以单独运行。

针对某一主变压器及相邻线路的继电保护进行设计，变压器的后备保护（定时限过电流电流）作为线路的远后备保护。

已知条件如下：（1） 变压器35kV 母线单电源辐射形线路L5L6的保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相星形接线，馈出线定时限过流保护最大的时限为2.0s ，线路L5L6的正常最大负荷电流为350A ，（2） 变压器10kV 母线母线单电源辐射形线路L3L4的保护方案拟定为三段式电流保护，保护采用两相星形接线，馈出线定时限过流保护最大的时限为2.2s ，线路L3L4的正常最大负荷电流为400A ，（3） L1L2各线路均装设距离保护，试对其相间短路保护I,II,III 段进行整定计算，即求各段动作阻抗Z OP I ,Z OP II ,Z OP III 和动作时限t 1I 、t 1II 、t 1III ,并校验其灵敏度,线路L1L2的最大负荷电流为变压器额定电流的2倍，功率因数cos ϕ=0.9,各线路每千米阻抗Z1=0.4Ω,阻抗角ϕL=700,电动机自启动系数KSS=1.5，继电器的返回系数Kre=1.2,并设Krel`=0.85, Krel``=0.8, Krel```=1.2,距离III 段采用方向阻抗继电器，（4） 变压器主保护采用能保护整个变压器的无时限纵差保护，变压器的后备保护作为线路的远后备保护。

小电阻接地系统接地故障综合保护方案发表时间：2020-12-23T16:03:27.323Z 来源：《当代电力文化》2020年第23期作者：林诗奋[导读] 在电力系统当中，做好接地保护，有助于电力系统的顺利运行，对于供电安全有重要意义。

林诗奋中国电建集团海南电力设计研究院有限公司海南海口 570203摘要：在电力系统当中，做好接地保护，有助于电力系统的顺利运行，对于供电安全有重要意义。

对于现有小电阻接地系统接地保护选择性差、灵敏度低且高阻接地故障检测能力不足等问题，本文研究分析了小电阻接地系统单相接地故障后零序电流特征，利用上下级纵向配合，提出基于零序过电流的多级接地保护和延时低定值高灵敏度接地保护，给出保护配置方案和各级保护整定原则。

利用线路出口和中性线零序电流幅值横向比较，提出高阻接地故障选线方法。

希望以此保证接地安全，防治接地故障，使电力系统安全稳定地运行。

关键词：小电阻接地系统；接地保护；零序电流；高阻接地；综合保护引言：目前，电力系统的安全与生产建设及人们生活紧密相连。

如果接地系统出现了接地故障问题，对于电力系统运行就会存在着影响，需要及时找出故障原因，并找到解决的措施，以便保证电力系统的稳定运行。

为解决单相接地故障的快速切除问题，上海、北京、广州、深圳等城市中压配电网先后将不接地或经消弧线圈接地方式改为小电阻接地方式。

针对小电阻接地配电网单相接地故障，部分地区出于整定维护方便。

只采用二级零序过电流保护。

但是会出现保护配置不完善、动作的选择性较差、易造成停电范围扩大、影响供电可靠性等问题。

目前，现场常用的零序电流保护，其整定值躲过区外线路发生金属性接地故障时流过区内线路的对地电容电流，定值较高，１０ｋＶ系统的零序电流整定值一般为４０Ａ，耐受过渡电阻不超过１３５Ω。

而实际架空线路或电缆、架空混合线路中单相接地故障常伴随树障、导线坠地等情况，其中高阻故障比例占接地故障总数的５％~１０％，并且故障电流可能小于零序过流保护整定值，保护拒动，易造成火灾、设备损坏及人畜伤亡等。

小电阻接地系统接地故障综合保护方案发布时间：2022-04-03T01:44:54.580Z 来源：《科学与技术》2021年33期作者：谢国健[导读] 为解决低阻接地系统中，对于部分接地故障类型的灵敏度低、检测不充分问题，必须要对单相接地故障电流的特性进行分析。

低阻接地系统，针对低延时过流以及多级接地保护阵列，提供了良好的保护配置方案。

谢国健广东电网有限责任公司湛江供电局广东省 524000摘要：为解决低阻接地系统中，对于部分接地故障类型的灵敏度低、检测不充分问题，必须要对单相接地故障电流的特性进行分析。

低阻接地系统，针对低延时过流以及多级接地保护阵列，提供了良好的保护配置方案。

可利用线路输出与零线间电流幅值的比较，提出科学的接地故障保护动作方案。

技术人员可对低电阻接地配电络结构进行建模，以提升接地故障的综合电路保护的可靠性。

技术人员要识别低阻接地系统中的周期性故障，同时考察反时限三段保护在故障时，不能运行的原因。

以解决中断单相接地故障电流有效值不高，持续时间短的问题。

为能将实现这一特点，技术人员提出了动态增量电流判据，建立了动态增量保护方法，并结合了故障保护方案的流程。

以提升保护单相接地的周期性短路的问题。

关键词：小电阻；接地系统；故障；保护方案中图分类号： TM773 文献标识码： A引言为解决单相接地故障排除问题，许多中压配电网采用不接地或消弧线圈低接地的方式。

对于低阻接地配电网中的故障，有的用电部门采用二次零序保护，方法，原因是其便于进行安装和维护。

但该方法易出现保护配置不良、选择性差的问题。

并对供电的可靠性的产生影响。

通常使用的零序电流保护有一设定值，当线路发生接地故障时，能有效防止接地电容流出。

如10 kV系统的零序电流，其一次值为 40 A ，稳定瞬态电阻能不超过 135 欧姆。

而在架空线路或架空混合线路中，单相接地故障常随着导体落到地面，其产生接地短路故障占8%左右。

故障电流小于零序保护电流，造成火灾或设备损坏等问题。

小电流接地系统接地电流计算与保护整定1 中性点不接地系统接地电流计算发生单相金属性接地时，接地相对地电压降为零，非接地两相对地电压升高3倍，三相之间电压保持不变，仍然为线电压。

流过故障点的电流是线路对地电容引起的电容电流，与相电压、频率及相对地间的电容有关，一般数值不大。

单相接地电容电流的估算方法如下：1.1 空线路单相接地电容电流IcIc＝1.1(2.7～3.3) UeL10ˉ式中：Ue 线路额定线电压（kV）；L 线路长度（km）；1.1 采用水泥杆或铁塔而导致电容电流的增值系数。

无避雷线线路，系数取2.7；有避雷线线路，系数取3.3对于6kV线路，约为0.0179A/km;对于10kV线路，约为0.0313A/km；对于35kV线路，约为0.1A/km。

需要指出：(1)双回线路的电容电流为单回线路的1.4倍（6～10kV线路）。

(2)实测表明，夏季电容电流比冬季增值约10 ％。

(3)由变电所中电力设备所引起的电容电流值可按表1－27进行估算。

1.2 电缆线路单相接地电容电流Ic油浸纸电缆线路在同样的电压下，每千米的电容电流约为架空线路的25倍（三芯电缆）和50倍（单芯电缆）。

也可按以下公式估算：6 kV电缆线路Ic＝〔(95+3.1S)(2200+6S)〕Ue A/km10 kV电缆线路Ic＝〔(95+1.2S)(2200+0.23S)〕Ue A/km式中：Ic 电容电流（A/km）；S 电缆芯线的标称截面面积(mm)；Ue 线路额定线电压（kV）。

对于交联聚乙烯电缆，每千米对地的电容电流约为油浸纸电缆的1.2倍。

油浸纸电缆和交联聚乙烯电缆的电容电流，见表1-28至表1-301.3 架空线和电缆混合线路单相接地电容电流Ic混合线单相接地电容电流可采用以下经验公式估算：Ic＝Ue(Lk+35lc)350式中：Ic：电容器电流（A）Uc：线路额定线电压（kV）Lk：同一电压Ue的具有电的联系的架空线路总长度（km）Lc：同一电压Ue的具有电的联系的电缆线路总长度（km）表1-28 6-35KV油浸纸电缆接地电容电流计算值2 小接地电流系统单相接地保护及计算2.1 小电流接地系统的电容电流计算。

小电流接地保护一般10kv-35kv系统中心点不接地，接地时只有较小的电容电流1-20a左右，电压升高1.732倍左右，对设备不利，可以运行1-2小时，1系统接地的特点小电流接地电力系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，系统相电压由对称变成不对称(见图1)，而线电压却依然对称(因负序电压等于零，见图2)，因而，对用户的供电不构成影响，但升高的非故障相电压，可能在绝缘薄弱处引起击穿，继而造成短路；可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。

所以，发生单相接地后，系统仍能继续运行一定时间，但不允许长期对外供电。

2系统接地监视装置的工作原理系统接地监视装置回路图见图3。

系统正常运行时，电压互感器开口三角绕组两端没有电压或只有很小的不对称电压，它不足以启动电压继电器；V1、V2、V3电压表所指示的相电压也正常。

当系统一相金属性接地时(如A相)，则V1电压表指示为零，V2、V3电压表指示为线电压；电压互感器开口三角绕组两端出现100V电压，它启动电压继电器发出接地报警信号。

当A相经高电阻或电弧接地时，则V1电压表的指示低于相电压，V2、V3电压表的指示高于相电压，即平常所说的接地相电压降低、非接地相电压升高；电压互感器开口三角绕组两端出现一个不高的电压，当这电压达到电压继电器启动值时，保护才动作发出接地报警信号。

3误发接地信号的情况导致误发接地信号的情况一般有以下4种：(1)电压互感器一次熔断件熔断或接触不良。

发生此种情况时，\"XX母线接地\"、\"TV回路断线\"光字牌亮，故障相的电压降低，非故障相的电压不会升高。

(2)直流两点接地。

当1XJJ(2XJJ)继电器静触点至1XJ(2XJ)继电器之间或1XJ(2XJ)继电器静触点至2GP(3GP)光字牌之间发生接地时，再发生直流系统正极接地的情况(见图4)，则\"XX母线接地\"、\"直流接地\"光字牌亮，此时电压表计所指示的三相电压皆正常。