一、概述

为提高供电可靠性， 我国3~66kV中压电网多采用中性点非有效接地的运行方式(又称为小电流接地方式)，在中性点不接地电网发生单相接地故障时，供电电压(线电压)依然对称并且不够成单相接地短路，接地电流一般不大，无需切除线路，不影响供电系统的正常运行。

但是随着电网规模的扩大，中压线路电缆化率的提高，以及城网、农网、企业电网混合的配电网络越来越复杂，单相接地故障发生率也随之提高。根据我国电力系统现行规定，在发生单相接地故障后，电网仍可维持运行2小时，但从实际运行情况看，此类故障严重增加了电力系统的安全运行风险，特别是钢铁，冶金，化工等电力系统相对复杂的电力系统用户，从接地故障到发生短路事故时间很短。

据调查，电力系统中80%故障由单相接地故障引起的;同时，伴随单相接地故障产生的弧光接地过电压问题、铁磁谐振过电压会引发电压互感器烧损、电缆放炮、甚至相间短路，危害到电力系统的安全可靠运行。

由于受电力系统结构、输配电类型、故障工况等因素影响，小电流选线法准确率普遍低下以及单相接地引起人身伤害等问题严重影响着中压电网的安全可靠运行。

现阶段，针对3~35kV电力系统，既要保持中性点非有效接地方式供电可靠性高的优点，又要在系统发生单相接地故障时准确选出故障回路，防止故障的进一步扩大，意义重大。目前针对上述现状未能得到很好解决，所以找到一种又快又准的选线方法，是电力行业一直在研究方向和课题。

我公司针对3~35kV中性点非有效接地的企业多年运行中存在的难题，开创性的研发出了新型的WHJX单相接地故障管理系统，该装置采用快速故障识别技术，准确判定系统发生的故障性质;同时采用融合新型算法原理，电流注入法原理及最大增量法原理的技术，做到 100%准确地选出故障线路;干预式触点消弧和消弧线圈组合方式的综合故障处理;采用专用电子式互感器及瞬态、暂态电压FFT频谱分析运算，实现故障过程的全电压监测及专家诊断系统为整体单相接地故障解决方案。

独立的监控后台能实时显示现场运行情况，对故障信息第一时间掌握。专用手机APP客户端能实现远程查看系统运行信息，并具有故障信息推送功能。

WHJX接地故障管理系统是集故障回路选线、单相接地处理、过电压抑制、母线电压监测及故障在线监测等综合接地故障管理系统，以实现故障的快速查找、综合处理以及同时实现故障“专家系统”诊断;同时具备智能分析和大数据存储等电力物联网建设软硬件条件。接地管理系统采用无扰动注入法选线原理(专利申请号：201921402972.8)快速选相技 术 ( 专 利 申 请 号 ： 201921402976.6) 等 技 术 ， 故 障 分 析 系 统 技 术 ( 专 利 申 请 号 ： 201910832740.4)，实现快速选线、选相、熄弧、录波等功能，保证系统的供电可靠性和安全性。

二、产品适用范围

WHJX单相接地故障管理系统适用于3.6~40.5kV中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的电缆电网、架空电网以及混合电网。

三、产品型号说明

单相接地选线系统主要由WHJX-X选线柜，WHJX-C处理柜、WHJX-J全电压监测柜组成。具体见图：产品一次系统

 

四、产品基本功能

单相接地故障选线：当系统发生单相接地故障时，采用注入法原理，装置可在40ms内选出系统故障相序、故障回路，然后将通过内部通讯输出告警结果。选线准确率达100%。

单相接地故障综合处理：根据单相接地故障发生的性质，接地故障管理系统采用不同的工作方式，利用综合处理中的触点消弧与消弧线圈相互配合、相互保护、优势互补的处理方式，可靠处理故障回路，使系统供电的可靠性和安全性大大提高。

全电压监测及专家诊断系统：实时分析处理瞬态，暂态过电压波形，并保存、分析过电压类型和波形录波。通过后台软件自动分析接地故障发生前、中、后的系统过电压波形实况，并录制多种过电压、电压畸变波形，分析电压的多种电压质量参数。系统发生PT断线、过电压、低电压、失压、谐振报警。

远程通讯：本装置配置了RS485通讯接口，可以按照用给定的通讯规约与监控中性实现数据远传，并可按照监控中性的命令进行远程操作。

五、产品基本原理

系统正常运行时，WHJX单相接地故障管理系统中VoFC快速开关、ZJa~c干预式触点消弧开关均为断开状态，系统以中性点非有效接地方式运行。WHJX接管系统监测母线电压及各回路零序电流，实现对系统电压越限故障报警、接地选线、故障处理和故障录波分析。

选线原理：

当发生单相接地故障时，WHJX接管系统通过YH电压互感器信号突变和对各馈线回路零序电流信号的采集分析，采用U&I双判据复合算法在10ms内准确无误的判断接地故障，并发出VOFC快速开关合闸指令，VOFC快速开关快速合闸投入高阻抗接地变，将系统转换为小电阻接地系统，同时装置VOFC快速开关10ms后自动分闸，装置恢复初始状态，整个过程不超过40ms，对系统的无扰动，不影响系统的安全、可靠运行。具体动作如下：

当系统某一支路发生单相接地故障时，WHJX接管系统主控制器在≤20mS内检测并记录各回路的零序电流IA，同时确认系统为单相接地故障，此时主控制器闭合快速开关(VoFC)，此时系统通过专用高阻抗接地变压器(GJBC)向故障线路注入瞬时电流小于50A，此电流大于由高阻抗接地变零序阻抗确定，注入时间不大于10mS，并通过主控制器再次对回路采集并记录各回路的零序电流IB。单相接地选线装置通过对IA、IB及IA&IB的综合判断，主控制器选出故障线路、故障类型及故障时间等。

算法说明：

第一次采集电流：各回路的电流为：I1A、I2A、I3A、I4A，备注：第一次采集电流为投入高阻抗接地变提供依据，不能仅以零序电压为判断依据。

第二次采集电流：各回路的电流为：I1B、I2B、I3B、I4B，备注：第二次采集电流为通过高阻抗接地变注入后的电流，此时接地回路的电流增加了注入的电流，正常注入电流为20-50A，

最后判断：根据第一次采集电流与第二次采集电流，单相接地选线装置通过对电流的“比幅比相”选出接地回路电流变化最大的回路为接地回路。

综合处理原理：

WHJX接管系统完成选线功能后，系统启动综合处理功能，根据单相接地故障发生的性质，接地故障管理系统采用不同的工作方式，利用综合处理中的触点消弧与消弧线圈相互配合、相互保护、优势互补的处理方式安全可靠处理故障回路，使系统供电的可靠性和安全性大大提高。

A)、WHJX接管系统选出故障回路后，由用户运行人员结合系统现状人工处理。

B)、WHJX接管系统选出故障回路后，装置可设定直接跳闸(可设定延时时间)。

C)、安全性要求高的系统：WHJX接管系统选出故障回路后，首先投入干预式触头消弧处理，将系统发生接地的故障相由母线处故障相短接，转移故障点，使故障相电压降至零及故障点的电流降至零;以免接地点形成跨步电压及故障点放电，进而扩大事故。

D)、可靠性要求高的系统：WHJX接管系统选出故障回路后，投入消弧线圈，通过消弧线圈感性电流对系统接地电容电流进行补偿，以熄灭故障点的电流。

E、综合处理：WHJX接管系统选出故障回路后，首先投入干预式触头消弧处理，将系统发生接地的故障相由母线处故障相短接，转移故障点，使故障相电压降至零及故障点的电流降至零;然后投入消弧线圈，同时自动复归干预式触头消弧，针对系统统瞬时接地现象，接地故障自动消失后，装置自动恢复，不影响系统的可靠运行。

全电压监测及专家诊断系统：

全电压监测装置利用专用电子式互感器采样频率宽，无磁饱和失真特性，全电压监测控制器实时分析处理瞬态，暂态过电压波形。一旦系统发生PT断线、过电压、低电压、失压、谐振，微机控制器根据PT提供的电压信号，利用DSP技术快速准确处理能力实现对波形的实时采集，并准确地判断系统的故障情况，显示故障类别，输出相应的开关量接点信号发出报警信息，并保存、分析过电压类型和波形录波

A)、全电压监测功能：全电压监测控制器实时分析处理瞬态，暂态过电压波形，并保存、分析过电压类型和波形录波。

B)、异常运行状态报警：(失电、过压、欠压、PT断线、谐振、接地等)做出准确判断，并做出及时动作;

C)、谐波实时监测：基于快速傅里叶变换原理，运算结果快速准确，能够实时监测和分析电网中母线电压的基波有效值、2～21次谐波含量、电压畸变因数和电压峰值因数等数据，能直观判断系统电压质量;

D)、故障录波及波形分析：装置判断出现故障时，启动故障录波功能，录波范围包括故障点前10个周期、故障点后15个周期，A、B、C三相电压值、零序电压值、零序电流值，每个周期各项数据均记录1600个点的数据值，可记录最近500次故障波形值。

E)、IRIG-B码授时：针对现场变电站装有GPS授时装置的现场，本装置可以通过RS485总线传输IRIG-B码进行授时。

WHJX接管系统实时分析处理瞬态，暂态过电压波形，并保存、分析过电压类型和波形录波。WHJX接管系统实时对互感器送来的A、B、C三相电压、零序电压以及电流互感器二次侧的电流信号进行采集和计算，人机界面显示系统运行相电压、线电压和开口三角电压等;WHJX接管系统实时对三相电压和零序电压值监测系统运行是否正常，当出现非正常运行状态时，快速判读故障类型，确定故障类型后点亮装置面板告警灯、输出响应干接点告警信号、人机界面跳转至实时数据界面显示当前故障类型，同时进行故障录波;WHJX接管系统实时能够实时监测和分析电网中母线电压的基波有效值、2～21次谐波含量、电压畸变因数和电压峰值因数等数据，能直观判断系统电压质量;

六、产品组成及特点

WHJX接管系统由WHJX-X选线柜，WHJX-C处理柜、WHJX-J全电压监测柜组成。

WHJX-X选线柜主要配置：单相接地管理选线控制器、高阻抗接地变、单相快速真空断路器、高压熔断器手车

WHJX-C处理柜主要配置：单相接地处理控制器、分相控制快速真空接触器、高压限流熔断器、高压隔离手车、消弧线圈

WHJX-J全电压监测柜主要配置：全电压监测控制器、专用电子PT、PT熔断器、高压隔离手车、

WHJX单相接地管理系统是在小电流接地运行方式逐渐不能完全满足电力系统发展现状和供电可靠性要求的背景下，利用快速开关技术和消弧选线专用算发的技术沉淀，结合大电流接地运行方式选线准确率高的基本原则开发的。既保持了中压中性点非有效接地系统的供电可靠性优势，又解决了电网发展造成的选线准确率低、接地电流大、弧光过电压、谐振过电压、电缆放炮、智能化水平低等一系列问题。

1、精准选线：采用js6666zs金沙专利算法，即：融合法、电流注入法、最大增量法原理。

2、双安全：一是采用高阻抗接地变，装置采用三相五柱结构原理的高阻抗接地变，该接地变利用自身的零序电流励磁通路，实现高阻抗接地;装置高阻抗接地变可直接接地运行，设备安全 ;

二是注入电流时间短，快速开关合闸10ms后自动分闸，对系统故障点无冲击，系统安全。

3、无扰动：装置采用高压快速开关技术，实现电流快速注入，瞬时脱离，对系统无扰动。

4、全面处理：装置结合系统需要配置综合处理方式，触点消弧或消弧线圈补偿或直接跳闸或用户根据各回路性质，自行定义处理方式。

5、全保护：系统即保证了小电流接地系统的可靠性;又保证了大电流系统的安全性。

6、智能化，通过全过程在线监测，实施监测系统正常运行状态及故障状态。

7、安装简单：不改变原有小电流接地系统的选线接线方式，对系统接线没有影响。

七、包装、运输、贮存

本装置一般采用木箱包装，柜体底座固定在包装箱底板上;

建议不要长距离在三级及三级以下公路运输;必要时可以拆散包装，重要部件尽量不采用公路运输;长期不用时，应贮存在干燥、通风的户内仓库内。不宜长期在户外储存。

八、质量保证

在遵守保管及使用要求的情况下，从投运之日起12个月或从发货之日起18个月内(以先到时间为准)产品由于质量原因而发生损坏，我司将无偿地为用户维修或更换;

我司对设备实行终身有偿服务。并以优惠价提供本产品的备品配件。

九、订货须知

用户应提供相关的系统额定电压，作为设计依据;

柜体尺寸、颜色，由我公司进行设计并经用户签字确认后，方能最终确定;

用户应明确装置的功能(包括基本功能和可选功能)，如有特殊要求应在订货时提出;

用户需注明选线的线路数量;

用户若需要其它额外附件或备件，应在订货时注明所需元件的名称、规格及数量。