1引言 　　長期以來，我國6-10kV中壓配電網(wǎng)都是采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的方式。 　　近年來隨著中壓配電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大，并且城市配電網(wǎng)大量采用電纜線路代替原來的架空線路，（電纜線路的對地電容約為架空線路的30倍）致使電網(wǎng)對地電容電流大大增加。當(dāng)中性點(diǎn)不接地時(shí)，在接地點(diǎn)將通過全系統(tǒng)的對地電容電流，使非故障相的絕緣破壞進(jìn)而造成相間短路，對電網(wǎng)造成很大的危害。在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式下，單相接地時(shí)通過接地點(diǎn)的總電流[img=16,23]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/jdq/2002-2/54-2.jpg[/img]為電感電流與全系統(tǒng)電容電流的向量和，即[img=73,27]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/jdq/2002-2/54-1.jpg[/img]，但因?yàn)殡娋W(wǎng)的對地電容電流隨電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化而變化，也受環(huán)境的影響，要很好地實(shí)現(xiàn)對地電容電流的補(bǔ)償，消弧線圈的電感值應(yīng)隨電容電流的變化而調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最佳補(bǔ)償。 　　本文介紹的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償裝置可以實(shí)時(shí)根據(jù)測量值采用相應(yīng)算法計(jì)算出電容電流，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)對消弧線圈進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而將接地殘流降至安全范圍以內(nèi)。 2裝置的組成 　　自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧設(shè)備包括消弧線圈本體、控制系統(tǒng)兩大部分，消弧線圈本體包括接地變壓器，可調(diào)消弧線圈和串聯(lián)電阻，控制部分由單片機(jī)及相關(guān)芯片組成。 　　2.1消弧線圈部分 　　消弧線圈部分由接地變壓器、消弧線圈、串聯(lián)電阻組成,如圖1所示。 　 　　一般情況下無消弧線圈的不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)易引起其它故障，如相間短路等等，但在正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓一般較小。在加裝了消弧線圈以后，發(fā)生單相短路時(shí)接地電流減小，但在正常運(yùn)行狀態(tài)下的系統(tǒng)不平衡電壓往往會(huì)增加。 　　加裝了消弧線圈后在正常運(yùn)行狀態(tài)下的系統(tǒng)不平衡電壓（即中性點(diǎn)位移電壓）為 [img=370,203]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/jdq/2002-2/54-4.jpg[/img] 　　別為電網(wǎng)三相對地電容。 　　對于消弧線圈接地系統(tǒng)來說，一般要求的是脫諧度V越小越有利，但由公式（1）可見，加裝了消弧線圈后隨著脫諧度V的減小，中性點(diǎn)位移電壓UN往往會(huì)增加，而且很可能會(huì)超出安全范圍，因此需要加裝串聯(lián)電阻以減少正常狀態(tài)下的中性點(diǎn)位移電壓。 　　當(dāng)存在串聯(lián)電阻時(shí)，在正常運(yùn)行狀態(tài)下電網(wǎng)的不平衡電壓為 [img=335,46]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/jdq/2002-2/55-1.jpg[/img] 　　式（2）中的3C0為線路對地總電容，通過式（1）與式（2）的比較，可見通過接入適當(dāng)阻值的串聯(lián)電阻，可以將中性點(diǎn)位移控制在規(guī)定的15%的范圍內(nèi)，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)通過控制系統(tǒng)將串聯(lián)電阻切除，以取得較好的補(bǔ)償效果。串聯(lián)電阻采用漆包鎳鉻電阻絲繞制而成，電阻值穩(wěn)定。阻尼電阻太大會(huì)使正常運(yùn)行中調(diào)節(jié)回路電流太小，不能滿足微機(jī)輸入信號要求，調(diào)節(jié)靈敏度降低，并且會(huì)增加接地殘流。 　　2.2自動(dòng)控制系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì) 　　2.2.1自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理 　　a） 中性點(diǎn)位移電壓的監(jiān)測 　　在裝置中根據(jù)UN的變化來判斷是否有單相接地。當(dāng)UN的變化超過一定數(shù)值ηU?時(shí),控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)測量電容電流,然而UN的值受很多因素的影響（如絕緣泄漏的變化,式（1）中各參數(shù)的變化等等）,在本系統(tǒng)中采用以固定時(shí)間間隔采集,分析其變化量,根據(jù)測量值若確定其對地電容發(fā)生變化則測量電容電流。 　　b） 電容電流的實(shí)時(shí)測量 　　當(dāng)根據(jù)UN的變化值判斷發(fā)生單相接地時(shí)，要實(shí)時(shí)測量電容電流并據(jù)此調(diào)節(jié)消弧線圈，盡量實(shí)施完全補(bǔ)償。在本裝置中采用中性點(diǎn)位移電流相位角法測電容電流。在系統(tǒng)初始化時(shí)調(diào)節(jié)一次檔位，根據(jù)測量值計(jì)算電容電流。在消弧線圈的初始檔位測量此時(shí)的電流得 Ii,電流相位角為θi ,再調(diào)節(jié)一次檔位測得此時(shí)的電流值Ii+1,電流相位角為θi+1,并測出相電壓UΦ，Φ為調(diào)節(jié)一次檔位后電流與電壓的夾角。測得的兩個(gè)相位角代入θ=θi+1-θi中算出兩次的相位差［１］。系統(tǒng)中采用富氏短數(shù)據(jù)窗算法得到相位信號的值。為了實(shí)現(xiàn)精確計(jì)算，以下計(jì)算部分的程序均用C編寫，并嵌套在匯編中。 [img=336,136]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/jdq/2002-2/55-3.jpg[/img] [img=341,42]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/jdq/2002-2/55-2.jpg[/img]  　　根據(jù)輸入量由公式（5）計(jì)算的電容電流[WTBX]I[WTBZ]C 　　由公式（6）計(jì)算脫諧度。 　　c） 對地電容電流的補(bǔ)償 　　當(dāng)確定為單相接地時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)立即切除串聯(lián)電阻，同時(shí)根據(jù)上面計(jì)算部分所得的電容電流值對消弧線圈的檔位進(jìn)行調(diào)節(jié)。然后再次測量電容電流，若此時(shí)計(jì)算所得的電容電流值，則繼續(xù)調(diào)節(jié)消弧線圈，反復(fù)這個(gè)控制過程直至對地電容電流減小至5A以下。 　　2.2.2自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)（如圖2所示） 　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由四個(gè)部分組成： 　　a） 數(shù)據(jù)處理單元 　　數(shù)據(jù)處理單元是微機(jī)保護(hù)裝置的核心部分，其組成主要包括CPU、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路等。在本系統(tǒng)中采用80C196KC。在此系統(tǒng)中196芯片與XILINX的9572芯片共同構(gòu)成了系統(tǒng)的核心，并完成大部分的數(shù)據(jù)暫存、邏輯判斷、時(shí)序分離和總線驅(qū)動(dòng)等功能。存儲(chǔ)器DS1644（RAM） 、27256（EPROM）用來存放程序、采樣數(shù)據(jù)、中間運(yùn)算結(jié)果和整定值的。采用EPROM來存放程序和整定值，用RAM來存放采樣數(shù)據(jù)、中間運(yùn)算結(jié)果等需要隨時(shí)存取的數(shù)值。本系統(tǒng)中采用的DS1644為帶有非易失SRAM的時(shí)鐘芯片（包含有晶振和鋰電池）,32K字節(jié)的RAM的最高的8字節(jié)是存放時(shí)間信息的，包括年、月、日、星期、小時(shí)、分、秒及控制位，其數(shù)據(jù)格式BCD碼。系統(tǒng)中采用的watchdog芯片是X5043，具有可選看門狗溢出定時(shí)器，并且有4kbits的EEPROM。該EEPROM具有寫保護(hù)功能，只有正確輸入了寫允許命令后才能被正確寫入，一旦寫操作動(dòng)作完畢，大自動(dòng)回復(fù)寫保護(hù)，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。 　　b） 模擬量采集單元 　　模擬量采集單元是將電流互感器和電壓互感器二次側(cè)輸出電流和電壓的模擬量，轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)處理單元能夠接受的數(shù)字量，其中包括信號調(diào)理、低通濾波、采樣保持、A/D轉(zhuǎn)換等幾個(gè)部分。在本系統(tǒng)中采用AD7891芯片，該芯片具有多路開關(guān)和采樣保持功能，是一個(gè)8通道12bits的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)輸出選擇為并行輸出，單通道轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.6μs，滿足系統(tǒng)的采樣速度要求。因?yàn)橄到y(tǒng)外部總線采用的是8位方式,但AD7891是12位并行輸出的,其中有一個(gè)總線寬度轉(zhuǎn)換問題,考慮到總線寬度頻繁轉(zhuǎn)換會(huì)帶來一些負(fù)面影響,所以決定系統(tǒng)總線寬度不變，每次讀AD7891時(shí)直接讀入低8位，而將高4位放在CPLD中進(jìn)行鎖存，然后通過對另外一個(gè)地址的訪問讀出該4位（其中所用到的譯碼電路均由CPLD內(nèi)部實(shí)現(xiàn)）。  　　c）開關(guān)量輸出單元 　　開關(guān)量輸出單元主要是將微機(jī)處理后的輸出量以需要的形式輸出，以起到控制作用。因其可能會(huì)將外部干擾帶入裝置，所以繼電器與微機(jī)系統(tǒng)需要經(jīng)過光耦隔離，并采用獨(dú)立的電源。系統(tǒng)中對開出量口的擴(kuò)展功能集成在CPLD中，并掛在CPLD內(nèi)部的地址/數(shù)據(jù)總線上。 　　d）通信單元 　　鍵盤、顯示器、并行口、串行口和打印機(jī)主要作為人機(jī)交流的接口，是操作人員控制和監(jiān)測裝 　　置工作狀態(tài)的橋梁。并且可以通過串行口與通訊管理機(jī)之間實(shí)現(xiàn)通訊。鍵盤直接接入CPU的P1口，作為外部中斷。顯示采用液晶顯示模塊MGLS12864T，顯示屏點(diǎn)陣128×64點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)文本、圖形、文本圖形合成方式顯示。字體為8×8。LCM屬于低速器件，CPU對它進(jìn)行訪問時(shí)要加入等待周期。裝置采用MAXIM公司的RS-485光電隔離接口芯片MAX1480B。只要在邏輯側(cè)提供單一+5V電源就可以通過DC/DC變換器為接口兩側(cè)提供電源，通信方式為半雙工，傳輸速率可達(dá)到250kbps，并有傳輸速率限制電路，有過載保護(hù)。 　　2.2.3自動(dòng)控制系統(tǒng)主程序流程 （如圖3所示） [b]3結(jié)束語 [/b]　　通過原理闡述及相關(guān)測試表明本裝置能完成對中性點(diǎn)位移電壓的監(jiān)測以及電容電流的實(shí)時(shí)測量和補(bǔ)償，使系統(tǒng)始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)，在增強(qiáng)系統(tǒng)過電壓能力的同時(shí)，大大減少了原有消弧線圈的調(diào)整操作，使運(yùn)行安全可靠性進(jìn)一步提高，也降低了運(yùn)行和調(diào)度人員的工作強(qiáng)度?？梢源蟠鬁p少故障點(diǎn)工頻無功電流，并且減少了單相接地故障發(fā)展為相間短路的幾率。