第31卷第9期2011年9月
电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment
Vol．31No .9Sept. 2011
附加直流电源漏电保护的研究
李文江，程伦新，杨義葵
（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105）
摘要：利用附加电源直流检测式漏电保护解决漏电保护拒动和误判的问题，设想在三相电网中增加一个独立的直流电源，使之作用于三相电网与大地之间，三相对地的绝缘电阻上则会有直流电流流通，有效检测该电流大小的变化，就可实现选择性漏电保护。介绍了附加直流电源电压的设定以及漏电闭锁动作值的整定方法。试验结果表明，系统各项性能指标均符合标准规定，误差较小，能够满足煤矿井下电网漏电保护的要求。
关键词：附加直流电源；漏电保护；低压电网；漏电闭锁中图分类号：TM 77
文献标识码：A
文章编号：1006－6047（2011）09－0144－03
可以构成附加直流检测式漏电保护。
附加直流电源检测的保护原理如图1所示。漏电闭锁保护单元由直流检测电源、直流检测回路、信号取样回路、控制执行回路等几部分组成。
KM
A B C
QS
FU
M
+U d
附加直流电源PM
0引言
采取漏电保护措施和设置选择性漏电保护可以极大提高井下供电的安全性和可靠性［1］。《煤矿安全规程》规定，在煤矿井下低压电网中必须装设漏电保护或选择性漏电保护装置［2］。
目前我国煤矿井下低压电网常用的漏电保护有零序电流比幅法和零序电流相对相位法2种保护原理。零序电流比幅法在某一线路远长于其他线路（即其分布电容与系统总分布电容相差不大时）的情况下较难满足选择性的要求；当接地点过渡电阻较大时，电容电流较小，装置可能产生拒动现象。零序电流相对相位法在故障点离互感器较远且线路很短时，会导致零序电压、电流较小，产生“时针效应”，使相位判断困难；受电流互感器不平衡电流、过渡电阻大小、继电器工作死区及系统运行方式的影响，容易发生相位误判［3-8］。
针对以上情况，本文设计了基于附加直流电源法选择性漏电保护方法，克服了上述2种原理的缺点。该系统在电网正常运行时，可实现对电网绝缘电阻的连续检测；当人身触电或发生漏电故障时，可迅速切除电源；电网的绝缘电阻均匀下降时，也可将此故障检测出来。
V D
U
s S 2
S 1
S
R a
R b R c
图1附加直流电源检测原理图
Fig．1Schematic diagram of additional
DC source detection
由于磁力启动器负荷侧线路直接与异步电动机相连，对直流检测电流而言，相当于电动机的三相绕组把三相电网连接在一起。因此，直流检测回路只需要与电网的一相相连接，即可检测三相电网和电动机定子绕组对地的绝缘状况。
在PM 处的直流检测信号为
U s =
U d R PM R P +鄱R i
（1）
1
1.1
附加直流电源法漏电保护的原理与设计
附加直流电源法漏电保护的原理
若电网发生漏电故障，最容易检测到的是零序电流的增大和电网各相对地绝缘电阻的下降。若在三相电网中附加一个独立的直流电源，使之作用于三相电网与大地之间，在三相对地的绝缘电阻上将有直流电流流通。该电流的大小直接反映了电网对地绝缘电阻的变化，有效检测和利用该直流电流，就
其中，R PM 为电位器电阻，单位是k Ω；R P 为R a 、R b 、R c 的并联值，单位是k Ω；鄱R i 为检测回路除电网对地绝缘电阻之外的所有电阻之和，单位是k Ω。系统确定后，只有鄱R i 为定值，不随电网绝缘电阻的波动而变化。由式（1）可知，U s 随R P 的下降线性增长，当U s 大于门槛电压时，由中央处理单元发出漏电闭锁信号，断开电动机启动控制回路，达到漏电闭锁目的。由此可见，当检测电压恒定时，系统的漏电动作值是非常稳定的。
高压硅堆是为防止电动机的反电势窜入检测电路而设计的，主回路跳闸后电动机转子由于惯性继
收稿日期：2010-12-01；修回日期：2011-07-06
第9期
李文江，等：附加直流电源漏电保护的研究
表2不同电压下漏电信号的测试值
续旋转，产生电动势，高压硅堆可防止该电动势窜入检测回路损坏其他元器件。控制回路由单片机软件来闭锁磁力启动器的启动，当检测到漏电后，置软件标志位，断开磁力启动器的启动回路，使接触器无法合闸，从而完成漏电闭锁的保护功能。1.2附加直流电压和电流的确定
附加直流电压和电流的确定应从以下3个方面考虑。
1.2.1电阻与外加测量电压之间的关系
电网电压等级不同，需要施加不同的直流电压才能反映其真实的绝缘状况。以6kV 电网为例，其绝缘电阻与附加直流电压之间的测试数据如表1所示，用这种方法测得的电网对地绝缘电阻称为直流电阻，而采用交流方法测得的绝缘电阻则称为交流电阻。大量的实测数据表明，绝缘的直流电阻比交流电阻大许多倍。由于人身触电或单相接地的电流值主要取决于电网对地的交流阻抗大小［9-10］，因此从表1中可看出，随着附加直流电压的升高，所测的直流绝缘电阻越接近实际值。
表1直流绝缘电阻R 与附加直流
电压U 的变化关系
Tab ．2Leakage signal test values for
different voltages
电压
U E 40.240.440.4
U A 46.154.860.2
U B 41.448.252.2
U C 16.116.216.2
U D 24.124.224.2
0.75
U N
U N 1.15U N
流不宜过大。当电网发生单相接地故障时，直流检测回路电流为
I =
U 40V
==0. 91mA 鄱R i 43. 6k Ω
（2）
其中，鄱R i 为附加直流检测系统内部回路电阻，由图1可得，鄱R i =R P +R PM =43.6k Ω，所以接地电流仅为0.91mA ，满足本安全回路的要求。1. 3漏电闭锁动作电阻值的设定
漏电闭锁动作电阻值是根据漏电动作值确定的，而漏电动作值的确定是以保证人身触电的安全性为前提的。
在图2的电网中，假设R A =RB =RC =R。安全规程规定：我国煤矿井下人身触电安全电流值为30mA 。在不考虑电网电容的情况下，流过人体的电流I h 为
Tab ．1Relationship between DC insulation resistor R and additional DC voltage U
U ／V 20.036.052.082.0
R ／Ω1000.0800.0742.8672.1
U ／V 120.0177.5235.0
R ／Ω571.0522.0489.5
3U φ
（3）
3R h +R
其中，U φ为电网相电压；R 为电网每相对地漏电阻（三相对称）；R h 为人体电阻，取1k Ω。
I h =
-O --+++R A R B
R C
I h
A B C
检测回路的伏安特性
a. 合闸前，如电网存在漏电或单相接地故障，直流检测回路所产生的电火花不应引起瓦斯和煤尘爆炸。
b. 由于附加直流电源的存在，电网对地电容总是充满电的，在发生单相接地或漏电故障时，放电火花能量应小于引起瓦斯或煤尘爆炸所需的最小能量［11］。1.2.3检测电压与人身安全的关系
电网停电后，工人可能进行电气设备的维修工作，如果直流检测电压过高，人身接触时可能发生触电危险。因此，检测电压不宜过高［12-13］。
根据上述几条原则、爆炸性环境电气设备《本质安全性电路和电气设备》规程、有关矿用工类电气设备对电容性电路的规定、电容量C 和最小点燃电压U 曲线，可得1.5μF 电容量对应的最小点燃电压为100V ，若安全系数按2.5计算，所设计的直流工作电压为100／2.5＝40（V ）。
利用三相调压器，测试75%U N 、U N 、115%U N 时任意5点的电压值如表2所示。
由表中的数据分析可知，当电网电压在75%U N ～115%U N 内波动时，直流检测电压40V 比较稳定，所以漏电闭锁的动作值是稳定的。此外，直流检测电
1.2.2
图2人身触电电流计算图
Fig．2Calculation of electric shock current
在6kV 供电电压下，流过人体电流按30mA 计算，可确定允许的电网最低漏电电阻值为
（4）
考虑到三相电网的漏电阻对直流而言为并联通路，则漏电动作电阻为
（5）R sc =R min ／3=200（k Ω）
实际采用200k Ω，从而得漏电闭锁的动作电阻值为400k Ω。该系统适用于6kV 电压等级的电网，是通过在程序中设置不同的比较值来实现的。
R min =3U φ／I h =600（k Ω）
2系统试验
依据附加直流电源检测的保护原理及所设计的
直流电源，当电网电压为6kV ，对地电容分别为0.1μF 和1μF 时，可测得漏电闭锁门槛电压U L 与漏电闭锁电阻R L 的对应值如表3、表4所示。
由R L ＝400k Ω，可得出U L ＝23.7V 。将人为加设
电力自动化设备
的滑线变阻器的阻值慢慢下降时，系统即模拟电网发生漏电故障，显示屏显示“03”，即第3号供电单元发生漏电。试验结果如表5所示。
表3对地电容C ＝0.1μF 时U L 与R L 的对应值
电力自动化设备，2007，27（9）：59-62.
第31卷
WANG Qingliang ，LIU Junliang. Grid -based PFR dynamic
modeling and its simulation ［J ］. Electric Power Automation Equip -ment ，2007，27（9）：59-62.
［5］KANG Xiaoning ，SUONAN Jiale ，BO Zhiqian. Parameter identi -
Tab ．3U L and R L values when shunt
capacitance C ＝0.1μF
R L ／k Ω0204080
U L ／V 4.8003.1802.3701.573
R L ／k Ω[1**********]00
U L ／V 1.1730.6250.2660.181
fication algorithm for fault location based on distributed
transmission line model ［C ］∥IEEE Power and Energy Society 2008General Meeting. Piscataway ，NJ ，USA ：IEEE ，2008：1-7. ［6］袁振海. 零序直流选择性漏电保护原理分析［J ］. 电工技术学报，
2005，20（4）：102-106.
YUAN Zhenhai. Study of selective leakage protection principle based on zero sequence directive current ［J ］. Transactions of China Electrotechnical Society ，2005，20（4）：102-106.
［7］卢其威. 基于不对称交流方波的直流架线漏电保护技术［J ］. 煤炭
学，2008，33（9）：1075-1080.
表4对地电容C ＝1μF 时U L 与R L 的对应值
Tab ．4U L and R L values when shunt
capacitance C ＝1μF
R L ／k Ω0204080
U L ／V 4.8103.1702.3701.573
R L ／k Ω[1**********]00
U L ／V 1.1740.6240.2650.182
LU Qiwei. The current -leakage protection technology of trolley network system based on asymmetric square -wave method ［J ］. Journal of China Coal Society ，2008，33（9）：1075-1080.
［8］李奎. 自适应漏电保护技术及其应用［J ］. 电工技术学报，2008，23
（10）：53-57.
LI Kui. Adaptive technology of leakage current operation pro -tection and its application ［J ］. Transactions of China Electro -technical Society ，2008，23（10）：53-57.
［9］程红. 附加反向直流脉冲的架线电网漏电保护新方法［J ］. 电力
自动化设备，2009，29（5）：65-68.
表5不同电压下漏电闭锁测试值
Tab ．5Leakage -lock test values
for different voltages
电压
单相闭锁电阻值／k Ω要求值测试值
单相解锁电阻值／k Ω
要求值测试值
CHENG Hong. Current -leakage protection based on add -in reverse DC pulse for DC trolley network ［J ］. Electric Power Automation Equipment ，2009，29（5）：65-68.
［10］张瑛，李娟. 基于二总线的漏电保护系统［J ］. 电力自动化设备，
0. 75U N
U N 1. 15U N ≤400+8≤400+8≤400+8420.0420. 4420. 8
表5中数据为15次测量平均值，由测试值可以看出闭锁电阻值符合标准规定。
2003，23（9）：58-59.
ZHANG Ying ，LI Juan. Creepage protection system based on two buses ［J ］. Electric Power Automation Equipment ，2003，23（9）：58-59.
［11］郝金陵，袁振海. B3Ⅱ-1A 型检漏继电器零序直流选择特性的
研究［J ］. 电力自动化设备，2008，28（4）：63-67.
3结论
a. 电网对地电容对附加直流检测基本没有影
响，即不会影响漏电闭锁动作电阻值。
b. 可用U L 的大小间接反映电网的绝缘水平。c. 具有电容电流，可对整个供电单元补偿漏电电流，人身触电电流较小，等于人为地减轻了故障程度。
d. 动作值整定简单，数值固定，而且能直接反映电网对地的绝缘状况。参考文献：
［1］宋建成. 矿井低压电网漏电保护技术的发展［J ］. 电网技术，2001，25
（10）：58-62.
HAO Jinling ，YUAN Zhenhai. Zero sequence DC selective characteristic of B3Ⅱ-1A leak -hunting relay ［J ］. Electric Power Automation Equipment ，2008，28（4）：63-67.
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自动化设备，2003，23（2）：79-82.
YAN Xianglian. Monitoring and diagnosis of MOV surge arrester in power networks ［J ］. Electric Power Automation Equipment ，2003，23（2）：79-82.
［13］周念成，邓选民. 采用无线通信技术的避雷器检测器［J ］. 电力
自动化设备，2005，25（11）：93-94.
ZHOU Niancheng ，DENG Xuanmin. Arrester monitor using wireless communication technology ［J ］. Electric Power Automation Equip -ment ，2005，25（11）：93-94.
SONG Jiancheng. Progress of leakage protection for underground low voltage distribution network ［J ］. Power System Technology ，2001，25（10）：58-62.
［2］国家煤矿安全监察局. 煤矿安全规程［S ］. 北京：煤炭工业出版社，
（实习编辑：黄
作者简介：
琳）
2006.
［3］郝金陵．电网对地分布电容对零序直流选择性漏电保护性能的
影响分析［J ］. 电网技术，2008，32（15）：94-98.
李文江（1951－），男，辽宁阜新人，教授，博士研究生导师，主要从事电力电子变流技术、工业自动化控制、智能仪器仪表方面的研究工作；
程伦新（1985－），男，湖北黄冈人，硕士研究生，主要研究方向为节能型电力传动技术与应用（E -mail ：[email protected]）；
杨義葵（1986－），男，重庆人，硕士研究生，主要研究方向为智能检测与智能控制技术。
HAO Jinling. Analysis on impact of distributed capacitance between transmission line and ground on performance of zero -sequence DC selective leakage protection ［J ］. Power System Tech -nology ，2008，32（15）：94-98.
［4］王清亮，刘军良．基于高频暂态分量相关性的选择性漏电保护［J ］.
第31卷第9期2011年9月
电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment
Vol．31No .9Sept. 2011
电子式互感器数字输出校验技术
徐
波1，张
志2
（1. 南京工程学院电力工程学院，江苏南京211167；
2. 华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074
）
摘要：针对电子式互感器与传统互感器的原理性差异和电子式互感器数字输出的新特点，分析了数字输出电子式互感器校验的基本原理，指出了其与传统互感器校验的区别并介绍了数字输出校验系统的构成。分析得出标准通道的信号变换、同步方法、校验算法和合并单元的数据帧捕获是数字量输出电子式互感器校验系统的关键技术。在此基础上，提出了电子式互感器在线校验的必要性，对已经研制成功并挂网运行的电子式互感器在线校验的构成特点和关键技术进行了详细分析。分析表明：在线校验系统为观察了解电子式互感器长期运行稳定性提供了一种可行的技术手段。
关键词：互感器；数字输出；关键技术；在线校验系统中图分类号：TM 932文献标识码：A
文章编号：1006－6047（2011）09－0147－04
于数字输出电子式互感器的二次装置需要完成采
样、同步等功能，和一次侧存在时延，因此不能使用差值法进行测量，只能用绝对测量法。一般需构建一个数字化的标准电流或电压互感器校验通道（标准通道信号仍然由电磁式互感器提供），该通道通过同步脉冲的控制，和被校验的电子式互感器同步实现模拟量到数字量的变化，再进行2路数字量的比对求得被校互感器的误差，校验系统组成如图1所示。
从互感器输出接口来看，数字输出电子式互感器的二次侧输出为合并单元（MU ），它将同一时刻不同协议规定的三相电流、电压互感器的12路信号按标准规定的数据格式组成帧内容，以特定的格式发
一次电压／电流标准电压／电流互感器
0引言
为适应数字化接口的发展，数字输出的电子式互感器（ET ）开始在数字化变电站中得到应用，同时对其校验技术也提出了更高的要求。由于输出是数字形式，其校验系统和传统互感器［1］的校验系统有着显著差异，即不能采用模拟输出的测差原理来进行校验。数字输出电子式互感器的校验大多采用绝对测量法。本文重点研究数字输出电子式互感器的校验原理、校验系统构成、关键技术以及在线校验系统。
1数字输出电子式互感器校验基本原理
与模拟输出相比，数字输出电子式互感器的输出不是时间t 的函数，而是离散序列函数，其误差测试系统与传统互感器完全不同。从测量方法来看，由
收稿日期：2011-05-23；修回日期：2011-07-10基金项目：南京工程学院科研基金资助项目
I ／U 或U ／U 转换器
A ／D 采集同步时钟
PC Labview
网卡
待测ET 采集器合并单元
图1数字输出ET 校验系统框图
Project supported by the Scientific Research Foundation of Nanjing Institute of Technology
Fig．1Block diagram of calibration system
for ET with digital output
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Leakage protection with additional DC source
LI Wenjiang ，CHENG Lunxin ，YANG Yikui
（Department of Electrical and Control Engineering ，Liaoning Technical University ，Huludao 125105，China ）
Abstract ：Additional DC source detection is applied in the leakage protection to avoid its action -rejection and misjudge. If an independent DC source is inserted between three -phase network and earth ，a direct current will pass through the three -phase insulation resistor. Selective leakage protection is realized by effectively detecting the current change. The design of additional DC power voltage and the setting of leakage -lock value are introduced. Experimental results show that the system specifications conform to the relative standards and meet the requirements of leakage protection for underground power network. Key words ：additional DC power ；leakage protection ；low voltage network ；leakage locking
第31卷第9期2011年9月
电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment
Vol．31No .9Sept. 2011
附加直流电源漏电保护的研究
李文江，程伦新，杨義葵
（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105）
摘要：利用附加电源直流检测式漏电保护解决漏电保护拒动和误判的问题，设想在三相电网中增加一个独立的直流电源，使之作用于三相电网与大地之间，三相对地的绝缘电阻上则会有直流电流流通，有效检测该电流大小的变化，就可实现选择性漏电保护。介绍了附加直流电源电压的设定以及漏电闭锁动作值的整定方法。试验结果表明，系统各项性能指标均符合标准规定，误差较小，能够满足煤矿井下电网漏电保护的要求。
关键词：附加直流电源；漏电保护；低压电网；漏电闭锁中图分类号：TM 77
文献标识码：A
文章编号：1006－6047（2011）09－0144－03
可以构成附加直流检测式漏电保护。
附加直流电源检测的保护原理如图1所示。漏电闭锁保护单元由直流检测电源、直流检测回路、信号取样回路、控制执行回路等几部分组成。
KM
A B C
QS
FU
M
+U d
附加直流电源PM
0引言
采取漏电保护措施和设置选择性漏电保护可以极大提高井下供电的安全性和可靠性［1］。《煤矿安全规程》规定，在煤矿井下低压电网中必须装设漏电保护或选择性漏电保护装置［2］。
目前我国煤矿井下低压电网常用的漏电保护有零序电流比幅法和零序电流相对相位法2种保护原理。零序电流比幅法在某一线路远长于其他线路（即其分布电容与系统总分布电容相差不大时）的情况下较难满足选择性的要求；当接地点过渡电阻较大时，电容电流较小，装置可能产生拒动现象。零序电流相对相位法在故障点离互感器较远且线路很短时，会导致零序电压、电流较小，产生“时针效应”，使相位判断困难；受电流互感器不平衡电流、过渡电阻大小、继电器工作死区及系统运行方式的影响，容易发生相位误判［3-8］。
针对以上情况，本文设计了基于附加直流电源法选择性漏电保护方法，克服了上述2种原理的缺点。该系统在电网正常运行时，可实现对电网绝缘电阻的连续检测；当人身触电或发生漏电故障时，可迅速切除电源；电网的绝缘电阻均匀下降时，也可将此故障检测出来。
V D
U
s S 2
S 1
S
R a
R b R c
图1附加直流电源检测原理图
Fig．1Schematic diagram of additional
DC source detection
由于磁力启动器负荷侧线路直接与异步电动机相连，对直流检测电流而言，相当于电动机的三相绕组把三相电网连接在一起。因此，直流检测回路只需要与电网的一相相连接，即可检测三相电网和电动机定子绕组对地的绝缘状况。
在PM 处的直流检测信号为
U s =
U d R PM R P +鄱R i
（1）
1
1.1
附加直流电源法漏电保护的原理与设计
附加直流电源法漏电保护的原理
若电网发生漏电故障，最容易检测到的是零序电流的增大和电网各相对地绝缘电阻的下降。若在三相电网中附加一个独立的直流电源，使之作用于三相电网与大地之间，在三相对地的绝缘电阻上将有直流电流流通。该电流的大小直接反映了电网对地绝缘电阻的变化，有效检测和利用该直流电流，就
其中，R PM 为电位器电阻，单位是k Ω；R P 为R a 、R b 、R c 的并联值，单位是k Ω；鄱R i 为检测回路除电网对地绝缘电阻之外的所有电阻之和，单位是k Ω。系统确定后，只有鄱R i 为定值，不随电网绝缘电阻的波动而变化。由式（1）可知，U s 随R P 的下降线性增长，当U s 大于门槛电压时，由中央处理单元发出漏电闭锁信号，断开电动机启动控制回路，达到漏电闭锁目的。由此可见，当检测电压恒定时，系统的漏电动作值是非常稳定的。
高压硅堆是为防止电动机的反电势窜入检测电路而设计的，主回路跳闸后电动机转子由于惯性继
收稿日期：2010-12-01；修回日期：2011-07-06
第9期
李文江，等：附加直流电源漏电保护的研究
表2不同电压下漏电信号的测试值
续旋转，产生电动势，高压硅堆可防止该电动势窜入检测回路损坏其他元器件。控制回路由单片机软件来闭锁磁力启动器的启动，当检测到漏电后，置软件标志位，断开磁力启动器的启动回路，使接触器无法合闸，从而完成漏电闭锁的保护功能。1.2附加直流电压和电流的确定
附加直流电压和电流的确定应从以下3个方面考虑。
1.2.1电阻与外加测量电压之间的关系
电网电压等级不同，需要施加不同的直流电压才能反映其真实的绝缘状况。以6kV 电网为例，其绝缘电阻与附加直流电压之间的测试数据如表1所示，用这种方法测得的电网对地绝缘电阻称为直流电阻，而采用交流方法测得的绝缘电阻则称为交流电阻。大量的实测数据表明，绝缘的直流电阻比交流电阻大许多倍。由于人身触电或单相接地的电流值主要取决于电网对地的交流阻抗大小［9-10］，因此从表1中可看出，随着附加直流电压的升高，所测的直流绝缘电阻越接近实际值。
表1直流绝缘电阻R 与附加直流
电压U 的变化关系
Tab ．2Leakage signal test values for
different voltages
电压
U E 40.240.440.4
U A 46.154.860.2
U B 41.448.252.2
U C 16.116.216.2
U D 24.124.224.2
0.75
U N
U N 1.15U N
流不宜过大。当电网发生单相接地故障时，直流检测回路电流为
I =
U 40V
==0. 91mA 鄱R i 43. 6k Ω
（2）
其中，鄱R i 为附加直流检测系统内部回路电阻，由图1可得，鄱R i =R P +R PM =43.6k Ω，所以接地电流仅为0.91mA ，满足本安全回路的要求。1. 3漏电闭锁动作电阻值的设定
漏电闭锁动作电阻值是根据漏电动作值确定的，而漏电动作值的确定是以保证人身触电的安全性为前提的。
在图2的电网中，假设R A =RB =RC =R。安全规程规定：我国煤矿井下人身触电安全电流值为30mA 。在不考虑电网电容的情况下，流过人体的电流I h 为
Tab ．1Relationship between DC insulation resistor R and additional DC voltage U
U ／V 20.036.052.082.0
R ／Ω1000.0800.0742.8672.1
U ／V 120.0177.5235.0
R ／Ω571.0522.0489.5
3U φ
（3）
3R h +R
其中，U φ为电网相电压；R 为电网每相对地漏电阻（三相对称）；R h 为人体电阻，取1k Ω。
I h =
-O --+++R A R B
R C
I h
A B C
检测回路的伏安特性
a. 合闸前，如电网存在漏电或单相接地故障，直流检测回路所产生的电火花不应引起瓦斯和煤尘爆炸。
b. 由于附加直流电源的存在，电网对地电容总是充满电的，在发生单相接地或漏电故障时，放电火花能量应小于引起瓦斯或煤尘爆炸所需的最小能量［11］。1.2.3检测电压与人身安全的关系
电网停电后，工人可能进行电气设备的维修工作，如果直流检测电压过高，人身接触时可能发生触电危险。因此，检测电压不宜过高［12-13］。
根据上述几条原则、爆炸性环境电气设备《本质安全性电路和电气设备》规程、有关矿用工类电气设备对电容性电路的规定、电容量C 和最小点燃电压U 曲线，可得1.5μF 电容量对应的最小点燃电压为100V ，若安全系数按2.5计算，所设计的直流工作电压为100／2.5＝40（V ）。
利用三相调压器，测试75%U N 、U N 、115%U N 时任意5点的电压值如表2所示。
由表中的数据分析可知，当电网电压在75%U N ～115%U N 内波动时，直流检测电压40V 比较稳定，所以漏电闭锁的动作值是稳定的。此外，直流检测电
1.2.2
图2人身触电电流计算图
Fig．2Calculation of electric shock current
在6kV 供电电压下，流过人体电流按30mA 计算，可确定允许的电网最低漏电电阻值为
（4）
考虑到三相电网的漏电阻对直流而言为并联通路，则漏电动作电阻为
（5）R sc =R min ／3=200（k Ω）
实际采用200k Ω，从而得漏电闭锁的动作电阻值为400k Ω。该系统适用于6kV 电压等级的电网，是通过在程序中设置不同的比较值来实现的。
R min =3U φ／I h =600（k Ω）
2系统试验
依据附加直流电源检测的保护原理及所设计的
直流电源，当电网电压为6kV ，对地电容分别为0.1μF 和1μF 时，可测得漏电闭锁门槛电压U L 与漏电闭锁电阻R L 的对应值如表3、表4所示。
由R L ＝400k Ω，可得出U L ＝23.7V 。将人为加设
电力自动化设备
的滑线变阻器的阻值慢慢下降时，系统即模拟电网发生漏电故障，显示屏显示“03”，即第3号供电单元发生漏电。试验结果如表5所示。
表3对地电容C ＝0.1μF 时U L 与R L 的对应值
电力自动化设备，2007，27（9）：59-62.
第31卷
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Tab ．3U L and R L values when shunt
capacitance C ＝0.1μF
R L ／k Ω0204080
U L ／V 4.8003.1802.3701.573
R L ／k Ω[1**********]00
U L ／V 1.1730.6250.2660.181
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表4对地电容C ＝1μF 时U L 与R L 的对应值
Tab ．4U L and R L values when shunt
capacitance C ＝1μF
R L ／k Ω0204080
U L ／V 4.8103.1702.3701.573
R L ／k Ω[1**********]00
U L ／V 1.1740.6240.2650.182
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表5不同电压下漏电闭锁测试值
Tab ．5Leakage -lock test values
for different voltages
电压
单相闭锁电阻值／k Ω要求值测试值
单相解锁电阻值／k Ω
要求值测试值
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0. 75U N
U N 1. 15U N ≤400+8≤400+8≤400+8420.0420. 4420. 8
表5中数据为15次测量平均值，由测试值可以看出闭锁电阻值符合标准规定。
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3结论
a. 电网对地电容对附加直流检测基本没有影
响，即不会影响漏电闭锁动作电阻值。
b. 可用U L 的大小间接反映电网的绝缘水平。c. 具有电容电流，可对整个供电单元补偿漏电电流，人身触电电流较小，等于人为地减轻了故障程度。
d. 动作值整定简单，数值固定，而且能直接反映电网对地的绝缘状况。参考文献：
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作者简介：
琳）
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李文江（1951－），男，辽宁阜新人，教授，博士研究生导师，主要从事电力电子变流技术、工业自动化控制、智能仪器仪表方面的研究工作；
程伦新（1985－），男，湖北黄冈人，硕士研究生，主要研究方向为节能型电力传动技术与应用（E -mail ：[email protected]）；
杨義葵（1986－），男，重庆人，硕士研究生，主要研究方向为智能检测与智能控制技术。
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第31卷第9期2011年9月
电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment
Vol．31No .9Sept. 2011
电子式互感器数字输出校验技术
徐
波1，张
志2
（1. 南京工程学院电力工程学院，江苏南京211167；
2. 华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074
）
摘要：针对电子式互感器与传统互感器的原理性差异和电子式互感器数字输出的新特点，分析了数字输出电子式互感器校验的基本原理，指出了其与传统互感器校验的区别并介绍了数字输出校验系统的构成。分析得出标准通道的信号变换、同步方法、校验算法和合并单元的数据帧捕获是数字量输出电子式互感器校验系统的关键技术。在此基础上，提出了电子式互感器在线校验的必要性，对已经研制成功并挂网运行的电子式互感器在线校验的构成特点和关键技术进行了详细分析。分析表明：在线校验系统为观察了解电子式互感器长期运行稳定性提供了一种可行的技术手段。
关键词：互感器；数字输出；关键技术；在线校验系统中图分类号：TM 932文献标识码：A
文章编号：1006－6047（2011）09－0147－04
于数字输出电子式互感器的二次装置需要完成采
样、同步等功能，和一次侧存在时延，因此不能使用差值法进行测量，只能用绝对测量法。一般需构建一个数字化的标准电流或电压互感器校验通道（标准通道信号仍然由电磁式互感器提供），该通道通过同步脉冲的控制，和被校验的电子式互感器同步实现模拟量到数字量的变化，再进行2路数字量的比对求得被校互感器的误差，校验系统组成如图1所示。
从互感器输出接口来看，数字输出电子式互感器的二次侧输出为合并单元（MU ），它将同一时刻不同协议规定的三相电流、电压互感器的12路信号按标准规定的数据格式组成帧内容，以特定的格式发
一次电压／电流标准电压／电流互感器
0引言
为适应数字化接口的发展，数字输出的电子式互感器（ET ）开始在数字化变电站中得到应用，同时对其校验技术也提出了更高的要求。由于输出是数字形式，其校验系统和传统互感器［1］的校验系统有着显著差异，即不能采用模拟输出的测差原理来进行校验。数字输出电子式互感器的校验大多采用绝对测量法。本文重点研究数字输出电子式互感器的校验原理、校验系统构成、关键技术以及在线校验系统。
1数字输出电子式互感器校验基本原理
与模拟输出相比，数字输出电子式互感器的输出不是时间t 的函数，而是离散序列函数，其误差测试系统与传统互感器完全不同。从测量方法来看，由
收稿日期：2011-05-23；修回日期：2011-07-10基金项目：南京工程学院科研基金资助项目
I ／U 或U ／U 转换器
A ／D 采集同步时钟
PC Labview
网卡
待测ET 采集器合并单元
图1数字输出ET 校验系统框图
Project supported by the Scientific Research Foundation of Nanjing Institute of Technology
Fig．1Block diagram of calibration system
for ET with digital output
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Leakage protection with additional DC source
LI Wenjiang ，CHENG Lunxin ，YANG Yikui
（Department of Electrical and Control Engineering ，Liaoning Technical University ，Huludao 125105，China ）
Abstract ：Additional DC source detection is applied in the leakage protection to avoid its action -rejection and misjudge. If an independent DC source is inserted between three -phase network and earth ，a direct current will pass through the three -phase insulation resistor. Selective leakage protection is realized by effectively detecting the current change. The design of additional DC power voltage and the setting of leakage -lock value are introduced. Experimental results show that the system specifications conform to the relative standards and meet the requirements of leakage protection for underground power network. Key words ：additional DC power ；leakage protection ；low voltage network ；leakage locking