可控电阻多功能监视器研究与应用

朱育熹 张坚俊 谢增蔚

1 背景介绍

中性点经消弧线圈并联小电阻接地方式也称智能多模接地方式，是中性点消弧线圈接地方式的升级。该方式兼具传统消弧线圈接地和小电阻接地的优点并避免其缺点，是一种综合性能良好的接地系统，在电网中具有广阔的应用前景。

智能多模接地系统中的小电阻及电阻投切开关对成套系统发挥效用具有重要的影响，但实际应用及相关技术规范都没有对其工况监测提出要求，存在以下问题：无法有效监视小电阻工况，电阻阻值、温度等参数不可知；无法有效监视高压接触器工况，接触器失灵拒动、误合后拒分等情况无法获知，可能导致越级跳闸，造成用户失电等后果。为此，需要在智能多模接地系统中研制配套可控电阻多功能监视器，提高成套系统的可靠性和安全性。

2 可控电阻多功能监视器功能设计

可控电阻多功能监视器应具有以下功能。

（1）实时测量电阻温度、电流。

（2）定期测量电阻阻值。

（3）记录接地时刻及电阻状态：记录接地开始和结束的时间、温度、电流等信息。

（4）小电阻投退状态。

（5）接触器故障告警。

（6）小电阻故障告警。

深圳特区的金融市场已经初具规模，银行业的综合实力不断增强，证券业、保险业持续健康发展，上市公司数量不断增加，在监督管理方面，也建立了相应的行业协会来对彼此进行监督,深圳特区的金融体系功能在全国范围内已经算是较为完备。

（7）通信功能：实时测量值和故障信息能通过远方通信进行读取。

3 可控电阻多功能监视器模块设计

根据可控电阻监视器功能要求，其模块应包括以下部分：模拟量输入、状态量输入、开关量输入、显示、通信等部分。其构成原理示意图如图1所示。

图1 可控电阻多功能监视器模块构成原理示意图

外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通滤波器输入模数变换器，DSP经采样数字处理后，构成各种保护继电器，并计算各种遥测量。外部开关量输入经光电隔离送DSP处理后，发出各种遥信及遥控信号。

I0、U0输入为模拟量输入，I0零序电流输入用来监视电阻电流，零序电流用专用零序电流互感器接入。使用红外测温探头实时监测电阻温度，对温度变化反应速度快。

（1）CPU系统

CPU系统由高性能的32位DSP处理器和大容量的RAM及Flash构成，具有极强的数据处理及记录能力，可记录的事件数不少于255条，设置专门的EEPROM存储器保存保护定值等运行配置信息，装置掉电后均不会丢失，有关数据（系统参数等）在失电情况下可保存十年以上。

（2）数据采集系统

数据采集系统由高可靠性的14位精度的A/D转换器及滤波回路组成，完整保存各模拟输入信号的幅值和相角信息，具有转换速度快、采样偏差小、功耗小及稳定性好等特点。本装置的采样回路无可调整元件，也不需要在现场调整，具备高度的可靠性。

（3）开关量输入与输出

设置路外开入量采集回路，开入量采集回路经过专门的滤波抗干扰电路处理，大大提高了可靠性，开入量由装置提供的专用+24V电源提供输入电平。装置提供12路24V开关量输出，具体功能可由拥护根据需要定义。

（4）通信部分

具有两路独立RS485通信口，支持MODBUS通信协议，实现信息的上传和下发。

（5）时钟回路

插件内设置了硬件时钟回路，采用的时钟芯片精度高，并配有电池以掉电保持。

（6）显示部分

采用64×128点阵式大屏幕液晶，所有被测量和参数均能通过液晶显示。

4 软件系统设计

4.1 温度、电流量采集原理

首先要初始化A/D转换模块，然后等待中断，当产生中断后处理采集到的模拟信号，为了确保转换精度应多次取值求平均，将其转换结果放在结果寄存器的高12位上，最后将处理后的温度值送到LCD上显示。系统设计原理框图如图2所示。

图2 模拟量采集原理框图

4.2 电阻故障、高压接触器故障判断原理

电阻故障：定时监测的电阻值偏差超过20%时报电阻故障；接地故障时，电流值偏差理论值超过20%时报电阻故障。

高压接触器故障：发合闸指令后不能有效合闸、发跳闸指令后不能有效分闸均判断为高压接触器故障。

4.3 软件系统流程图

软件系统流程图如图3所示。

5 试验及应用

基于以上研制的KGRM型可控电阻多功能监视器，通过完整试验证明，该监视仪功能齐全，同时抗干扰性能良好。温度测量分辨率0.1℃，测温控制误差≤±1℃，电流测量误差≤2%，阻值测量误差≤5%。经过在变电站智能多模接地系统上试用表明，该监视仪能实时监控电阻和高压接触器工况，有异常时快速告警，信号通过通讯远传集控运维中心，实现了对可控电阻的有效监控，有力保障了智能多模接地系统的可靠运行。

图3 软件系统流程图

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