一、概述

為提高供電可靠性， 我國3~66kV中壓電網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發生單相接地故障時，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，不影響供電系統的正常運行。

但是隨著電網規模的擴大，中壓線路電纜化率的提高，以及城網、農網、企業電網混合的配電網絡越來越復雜，單相接地故障發生率也隨之提高。根據我國電力系統現行規定，在發生單相接地故障后，電網仍可維持運行2小時，但從實際運行情況看，此類故障嚴重增加了電力系統的安全運行風險，特別是鋼鐵，冶金，化工等電力系統相對復雜的電力系統用戶，從接地故障到發生短路事故時間很短。

據調查，電力系統中80%故障由單相接地故障引起的;同時，伴隨單相接地故障產生的弧光接地過電壓問題、鐵磁諧振過電壓會引發電壓互感器燒損、電纜放炮、甚至相間短路，危害到電力系統的安全可靠運行。

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

現階段，針對3~35kV電力系統，既要保持中性點非有效接地方式供電可靠性高的優點，又要在系統發生單相接地故障時準確選出故障回路，防止故障的進一步擴大，意義重大。目前針對上述現狀未能得到很好解決，所以找到一種又快又準的選線方法，是電力行業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多年運行中存在的難題，開創性的研發出了新型的WHJX單相接地故障管理系統，該裝置采用快速故障識別技術，準確判定系統發生的故障性質;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，做到 100%準確地選出故障線路;干預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、暫態電壓FFT頻譜分析運算，實現故障過程的全電壓監測及專家診斷系統為整體單相接地故障解決方案。

獨立的監控后臺能實時顯示現場運行情況，對故障信息第一時間掌握。專用手機APP客戶端能實現遠程查看系統運行信息，并具有故障信息推送功能。

WHJX接地故障管理系統是集故障回路選線、單相接地處理、過電壓抑制、母線電壓監測及故障在線監測等綜合接地故障管理系統，以實現故障的快速查找、綜合處理以及同時實現故障“專家系統”診斷;同時具備智能分析和大數據存儲等電力物聯網建設軟硬件條件。接地管理系統采用無擾動注入法選線原理(專利申請號：201921402972.8)快速選相技 術 ( 專 利 申 請 號 ： 201921402976.6) 等 技 術 ， 故 障 分 析 系 統 技 術 ( 專 利 申 請 號 ： 201910832740.4)，實現快速選線、選相、熄弧、錄波等功能，保證系統的供電可靠性和安全性。

二、產品適用范圍

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

三、產品型號說明

單相接地選線系統主要由WHJX-X選線柜，WHJX-C處理柜、WHJX-J全電壓監測柜組成。具體見圖：產品一次系統

 

四、產品基本功能

單相接地故障選線：當系統發生單相接地故障時，采用注入法原理，裝置可在40ms內選出系統故障相序、故障回路，然后將通過內部通訊輸出告警結果。選線準確率達100%。

單相接地故障綜合處理：根據單相接地故障發生的性質，接地故障管理系統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、優勢互補的處理方式，可靠處理故障回路，使系統供電的可靠性和安全性大大提高。

全電壓監測及專家診斷系統：實時分析處理瞬態，暫態過電壓波形，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生前、中、后的系統過電壓波形實況，并錄制多種過電壓、電壓畸變波形，分析電壓的多種電壓質量參數。系統發生PT斷線、過電壓、低電壓、失壓、諧振報警。

遠程通訊：本裝置配置了RS485通訊接口，可以按照用給定的通訊規約與監控中性實現數據遠傳，并可按照監控中性的命令進行遠程操作。

五、產品基本原理

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

選線原理：

當發生單相接地故障時，WHJX接管系統通過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雙判據復合算法在10ms內準確無誤的判斷接地故障，并發出VOFC快速開關合閘指令，VOFC快速開關快速合閘投入高阻抗接地變，將系統轉換為小電阻接地系統，同時裝置VOFC快速開關10ms后自動分閘，裝置恢復初始狀態，整個過程不超過40ms，對系統的無擾動，不影響系統的安全、可靠運行。具體動作如下：

當系統某一支路發生單相接地故障時，WHJX接管系統主控制器在≤20mS內檢測并記錄各回路的零序電流IA，同時確認系統為單相接地故障，此時主控制器閉合快速開關(VoFC)，此時系統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，不能僅以零序電壓為判斷依據。

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接管系統完成選線功能后，系統啟動綜合處理功能，根據單相接地故障發生的性質，接地故障管理系統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、優勢互補的處理方式安全可靠處理故障回路，使系統供電的可靠性和安全性大大提高。

A)、WHJX接管系統選出故障回路后，由用戶運行人員結合系統現狀人工處理。

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

C)、安全性要求高的系統：WHJX接管系統選出故障回路后，首先投入干預式觸頭消弧處理，將系統發生接地的故障相由母線處故障相短接，轉移故障點，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：WHJX接管系統選出故障回路后，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接管系統選出故障回路后，首先投入干預式觸頭消弧處理，將系統發生接地的故障相由母線處故障相短接，轉移故障點，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，同時自動復歸干預式觸頭消弧，針對系統統瞬時接地現象，接地故障自動消失后，裝置自動恢復，不影響系統的可靠運行。

全電壓監測及專家診斷系統：

全電壓監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，全電壓監測控制器實時分析處理瞬態，暫態過電壓波形。一旦系統發生PT斷線、過電壓、低電壓、失壓、諧振，微機控制器根據PT提供的電壓信號，利用DSP技術快速準確處理能力實現對波形的實時采集，并準確地判斷系統的故障情況，顯示故障類別，輸出相應的開關量接點信號發出報警信息，并保存、分析過電壓類型和波形錄波

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

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

C)、諧波實時監測：基于快速傅里葉變換原理，運算結果快速準確，能夠實時監測和分析電網中母線電壓的基波有效值、2～21次諧波含量、電壓畸變因數和電壓峰值因數等數據，能直觀判斷系統電壓質量;

D)、故障錄波及波形分析：裝置判斷出現故障時，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，每個周期各項數據均記錄1600個點的數據值，可記錄最近500次故障波形值。

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

WHJX接管系統實時分析處理瞬態，暫態過電壓波形，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的電流信號進行采集和計算，人機界面顯示系統運行相電壓、線電壓和開口三角電壓等;WHJX接管系統實時對三相電壓和零序電壓值監測系統運行是否正常，當出現非正常運行狀態時，快速判讀故障類型，確定故障類型后點亮裝置面板告警燈、輸出響應干接點告警信號、人機界面跳轉至實時數據界面顯示當前故障類型，同時進行故障錄波;WHJX接管系統實時能夠實時監測和分析電網中母線電壓的基波有效值、2～21次諧波含量、電壓畸變因數和電壓峰值因數等數據，能直觀判斷系統電壓質量;

六、產品組成及特點

WHJX接管系統由WHJX-X選線柜，WHJX-C處理柜、WHJX-J全電壓監測柜組成。

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全電壓監測柜主要配置：全電壓監測控制器、專用電子PT、PT熔斷器、高壓隔離手車、

WHJX單相接地管理系統是在小電流接地運行方式逐漸不能完全滿足電力系統發展現狀和供電可靠性要求的背景下，利用快速開關技術和消弧選線專用算發的技術沉淀，結合大電流接地運行方式選線準確率高的基本原則開發的。既保持了中壓中性點非有效接地系統的供電可靠性優勢，又解決了電網發展造成的選線準確率低、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構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，實現高阻抗接地;裝置高阻抗接地變可直接接地運行，設備安全 ;

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

3、無擾動：裝置采用高壓快速開關技術，實現電流快速注入，瞬時脫離，對系統無擾動。

4、全面處理：裝置結合系統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各回路性質，自行定義處理方式。

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

6、智能化，通過全過程在線監測，實施監測系統正常運行狀態及故障狀態。

7、安裝簡單：不改變原有小電流接地系統的選線接線方式，對系統接線沒有影響。

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，應貯存在干燥、通風的戶內倉庫內。不宜長期在戶外儲存。

八、質量保證

在遵守保管及使用要求的情況下，從投運之日起12個月或從發貨之日起18個月內(以先到時間為準)產品由于質量原因而發生損壞，我司將無償地為用戶維修或更換;

我司對設備實行終身有償服務。并以優惠價提供本產品的備品配件。

九、訂貨須知

用戶應提供相關的系統額定電壓，作為設計依據;

柜體尺寸、顏色，由我公司進行設計并經用戶簽字確認后，方能最終確定;

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

用戶需注明選線的線路數量;

用戶若需要其它額外附件或備件，應在訂貨時注明所需元件的名稱、規格及數量。