【正文】 3 對(duì)地電容 C=，UL與RL的對(duì)應(yīng)值RL/ KΩUL/VRL/ KΩUL/V01202027040680801000表24對(duì)地電容C=1μF，UL與RL的對(duì)應(yīng)值RL/ KΩUL/VRL/ KΩUL/V 01202027040680801000上表的測(cè)試數(shù)據(jù)可見(jiàn):(1)電網(wǎng)對(duì)地電容對(duì)附加直流檢測(cè)沒(méi)有影響，即它不會(huì)影響漏電閉鎖動(dòng)作電阻值。 由漏電閉鎖電阻值R,=400k Q，可得出漏電閉鎖門(mén)檻電壓U,=23. 7V。試驗(yàn)結(jié)果如表25所示:25不同電壓下漏電閉鎖測(cè)試值電壓/V單相閉鎖電阻值單相解鎖電阻值要求值KΩ測(cè)試值KΩ要求值KΩ測(cè)試值KΩ≤400+8420＜600UN≤400+8＜600430 UN≤400+8＜600表中數(shù)據(jù)為10次測(cè)量平均值，由測(cè)試值可以看出閉鎖電阻值符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。該方法在一定程度上解決了前兩種方法存在的問(wèn)題，但同樣不能排除電流互感器不平衡電流及過(guò)渡電阻大小的影響。的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 五次諧波分量法 檢測(cè)五次諧波大小和方向的方法基于以下理論:由于故障點(diǎn)、線路設(shè)備非線性影響，故障電流中存在著諧波信號(hào)，根據(jù)諧波在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的分布和保護(hù)的要求，使用五次諧波分量為益。因此可根據(jù)故障線路的五次諧波電流比非故障線路的都大，且方向相反的特點(diǎn)達(dá)到選線目的。 各次諧波平方和法 各次諧波平方和法是先將零序故障電流中的3, 5, 7等諧波分量求和，然后比較各條線路電流幅值的大小，選出幅值最大的即為接地線路。 首半波法 首半波原理是基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)，它利用故障線路暫態(tài)零序電流和電壓初始階段極性有一段時(shí)間相反的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)選線。且受接地過(guò)渡電阻影響較大同時(shí)也存在工作死區(qū)。根據(jù)小波變換的模極大值理論可知，出現(xiàn)故障和噪聲會(huì)導(dǎo)致信號(hào)奇異，而小波變換的模極大值點(diǎn)對(duì)應(yīng)著采樣數(shù)據(jù)的奇異點(diǎn)，由于噪聲的模極大值隨著尺度的增加而衰減，所以經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)某叨确纸夂?，即可忽略噪聲影響得到較理想的暫態(tài)短路信號(hào)，小波變換是把一個(gè)信號(hào)分解成不同尺度和位置的小波之和，利用合適的小波和小波基對(duì)暫態(tài)零序電流的特征分量進(jìn)行小波變換后，易看出故障線路上暫態(tài)零序電流特征分量的幅值包絡(luò)線高于非故障線路的，且其特征分量的相位也與非故障線路相反，這樣就能構(gòu)造出利用暫態(tài)信號(hào)的選線判據(jù)。值班人員聽(tīng)到報(bào)警信號(hào)后，逐次斷開(kāi)各線路的斷路器，當(dāng)斷開(kāi)某一線路時(shí)，若報(bào)警信號(hào)不消失，則表明該線路不是故障線路，立即合上斷路器，恢復(fù)供電。此方法的缺點(diǎn)是故障后需短時(shí)停電才能確定故障支路，與小電流接地系統(tǒng)供電可靠性高的優(yōu)點(diǎn)相違背。該方法利用處于不同工作狀態(tài)的接地相電壓互感器TV注入信號(hào)，不增加一次設(shè)備，不影響系統(tǒng)運(yùn)行，但注入信號(hào)的強(qiáng)度受電壓互感器容量限制，接地電阻較大時(shí)線路上分布電容會(huì)對(duì)注入的信號(hào)分流，給選線和定點(diǎn)帶來(lái)干擾。 注入變頻信號(hào)法 對(duì)“注入信號(hào)尋跡法”高阻接地時(shí)存在的問(wèn)題，應(yīng)用注入變頻信號(hào)法可較好地解決。但當(dāng)接地電阻較小時(shí)，信號(hào)電流大部分都經(jīng)故障線路流通，導(dǎo)致非故障線路上阻尼率誤差較大。此方法本質(zhì)上是對(duì)信息的并行處理，具有較強(qiáng)的自適應(yīng)性和容錯(cuò)性，比傳統(tǒng)的群體比幅比相的選線方法更為有效，即有更高的精度。目前隨配電自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，為選線技術(shù)提出了新的要求，需要研究基于就地測(cè)量量的保護(hù)方法。(2)目前，在能獲得零序電流情況下的選線理論是比較完善的，但我國(guó)電力系統(tǒng)中只裝設(shè)兩相CT的架空出線的數(shù)量很大，在許多情況下難于獲得零序電流，多數(shù)選線方法失效。所以對(duì)只有兩相裝CT的出線適用的選線原理還有待于進(jìn)一步研究。 零序有功功率法 電網(wǎng)的線路及消弧線圈對(duì)地有電導(dǎo)，故障電流中含有有功分量，非故障線路和消弧線圈產(chǎn)生的有功分量方向相同且都經(jīng)過(guò)故障點(diǎn)返回，因此利用故障線路有功分量比非故障線路有功分量大且方向相反的特點(diǎn)可選出故障線路。擴(kuò)大到180“從而創(chuàng)造了更好的選線條件。故障線路經(jīng)接地點(diǎn)與消弧線圈構(gòu)成低阻抗回路，所以其零序電流為所有非故障線路的接地 選擇性漏電保護(hù)裝置的基本要求 選擇性漏電保護(hù)是指當(dāng)電網(wǎng)的某一支路發(fā)生漏電故障時(shí)，漏電保護(hù)系統(tǒng)僅使開(kāi)關(guān)切斷漏電故障所在支路，并保證非漏電故障支路正常供電。此外，選擇性漏電保護(hù)還有助于尋找漏電故障，便于迅速處理，有利于提高生產(chǎn)效率。設(shè)計(jì)中這項(xiàng)功能是通過(guò)對(duì)三相供電線路每相的電流進(jìn)行采集、處理和比較來(lái)完成的。(3)靈敏性漏電保護(hù)的靈敏性是指，對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。保護(hù)裝置的靈敏性，可以用靈敏系數(shù)來(lái)衡量，通常記為Ksen，它主要取決于被保護(hù)元件和供電系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行方式。而在其它任何情況下，包括系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)或發(fā)生了該保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，則不應(yīng)該錯(cuò)誤動(dòng)作(簡(jiǎn)稱(chēng)誤動(dòng))。一般說(shuō)來(lái)，保護(hù)裝置的原理方案越周全，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越合理，所用元器件的質(zhì)量越好，制造工藝越精良，內(nèi)外接線越簡(jiǎn)明，回路中觸點(diǎn)數(shù)越少，保護(hù)裝置的可靠性就越高。 以上四個(gè)基本要求是分析研究漏電保護(hù)性能的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)的絕大部分工作是圍繞著如何處理好這四個(gè)基本要求之間的辯證統(tǒng)一關(guān)系而進(jìn)行的。 漏電保護(hù)原理1零序電流保護(hù)原理零序電流保護(hù)的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零，即∑I=0，它是用零序CT（電流互感器）作為取樣元件。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序CT的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序CT的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動(dòng)作，帶動(dòng)脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到接地故障保護(hù)目的。 電流互感器的結(jié)構(gòu)與變壓器類(lèi)似，是由兩個(gè)互相絕緣繞在同一鐵心上的線圈組成。第三章 硬件設(shè)計(jì) 零序電流互感器．1 零序電流互感器（1） 原理：電流互感器是利用一,二次側(cè)線圈匝數(shù)不等，把一次側(cè)的大電流變成二次側(cè)的小電流，送到電流表或功率表的電流繞組進(jìn)行測(cè)量。（2） 使用：在零序電流保護(hù)中在三相線路上各裝一個(gè)電流互感器（CT），或讓三相導(dǎo)線一起穿過(guò)一個(gè)零序CT，也可以在中性線N上安裝一個(gè)零序CT，利用這些CT來(lái)檢測(cè)三相的電流矢量和，即零序電流I0，I0= IA +IB + IC，當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷完全平衡時(shí)（無(wú)接地故障，且不考慮線路,電氣設(shè)備的泄漏電流）I0=0；當(dāng)線路上所接的三相負(fù)荷不平衡時(shí)，則I0= IN，此時(shí)的零序電流為不平衡電流IN，當(dāng)某一相發(fā)生接地故障時(shí)，必然產(chǎn)生一個(gè)單相接地故障電流Id，此時(shí)檢測(cè)到的零序電流I0 =IN+ Id，是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。．2 零序電流互感器的選擇根據(jù)使用環(huán)境和安裝條件確定互感器的類(lèi)型，然后按正常工作條件參數(shù)確定其規(guī)格。周?chē)h(huán)境中還含有瓦斯等易燃?xì)怏w，為了確保安全生產(chǎn)，避免因?yàn)殡娖鏖_(kāi)關(guān)工作時(shí)產(chǎn)生的電火花引燃引爆易燃?xì)怏w，所以都在普遍使用礦用隔爆型防爆電器。即UN≥UNW （31）式中 UN ——電氣設(shè)備的額定電壓 U ——電網(wǎng)的額定電壓（3）一次額定電流的選擇電流互感器原邊額定電流I ~ ca，即 I 1N≥（~）I ca （32）（4）準(zhǔn)確等級(jí)校驗(yàn)電流互感器的準(zhǔn)確等級(jí)應(yīng)與二次側(cè)設(shè)備的要求相適應(yīng)。互感器的準(zhǔn)確等級(jí)與二次側(cè)負(fù)載容量有關(guān)，如果容量過(guò)大，準(zhǔn)確等級(jí)下降，要滿(mǎn)足準(zhǔn)確等級(jí)要求，二次負(fù)載的總?cè)萘縎2應(yīng)小于或等于該準(zhǔn)確等級(jí)所規(guī)定的額定容量S2N。即S2=I2N2 R2 （34）電流互感二次側(cè)負(fù)載電阻可用下式計(jì)算，即R2=KW1∑RK+KW2RW+RC （35）式中 KWKW2——接線系數(shù)，取決于互感器二次側(cè)接線方式，其值見(jiàn)表（31） ∑RK ——測(cè)量?jī)x表和繼電器線圈的內(nèi)阻，Ω RW ——連接導(dǎo)線內(nèi)阻，Ω RC ——導(dǎo)線連接時(shí)的接觸電阻，~表31 電流互感器二次接線系數(shù)接線方式接線系數(shù)KW1KW2單相三相星形1121二相星形三線接負(fù)載二線接負(fù)載1二相差接三角形323（5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 電流互感器滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件是：Kes√2輸出接電阻負(fù)載分壓后待低通濾波器進(jìn)一步處理。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見(jiàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。轉(zhuǎn)換器能夠準(zhǔn)確輸出地?cái)?shù)字信號(hào)的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號(hào)的能力越強(qiáng)，轉(zhuǎn)換器的性能越好。在實(shí)際電路中，有些過(guò)程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過(guò)程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。一般那樣AD要上千美元。 ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片1．主要特性1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 　3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）　 　　4）單個(gè)+5V電源供電 　　5）模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度校準(zhǔn)。2．內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖13．22所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。下面說(shuō)明各引腳功能。 　　21～28：8位數(shù)字量輸出端。　　ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 　　EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出數(shù)字量。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。 　　Vcc：電源，單一+5V。4．ADC0809的工作過(guò)程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。 　　轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。為此可采用下述三種方式。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期。 　?。?）查詢(xún)方式 　　A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。 　?。?）中斷方式 　　把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。因?yàn)樵谶@一處理過(guò)程中，讓低頻信號(hào)全部通過(guò)，所以稱(chēng)為低通濾波。對(duì)于不同濾波器而言，每個(gè)頻率的信號(hào)的減弱程度不同。 　　低通濾波器概念有許多不同的形式，其中包括電子線路（如音頻設(shè)備中使用的hiss 濾波器、平滑數(shù)據(jù)的數(shù)字算法、音障（acoustic barriers）、圖像模糊處理等等，這兩個(gè)工具都通過(guò)剔除短期波動(dòng)、保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供了信號(hào)的平滑形式。其中，最通用的就是巴特沃斯濾波器和切比雪夫?yàn)V波器。 　　(2) 常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類(lèi)。無(wú)源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒L型、LC濾波、LCπ型濾波和RCπ型濾波等)。有源濾波的主要形式是有源RC濾波，也被稱(chēng)作電子濾波器。無(wú)源濾波電路通常用在功率電路中，比如直流電源整流后的濾波，或者大電流負(fù)載時(shí)采用LC（電感、電容）電路濾波。有源濾波電路一般由RC網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)放組成，因而必須在合適的直流