一、概述

為提高供電可靠性， 我國3~66kV中壓電網(wǎng)多采用中性點非有效接地的運行方式(又稱為小電流接地方式)，在中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，供電電壓(線電壓)依然對稱并且不夠成單相接地短路，接地電流一般不大，無需切除線路，不影響供電系統(tǒng)的正常運行。

但是隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大，中壓線路電纜化率的提高，以及城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)、企業(yè)電網(wǎng)混合的配電網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，單相接地故障發(fā)生率也隨之提高。根據(jù)我國電力系統(tǒng)現(xiàn)行規(guī)定，在發(fā)生單相接地故障后，電網(wǎng)仍可維持運行2小時，但從實際運行情況看，此類故障嚴(yán)重增加了電力系統(tǒng)的安全運行風(fēng)險，特別是鋼鐵，冶金，化工等電力系統(tǒng)相對復(fù)雜的電力系統(tǒng)用戶，從接地故障到發(fā)生短路事故時間很短。

據(jù)調(diào)查，電力系統(tǒng)中80%故障由單相接地故障引起的;同時，伴隨單相接地故障產(chǎn)生的弧光接地過電壓問題、鐵磁諧振過電壓會引發(fā)電壓互感器燒損、電纜放炮、甚至相間短路，危害到電力系統(tǒng)的安全可靠運行。

由于受電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、輸配電類型、故障工況等因素影響，小電流選線法準(zhǔn)確率普遍低下以及單相接地引起人身傷害等問題嚴(yán)重影響著中壓電網(wǎng)的安全可靠運行。

現(xiàn)階段，針對3~35kV電力系統(tǒng)，既要保持中性點非有效接地方式供電可靠性高的優(yōu)點，又要在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時準(zhǔn)確選出故障回路，防止故障的進一步擴大，意義重大。目前針對上述現(xiàn)狀未能得到很好解決，所以找到一種又快又準(zhǔn)的選線方法，是電力行業(yè)一直在研究方向和課題。

我公司針對3~35kV中性點非有效接地的企業(yè)多年運行中存在的難題，開創(chuàng)性的研發(fā)出了新型的WHJX單相接地故障管理系統(tǒng)，該裝置采用快速故障識別技術(shù)，準(zhǔn)確判定系統(tǒng)發(fā)生的故障性質(zhì);同時采用融合新型算法原理，電流注入法原理及最大增量法原理的技術(shù)，做到 100%準(zhǔn)確地選出故障線路;干預(yù)式觸點消弧和消弧線圈組合方式的綜合故障處理;采用專用電子式互感器及瞬態(tài)、暫態(tài)電壓FFT頻譜分析運算，實現(xiàn)故障過程的全電壓監(jiān)測及專家診斷系統(tǒng)為整體單相接地故障解決方案。

獨立的監(jiān)控后臺能實時顯示現(xiàn)場運行情況，對故障信息第一時間掌握。專用手機APP客戶端能實現(xiàn)遠(yuǎn)程查看系統(tǒng)運行信息，并具有故障信息推送功能。

WHJX接地故障管理系統(tǒng)是集故障回路選線、單相接地處理、過電壓抑制、母線電壓監(jiān)測及故障在線監(jiān)測等綜合接地故障管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)故障的快速查找、綜合處理以及同時實現(xiàn)故障“專家系統(tǒng)”診斷;同時具備智能分析和大數(shù)據(jù)存儲等電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)軟硬件條件。接地管理系統(tǒng)采用無擾動注入法選線原理(專利申請?zhí)枺?01921402972.8)快速選相技 術(shù) ( 專 利 申 請 號 ： 201921402976.6) 等 技 術(shù) ， 故 障 分 析 系 統(tǒng) 技 術(shù) ( 專 利 申 請 號 ： 201910832740.4)，實現(xiàn)快速選線、選相、熄弧、錄波等功能，保證系統(tǒng)的供電可靠性和安全性。

二、產(chǎn)品適用范圍

WHJX單相接地故障管理系統(tǒng)適用于3.6~40.5kV中性點不接地或中性點經(jīng)消弧線圈接地的電纜電網(wǎng)、架空電網(wǎng)以及混合電網(wǎng)。

三、產(chǎn)品型號說明

單相接地選線系統(tǒng)主要由WHJX-X選線柜，WHJX-C處理柜、WHJX-J全電壓監(jiān)測柜組成。具體見圖：產(chǎn)品一次系統(tǒng)

四、產(chǎn)品基本功能

單相接地故障選線：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，采用注入法原理，裝置可在40ms內(nèi)選出系統(tǒng)故障相序、故障回路，然后將通過內(nèi)部通訊輸出告警結(jié)果。選線準(zhǔn)確率達100%。

單相接地故障綜合處理：根據(jù)單相接地故障發(fā)生的性質(zhì)，接地故障管理系統(tǒng)采用不同的工作方式，利用綜合處理中的觸點消弧與消弧線圈相互配合、相互保護、優(yōu)勢互補的處理方式，可靠處理故障回路，使系統(tǒng)供電的可靠性和安全性大大提高。

全電壓監(jiān)測及專家診斷系統(tǒng)：實時分析處理瞬態(tài)，暫態(tài)過電壓波形，并保存、分析過電壓類型和波形錄波。通過后臺軟件自動分析接地故障發(fā)生前、中、后的系統(tǒng)過電壓波形實況，并錄制多種過電壓、電壓畸變波形，分析電壓的多種電壓質(zhì)量參數(shù)。系統(tǒng)發(fā)生PT斷線、過電壓、低電壓、失壓、諧振報警。

遠(yuǎn)程通訊：本裝置配置了RS485通訊接口，可以按照用給定的通訊規(guī)約與監(jiān)控中性實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，并可按照監(jiān)控中性的命令進行遠(yuǎn)程操作。

五、產(chǎn)品基本原理

系統(tǒng)正常運行時，WHJX單相接地故障管理系統(tǒng)中VoFC快速開關(guān)、ZJa~c干預(yù)式觸點消弧開關(guān)均為斷開狀態(tài)，系統(tǒng)以中性點非有效接地方式運行。WHJX接管系統(tǒng)監(jiān)測母線電壓及各回路零序電流，實現(xiàn)對系統(tǒng)電壓越限故障報警、接地選線、故障處理和故障錄波分析。

選線原理：

當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，WHJX接管系統(tǒng)通過YH電壓互感器信號突變和對各饋線回路零序電流信號的采集分析，采用U&I雙判據(jù)復(fù)合算法在10ms內(nèi)準(zhǔn)確無誤的判斷接地故障，并發(fā)出VOFC快速開關(guān)合閘指令，VOFC快速開關(guān)快速合閘投入高阻抗接地變，將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為小電阻接地系統(tǒng)，同時裝置VOFC快速開關(guān)10ms后自動分閘，裝置恢復(fù)初始狀態(tài)，整個過程不超過40ms，對系統(tǒng)的無擾動，不影響系統(tǒng)的安全、可靠運行。具體動作如下：

當(dāng)系統(tǒng)某一支路發(fā)生單相接地故障時，WHJX接管系統(tǒng)主控制器在≤20mS內(nèi)檢測并記錄各回路的零序電流IA，同時確認(rèn)系統(tǒng)為單相接地故障，此時主控制器閉合快速開關(guān)(VoFC)，此時系統(tǒng)通過專用高阻抗接地變壓器(GJBC)向故障線路注入瞬時電流小于50A，此電流大于由高阻抗接地變零序阻抗確定，注入時間不大于10mS，并通過主控制器再次對回路采集并記錄各回路的零序電流IB。單相接地選線裝置通過對IA、IB及IA&IB的綜合判斷，主控制器選出故障線路、故障類型及故障時間等。

算法說明：

第一次采集電流：各回路的電流為：I1A、I2A、I3A、I4A，備注：第一次采集電流為投入高阻抗接地變提供依據(jù)，不能僅以零序電壓為判斷依據(jù)。

第二次采集電流：各回路的電流為：I1B、I2B、I3B、I4B，備注：第二次采集電流為通過高阻抗接地變注入后的電流，此時接地回路的電流增加了注入的電流，正常注入電流為20-50A，

最后判斷：根據(jù)第一次采集電流與第二次采集電流，單相接地選線裝置通過對電流的“比幅比相”選出接地回路電流變化最大的回路為接地回路。

綜合處理原理：

WHJX接管系統(tǒng)完成選線功能后，系統(tǒng)啟動綜合處理功能，根據(jù)單相接地故障發(fā)生的性質(zhì)，接地故障管理系統(tǒng)采用不同的工作方式，利用綜合處理中的觸點消弧與消弧線圈相互配合、相互保護、優(yōu)勢互補的處理方式安全可靠處理故障回路，使系統(tǒng)供電的可靠性和安全性大大提高。

A)、WHJX接管系統(tǒng)選出故障回路后，由用戶運行人員結(jié)合系統(tǒng)現(xiàn)狀人工處理。

B)、WHJX接管系統(tǒng)選出故障回路后，裝置可設(shè)定直接跳閘(可設(shè)定延時時間)。

C)、安全性要求高的系統(tǒng)：WHJX接管系統(tǒng)選出故障回路后，首先投入干預(yù)式觸頭消弧處理，將系統(tǒng)發(fā)生接地的故障相由母線處故障相短接，轉(zhuǎn)移故障點，使故障相電壓降至零及故障點的電流降至零;以免接地點形成跨步電壓及故障點放電，進而擴大事故。

D)、可靠性要求高的系統(tǒng)：WHJX接管系統(tǒng)選出故障回路后，投入消弧線圈，通過消弧線圈感性電流對系統(tǒng)接地電容電流進行補償，以熄滅故障點的電流。

E、綜合處理：WHJX接管系統(tǒng)選出故障回路后，首先投入干預(yù)式觸頭消弧處理，將系統(tǒng)發(fā)生接地的故障相由母線處故障相短接，轉(zhuǎn)移故障點，使故障相電壓降至零及故障點的電流降至零;然后投入消弧線圈，同時自動復(fù)歸干預(yù)式觸頭消弧，針對系統(tǒng)統(tǒng)瞬時接地現(xiàn)象，接地故障自動消失后，裝置自動恢復(fù)，不影響系統(tǒng)的可靠運行。

全電壓監(jiān)測及專家診斷系統(tǒng)：

全電壓監(jiān)測裝置利用專用電子式互感器采樣頻率寬，無磁飽和失真特性，全電壓監(jiān)測控制器實時分析處理瞬態(tài)，暫態(tài)過電壓波形。一旦系統(tǒng)發(fā)生PT斷線、過電壓、低電壓、失壓、諧振，微機控制器根據(jù)PT提供的電壓信號，利用DSP技術(shù)快速準(zhǔn)確處理能力實現(xiàn)對波形的實時采集，并準(zhǔn)確地判斷系統(tǒng)的故障情況，顯示故障類別，輸出相應(yīng)的開關(guān)量接點信號發(fā)出報警信息，并保存、分析過電壓類型和波形錄波

A)、全電壓監(jiān)測功能：全電壓監(jiān)測控制器實時分析處理瞬態(tài)，暫態(tài)過電壓波形，并保存、分析過電壓類型和波形錄波。

B)、異常運行狀態(tài)報警：(失電、過壓、欠壓、PT斷線、諧振、接地等)做出準(zhǔn)確判斷，并做出及時動作;

C)、諧波實時監(jiān)測：基于快速傅里葉變換原理，運算結(jié)果快速準(zhǔn)確，能夠?qū)崟r監(jiān)測和分析電網(wǎng)中母線電壓的基波有效值、2～21次諧波含量、電壓畸變因數(shù)和電壓峰值因數(shù)等數(shù)據(jù)，能直觀判斷系統(tǒng)電壓質(zhì)量;

D)、故障錄波及波形分析：裝置判斷出現(xiàn)故障時，啟動故障錄波功能，錄波范圍包括故障點前10個周期、故障點后15個周期，A、B、C三相電壓值、零序電壓值、零序電流值，每個周期各項數(shù)據(jù)均記錄1600個點的數(shù)據(jù)值，可記錄最近500次故障波形值。

E)、IRIG-B碼授時：針對現(xiàn)場變電站裝有GPS授時裝置的現(xiàn)場，本裝置可以通過RS485總線傳輸IRIG-B碼進行授時。

WHJX接管系統(tǒng)實時分析處理瞬態(tài)，暫態(tài)過電壓波形，并保存、分析過電壓類型和波形錄波。WHJX接管系統(tǒng)實時對互感器送來的A、B、C三相電壓、零序電壓以及電流互感器二次側(cè)的電流信號進行采集和計算，人機界面顯示系統(tǒng)運行相電壓、線電壓和開口三角電壓等;WHJX接管系統(tǒng)實時對三相電壓和零序電壓值監(jiān)測系統(tǒng)運行是否正常，當(dāng)出現(xiàn)非正常運行狀態(tài)時，快速判讀故障類型，確定故障類型后點亮裝置面板告警燈、輸出響應(yīng)干接點告警信號、人機界面跳轉(zhuǎn)至實時數(shù)據(jù)界面顯示當(dāng)前故障類型，同時進行故障錄波;WHJX接管系統(tǒng)實時能夠?qū)崟r監(jiān)測和分析電網(wǎng)中母線電壓的基波有效值、2～21次諧波含量、電壓畸變因數(shù)和電壓峰值因數(shù)等數(shù)據(jù)，能直觀判斷系統(tǒng)電壓質(zhì)量;

六、產(chǎn)品組成及特點

WHJX接管系統(tǒng)由WHJX-X選線柜，WHJX-C處理柜、WHJX-J全電壓監(jiān)測柜組成。

WHJX-X選線柜主要配置：單相接地管理選線控制器、高阻抗接地變、單相快速真空斷路器、高壓熔斷器手車

WHJX-C處理柜主要配置：單相接地處理控制器、分相控制快速真空接觸器、高壓限流熔斷器、高壓隔離手車、消弧線圈

WHJX-J全電壓監(jiān)測柜主要配置：全電壓監(jiān)測控制器、專用電子PT、PT熔斷器、高壓隔離手車、

WHJX單相接地管理系統(tǒng)是在小電流接地運行方式逐漸不能完全滿足電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀和供電可靠性要求的背景下，利用快速開關(guān)技術(shù)和消弧選線專用算發(fā)的技術(shù)沉淀，結(jié)合大電流接地運行方式選線準(zhǔn)確率高的基本原則開發(fā)的。既保持了中壓中性點非有效接地系統(tǒng)的供電可靠性優(yōu)勢，又解決了電網(wǎng)發(fā)展造成的選線準(zhǔn)確率低、接地電流大、弧光過電壓、諧振過電壓、電纜放炮、智能化水平低等一系列問題。

1、精準(zhǔn)選線：采用沃華科技專利算法，即：融合法、電流注入法、最大增量法原理。

2、雙安全：一是采用高阻抗接地變，裝置采用三相五柱結(jié)構(gòu)原理的高阻抗接地變，該接地變利用自身的零序電流勵磁通路，實現(xiàn)高阻抗接地;裝置高阻抗接地變可直接接地運行，設(shè)備安全 ;

二是注入電流時間短，快速開關(guān)合閘10ms后自動分閘，對系統(tǒng)故障點無沖擊，系統(tǒng)安全。

3、無擾動：裝置采用高壓快速開關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)電流快速注入，瞬時脫離，對系統(tǒng)無擾動。

4、全面處理：裝置結(jié)合系統(tǒng)需要配置綜合處理方式，觸點消弧或消弧線圈補償或直接跳閘或用戶根據(jù)各回路性質(zhì)，自行定義處理方式。

5、全保護：系統(tǒng)即保證了小電流接地系統(tǒng)的可靠性;又保證了大電流系統(tǒng)的安全性。

6、智能化，通過全過程在線監(jiān)測，實施監(jiān)測系統(tǒng)正常運行狀態(tài)及故障狀態(tài)。

7、安裝簡單：不改變原有小電流接地系統(tǒng)的選線接線方式，對系統(tǒng)接線沒有影響。

七、包裝、運輸、貯存

本裝置一般采用木箱包裝，柜體底座固定在包裝箱底板上;

建議不要長距離在三級及三級以下公路運輸;必要時可以拆散包裝，重要部件盡量不采用公路運輸;長期不用時，應(yīng)貯存在干燥、通風(fēng)的戶內(nèi)倉庫內(nèi)。不宜長期在戶外儲存。

八、質(zhì)量保證

在遵守保管及使用要求的情況下，從投運之日起12個月或從發(fā)貨之日起18個月內(nèi)(以先到時間為準(zhǔn))產(chǎn)品由于質(zhì)量原因而發(fā)生損壞，我司將無償?shù)貫橛脩艟S修或更換;

我司對設(shè)備實行終身有償服務(wù)。并以優(yōu)惠價提供本產(chǎn)品的備品配件。

九、訂貨須知

用戶應(yīng)提供相關(guān)的系統(tǒng)額定電壓，作為設(shè)計依據(jù);

柜體尺寸、顏色，由我公司進行設(shè)計并經(jīng)用戶簽字確認(rèn)后，方能最終確定;

用戶應(yīng)明確裝置的功能(包括基本功能和可選功能)，如有特殊要求應(yīng)在訂貨時提出;

用戶需注明選線的線路數(shù)量;

用戶若需要其它額外附件或備件，應(yīng)在訂貨時注明所需元件的名稱、規(guī)格及數(shù)量。