1引言 　　長期以來，我國6-10kV中壓配電網(wǎng)都是采用中性點不接地或經(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。當中性點不接地時，在接地點將通過全系統(tǒng)的對地電容電流，使非故障相的絕緣破壞進而造成相間短路，對電網(wǎng)造成很大的危害。在中性點經(jīng)消弧線圈接地方式下，單相接地時通過接地點的總電流[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]，但因為電網(wǎng)的對地電容電流隨電網(wǎng)運行方式的變化而變化，也受環(huán)境的影響，要很好地實現(xiàn)對地電容電流的補償，消弧線圈的電感值應隨電容電流的變化而調節(jié)，實現(xiàn)最佳補償。 　　本文介紹的自動跟蹤補償裝置可以實時根據(jù)測量值采用相應算法計算出電容電流，通過自動控制系統(tǒng)對消弧線圈進行調節(jié)，從而將接地殘流降至安全范圍以內。 2裝置的組成 　　自動跟蹤補償消弧設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，可調消弧線圈和串聯(lián)電阻，控制部分由單片機及相關芯片組成。 　　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)生單相接地短路時易引起其它故障，如相間短路等等，但在正常運行時的不平衡電壓一般較小。在加裝了消弧線圈以后，發(fā)生單相短路時接地電流減小，但在正常運行狀態(tài)下的系統(tǒng)不平衡電壓往往會增加。 　　加裝了消弧線圈后在正常運行狀態(tài)下的系統(tǒng)不平衡電壓（即中性點位移電壓）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，中性點位移電壓UN往往會增加，而且很可能會超出安全范圍，因此需要加裝串聯(lián)電阻以減少正常狀態(tài)下的中性點位移電壓。 　　當存在串聯(lián)電阻時，在正常運行狀態(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，可見通過接入適當阻值的串聯(lián)電阻，可以將中性點位移控制在規(guī)定的15%的范圍內，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時通過控制系統(tǒng)將串聯(lián)電阻切除，以取得較好的補償效果。串聯(lián)電阻采用漆包鎳鉻電阻絲繞制而成，電阻值穩(wěn)定。阻尼電阻太大會使正常運行中調節(jié)回路電流太小，不能滿足微機輸入信號要求，調節(jié)靈敏度降低，并且會增加接地殘流。 　　2.2自動控制系統(tǒng)硬軟件設計 　　2.2.1自動控制系統(tǒng)工作原理 　　a） 中性點位移電壓的監(jiān)測 　　在裝置中根據(jù)UN的變化來判斷是否有單相接地。當UN的變化超過一定數(shù)值ηU?時,控制系統(tǒng)會自動測量電容電流,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） 電容電流的實時測量 　　當根據(jù)UN的變化值判斷發(fā)生單相接地時，要實時測量電容電流并據(jù)此調節(jié)消弧線圈，盡量實施完全補償。在本裝置中采用中性點位移電流相位角法測電容電流。在系統(tǒng)初始化時調節(jié)一次檔位，根據(jù)測量值計算電容電流。在消弧線圈的初始檔位測量此時的電流得 Ii,電流相位角為θi ,再調節(jié)一次檔位測得此時的電流值Ii+1,電流相位角為θi+1,并測出相電壓UΦ，Φ為調節(jié)一次檔位后電流與電壓的夾角。測得的兩個相位角代入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。為了實現(xiàn)精確計算，以下計算部分的程序均用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）計算的電容電流[WTBX]I[WTBZ]C 　　由公式（6）計算脫諧度。 　　c） 對地電容電流的補償 　　當確定為單相接地時，單片機控制系統(tǒng)會立即切除串聯(lián)電阻，同時根據(jù)上面計算部分所得的電容電流值對消弧線圈的檔位進行調節(jié)。然后再次測量電容電流，若此時計算所得的電容電流值，則繼續(xù)調節(jié)消弧線圈，反復這個控制過程直至對地電容電流減小至5A以下。 　　2.2.2自動控制系統(tǒng)硬件結構（如圖2所示） 　　系統(tǒng)硬件結構主要由四個部分組成： 　　a） 數(shù)據(jù)處理單元 　　數(shù)據(jù)處理單元是微機保護裝置的核心部分，其組成主要包括CPU、存儲器、時鐘電路等。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、時序分離和總線驅動等功能。存儲器DS1644（RAM） 、27256（EPROM）用來存放程序、采樣數(shù)據(jù)、中間運算結果和整定值的。采用EPROM來存放程序和整定值，用RAM來存放采樣數(shù)據(jù)、中間運算結果等需要隨時存取的數(shù)值。本系統(tǒng)中采用的DS1644為帶有非易失SRAM的時鐘芯片（包含有晶振和鋰電池）,32K字節(jié)的RAM的最高的8字節(jié)是存放時間信息的，包括年、月、日、星期、小時、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器，并且有4kbits的EEPROM。該EEPROM具有寫保護功能，只有正確輸入了寫允許命令后才能被正確寫入，一旦寫操作動作完畢，大自動回復寫保護，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輸出電流和電壓的模擬量，轉換成數(shù)據(jù)處理單元能夠接受的數(shù)字量，其中包括信號調理、低通濾波、采樣保持、A/D轉換等幾個部分。在本系統(tǒng)中采用AD7891芯片，該芯片具有多路開關和采樣保持功能，是一個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，單通道轉換時間為1.6μs，滿足系統(tǒng)的采樣速度要求。因為系統(tǒng)外部總線采用的是8位方式,但AD7891是12位并行輸出的,其中有一個總線寬度轉換問題,考慮到總線寬度頻繁轉換會帶來一些負面影響,所以決定系統(tǒng)總線寬度不變，每次讀AD7891時直接讀入低8位，而將高4位放在CPLD中進行鎖存，然后通過對另外一個地址的訪問讀出該4位（其中所用到的譯碼電路均由CPLD內部實現(xiàn)）。  　　c）開關量輸出單元 　　開關量輸出單元主要是將微機處理后的輸出量以需要的形式輸出，以起到控制作用。因其可能會將外部干擾帶入裝置，所以繼電器與微機系統(tǒng)需要經(jīng)過光耦隔離，并采用獨立的電源。系統(tǒng)中對開出量口的擴展功能集成在CPLD中，并掛在CPLD內部的地址/數(shù)據(jù)總線上。 　　d）通信單元 　　鍵盤、顯示器、并行口、串行口和打印機主要作為人機交流的接口，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之間實現(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，顯示屏點陣128×64點，可以實現(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對它進行訪問時要加入等待周期。裝置采用MAXIM公司的RS-485光電隔離接口芯片MAX1480B。只要在邏輯側提供單一+5V電源就可以通過DC/DC變換器為接口兩側提供電源，通信方式為半雙工，傳輸速率可達到250kbps，并有傳輸速率限制電路，有過載保護。 　　2.2.3自動控制系統(tǒng)主程序流程 （如圖3所示） [b]3結束語 [/b]　　通過原理闡述及相關測試表明本裝置能完成對中性點位移電壓的監(jiān)測以及電容電流的實時測量和補償，使系統(tǒng)始終運行在最佳狀態(tài)，在增強系統(tǒng)過電壓能力的同時，大大減少了原有消弧線圈的調整操作，使運行安全可靠性進一步提高，也降低了運行和調度人員的工作強度。可以大大減少故障點工頻無功電流，并且減少了單相接地故障發(fā)展為相間短路的幾率。