基于MSP430的零序直流小电流接地选线装置设计

文章摘要：摘要本文提出了零序直流小电流接地选线系统的一种新的选线原理，并依据该原理，设计出以MSP430为核心的选线装置，该装置具有性能高，价位低，运行可靠，易于维护等特点。 关键词： MSP430单片机；自然直流； 选择性 1. 引言小电流接地系统(NUGS)广泛应用于国内的供用电系统，66kV, 35kV,6kV, 3kV和部分380V系统均为NUGS，接地方式多为不接地系统(NUS)或消弧线圈接地系统(NES)，近年也出现了电阻接地方式(NRS)。因NUGS中单相接地电流很小，但是，长时间的接地运行，极易形成两相接地短路，弧光接地还会引起全系统过电压，保护或选线难度很大。为此，生产实

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　　摘要　本文提出了零序直流小电流接地选线系统的一种新的选线原理，并依据该原理，设计出以MSP430为核心的选线装置，该装置具有性能高，价位低，运行可靠，易于维护等特点。
　　关键词： MSP430单片机；自然直流； 选择性

　　1.       引言

　　小电流接地系统(NUGS)广泛应用于国内的供用电系统，66kV,  35kV,6kV, 3kV和部分380V系统均为NUGS，接地方式多为不接地系统(NUS)或消弧线圈接地系统(NES)，近年也出现了电阻接地方式(NRS)。因NUGS中单相接地电流很小，但是，长时间的接地运行，极易形成两相接地短路，弧光接地还会引起全系统过电压，保护或选线难度很大。为此，生产实践中希望尽快准确地选出故障线路并及时将之切除。国内自1958年以来从第一台小电流接地故障选线装置研制成功到现在，电网单相接地故障选线问题的研究已经走过了几十年的历程，但现场运行的结果表明 ，装置的选线效果并不理想，平均80%的选线装置因为选线效果不佳退出了运行。本文在零序直流选线系统研究的基础上，从理论上对该电网的物理和数学模型进行了进一步的分析，由理论分析总结了一种新的选线方法，并介绍了以MSP430单片机为核心的具体实施方案。

　　2. 两分支电网模型的分析

图1    两分支零序直流电网模型

　    零序直流小电流选线系统模型如图1所示， 电网的所有参数均与文献[1]一样，CT1、CT2分别为安装在两支路上的零序互感器，PT为三个变压器组成的零序电压互感器，其连接方法如图2所示，三个变压器的原边星形连接，副边首尾相连组成一个开口三角，设变压器原副边线圈匝数之比为Ｋ，电网实际产生的零序电压为U₀,　由电路理论可知，开口三角处取得的电压信号为3U₀/K。

图2  PT结构原理图

由于3个整流管VD1、VD2、VD3的存在，流过检测电阻R2上的电流信号是一个脉动直流信号，故分析该电网模型时，应将电路分三时段来考虑。建立的等效电路模型如图3所示：

                   图3  等效电路图      

　由此可以得到该条件下两支路零序电流的瞬时波形如图4所示：

　 　　

             （a）忽略电容                       

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