深度剖析单片机和工控机型小电流接地选线装置的原理区别

小电流接地选线装置自诞生以来一直在被众多厂家模仿，从微机小电流接地选线装置研发成功以来，就有不少厂家开始批量生产，主要使用的原理还是刚问世的单一方法，结构也很简单，容易发生误判。他们的优势就是价格便宜，容易占领市场，但是问题很多，用户使用后对产品失去信心。

普通单片机型小电流接地选线装置主要的不足表现在以下方面：

1）硬件性能低微机选线装置均采用8 位单片机或16 位单片机，数据处理速度低、程序存贮器、数据存储器容量小，因此只能采用一些简单算法。

2）软件算法简单由于硬件性能低，一些先进的算法和判据无法应用，只能采用一些简单的算法。有些产品虽然采用了多种判据，但只是对判据机械罗列，并未综合运用，而每种判据都存在有局限性。

3）变电站运行方式发生变化时，装置不能适应运行方式的改变。

随着工控机技术的发展，性能越来越高，应用日益广泛，工控机型小电流接地选线装置应运而生。由小电流选线之父——华北电力大学杨以涵教授提出了史上最权威的小电流选线方法，即六种方法和两种技术来进行选线，自此选线判据不再只是单一的方法，针对任何复杂情况都能准确选线，那么，单片机型小电流接地选线装置和工控机型小电流接地选线装置究竟在原理上有什么不同呢？下面将两种小电流接地选线装置使用的原理进行对比：

微机小电流接地选线装置工作原理

（1）功率方向法：采用判断零序电流的功率方向来确定故障线路，该方法从原理上讲就做不到100% 的准确率，可能出现多判或一条都判断不出的结果；

（2）谐波分析法：采用单相接地后零序稳态信号的群体比幅比相法，由于比幅比相时，采用的是相对原理，因此这种方法从理论上讲不存在死区，不受运行方式及接地电阻的影响，可以做到100% 的准确率，其选线方案的有效性已得到充分证明，但对于CT不平衡导致的零序电流，该方法不能有效解决；

（3）信号注入法：该方法虽接线简单，不需零序CT回路，但由于注入信号大小及方法的限制，一般主要用于10kV及以下电压等级系统。另外，探头的灵敏度和可靠性易受各种外界因素影响，造成误判，对于综自站及无人值守站的使用更有些不便。

工控机小电流接地选线装置的工作原理

（1）智能群体比幅比相法

对于中性点不接地系统，比较母线的零序电压和所有线路零序电流的幅值和相位，故障线路零序电流相位应滞后零序电压90°并与正常线路零序电流反相，若所有线路零序电流同相，则为母线接地。传统比幅比相方法在信号处理、抗干扰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数字滤波器，对信号进行有效的数字滤波处理，提取出了更可靠的信号成分，提高了选线正确性。

（2）谐波比幅比相法

谐波比幅比相法的基本原理是：对于中性点经消弧线圈接地系统，谐波分量处于欠补偿状态。如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位应与正常线路零序电流反相；若所有线路零序电流同相，则为母线接地。谐波选线方法采用有效的数字滤波手段，提取出能量最高的谐波频带范围，避免了提取单一谐波频率而导致的误差。

（3）小波法

小波分析是一门现代信号处理理论与方法，它能有效地分析变化规律不确定和不稳定的随机信号，能够从信号中提取到局部化的有用成分。

小波选线方法的优点是：

第一、该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。

第二、该方法特别适应于故障状况复杂、故障波形杂乱的情况，这与稳态量选线方法形成优势互补。

（4） 首半波法

小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流虽然很复杂，但是发生故障的最初半个周波内，一定满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点，因此可以通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线，该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适用。

（5）有功分量法、能量法

这两种方法的原理相同，对于中性点经消弧线圈接地系统，消弧线圈只能补偿零序电流的无功分量，不能补偿零序电流的有功分量，因此故障线路的零序电流的有功分量与正常线路极性相反，可以用这个特点进行选线。由于有功分量的含量较小，所以装置采用零序电流与零序电压的乘积，即零序能量来度量零序电流的有功分量，实际上是把有功分量进行了累加，零序能量最大的线路就是故障线路。

（6）突变量选线方法

对于中性点经消弧线圈接地系统，我们研究认为在所有选线方法中零序电流突变量法的适用范围更广、选线准确性更高。这需要增加变量控制器装置，在消弧线圈两侧并联电抗器和真空开关，电抗值为600Ω，通过单相真空开关控制投切。正常运行时并联电抗不投入运行，发生永久性接地故障后将并联电抗短时投入，持续5－10秒再断开，使零序电流发生5A的突变量(对应于金属性接地)，这个突变的电流只会在故障线路中体现出来。因此利用这个投、切两次操作故障线路和非故障线路电流突变特征的差异可以选出故障线路。该方法同其它方法相结合，彻底地解决了消弧线圈接地电网的单相接地故障选线问题。

（7） 有效域技术

对于不同的故障信号特征，各种选线方法都有一定的适用条件。当适用条件满足时，该选线方法选线结果一定正确，否则，选线结果可能出现错误。我们称选线方法能够可靠选线的适用条件为该方法的充分性条件，满足充分性条件的故障区域，称为该选线方法的有效域。通过粗糙集理论对每一种选线方法都界定了有效域，当一个故障落在某方法的有效域内时，该方法对该故障的选线结果一定是正确的，否则给这种方法的选线结果乘以一个系数w(0<w<1)。应用证据理论把这些信息组合起来，使最终选线结果反映了各种方法共同的支持点，选线结果非常可靠。

（8）连续选线技术

连续选线技术是针对小电流接地系统单相接地故障中故障信号微弱、容易受干扰的特点而采取的技术措施。该技术不完全依赖于一次判断的结果，而是综合考虑全过程的情况。装置在故障没有消失的情况下每隔1秒钟重复进行选线计算，直至故障消失，这样可以有效地排除少数几次误判。

一直被模仿，从未被超越。只有选择权威的方法，结合过硬的技术才能得到准确率100%的选线结果。丹华昊博将一如既往的以高品质、高质量的专业水准将选线技术的研发工作进行到底！