新型小电流接地选线装置硬件平台方案.pdf

Q2007电力行业信息他年会 新型小电流接地选线装置硬件平台方案 范龙文，陈高波，许鹏华 (山东理工大学，烟台供电公司，垦利县供电公司) 摘 要：本文分析了小电流接地选线装置的硬件特点，介绍了目前流行的硬件结构，并在此基础上提出了一 种基于嵌入式系统的一体式解决方案。该方案采用多处理器结构；取消了采样保持器，采用软件补偿实现采样 同步；采样频率高，可满足暂态选线的要求：体积小，低功耗，成本低，可适用于多种选线理论。 1 引言 接口。此外，选线装置应用于特定的环境，对抗干 扰能力有较高的要求，对外形尺寸也有具体的要求。 配电网采用中性点不直接接地方式运行时，发生 AD转换的精度对选线结果有直接的影响，多数的 单相接地故障情况下，流过接地点的电流很小，如何 选线装置采用8位的AD，精度不高。不同的选线理 及时准确的选取故障线路成为难题。长期以来国内外 论对AD转换的速度要求不一样，其中利用故障暂态信 做了大量的研究工作，提出了多种选线理论[I，2，3】， 息选线的理论对其要求高。暂态零序电流自由振荡频 推出了多种选线装置。但实际应用效果并不理想。究 率可达几千赫兹[4．5]，目前的小电流接地选线装置采 其原因，一方面是选线原理不完善，每种选线理论都 样频率普遍较低，不能充分利用故障信息的暂态分 有其缺陷。如，工频零序电流比幅比相法不适用于中 量。 性点经消弧线圈接地的系统；零序导纳法需要消弧线 目前的小电流接地选线装置主要有以下两种结 圈配合使用，不适用不接地或消弧线圈不能自动调谐 构： 的系统。另一方面，选线装置在性能、结构、价格 一是采用单CPU的一体式结构。这种结构的装 等方面限制了其应用。 置，需要CPU完成数据采样控制、数据处理等所有任 本文从工程应用的角度出发，分析了小电流接 务。通常CPU采用中断的方式进行数据采集，只能实 地选线装置的硬件特点，介绍了主要的几种硬件结 现较低采样频率的数据采集，CPU效率不高，无法实 构，并对其存在的问题进行了分析，在此基础上提出 现复杂的选线算法，多见于早期的选线装置。 了一种新的硬件平台方案。该方案采用多处理器结 另一种是采用分布式结构。这种结构通常由数据 构，取消了采样保持器，采用软件补偿实现采样同 采集机和工控机组成。工控机具有较强的运算能力， 步；采用FPGA器件实现采样控制及复杂逻辑电路， 能够实现复杂的选线算法，近些年来得到了广泛的应 可通过修改配置程序实现不同的逻辑功能，采样频率 用。但是，工控机结构固定，体积大，需要外置数 可调，适用于多种选线理论。该方案基于嵌入式系 据采集机，