基于MSP430的零序直流小电流接地选线装置的设计Adesignoffault-line-selectiondeviceusedintheZero-sequenceDCsystembasedonMSP430李斌袁振海(南京工业大学)LibinYuanZhenhai(NanjingUniversityofTechnology)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；选择性中图分类号:TM711文献标识码:AAbstractThisarticleillustratesanewfault-line-selectionprincipleintheZero-sequenceDCgroundingsystem.Accordingtotheprinciple,italsointroducesafault-line-selectiondevicebasedonMSP430.Thisdevicehassoundquality,andisinthelowerprice.Itcanworksmoothly,andiseasyformaintenance.KeywordsMSP430Microcontroller;naturaldirectivecurrent;selectivity;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零序直流小电流选线系统模型如图1所示，''IC''IB''IAUCUB'ICUA'IB'IA图1两分支零序直流电网模型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2PT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：UUAUCUBSUBUCUAI1I2I3I4I5I6IR图3等效电路图其中⎧UA03/2≤≤ωπt⎪UUsB=≤≤⎨3/2πωπt4/2(1)⎪⎩UC4/2π≤≤ωπt2运用网孔法分析该等效电路图，并结合电网的物理模型，容易得到各支路电流Ia'、Ib'、I'I''I''I''c、a、b、c的表达式。同时，由对称分量法知，故障支路的零序电流为：I=1/3(III'++'')01abc(2)非故障支路的零序电流为：I=1/3(III''++'''')02abc(3)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：电流幅值(A)-30.03电流x10幅值(A)2i01i01i02i020.020-20.01-40-6-0.01-8-0.02-10-0.03-12-14-0.0401234567ωt01234567ωt（a）忽略电容(b)考虑电容图4两分支零序电流电流图由图4(a)可知，在对电网电缆对地电容值很小，其影响可以忽略的零序直流网路中，故障支路零序电流的幅值要远大于非故障支路的零序电流的幅值;由图4(b)可知，在电网电缆对地电容值较大的零序直流网络中，故障支路和非故障支路产生的零序电流的相位刚好相差180o。实验证明