1. 当前技术现状

目前，世界上各国电网的输电线变压器中性点接地方式，分为直接接地系统和非直接接地系统，在我国，110kV以上的高压输电线路变压器的中性点直接接地，110kV以下为低压线路，三相变压器中性点采用消弧线圈或高阻接地装置接地，称之为小电流接地系统，称之为配网。配网靠近最终用户，易发生事故。根据国家电网的技术统计，单相接地故障约占配网故障的80%。发生单相接地时，允许带故障运行2小时，若2小时后仍不能排除故障，必须全站停电，不仅影响电网的经济效益，也严重影响相关用户的效益和安全。但由于配网单相接地故障电流小，目前的单相接地故障检测装置的检测准确率不高（低于70%），接地电流如小于10安培，无一家检出。这与当前装置的检测原理有关。

目前市场上的单相接地故障检测方法主要有稳态分量法、谐波分量法、暂态法、小波法等，以上方法所分析和检测的参量主要是线路电流和零序电流。与以上方法所不同的是，Feeder采用的是基于“软地”理论。

所谓“软地”是指，变电站接地网体是一个对地电阻和对地电容的并联环节，这个对地电阻比现在所测量的接地电阻大得多（一般大两个数量级），配电网发生单相接地时，之所以接地电流较小，就是因为这个对地电阻的限流作用限制了回路电流，以10kV线路为例，如变电站接地网的对地电阻为150欧姆，故障点的对地电阻也按150欧姆计算，则最大短路电流为33安培，完美地解释了配网的单相接地电流何以为“小电流”，与当前的经验数据完全吻合。“软地”理论弥补了当前接地理论的一个空白。

Feeder以“软地”理论为基础，采用了中性点电流和相电流同步检测及相关判断法。当发生单相接地故障时，故障相电流经故障点和变电站接地网构成了一个额外的电流回路，中性点突增电流与故障点的对地电流大小相等，同步发生，Feeder以此作为故障选线判据。

采用Feeder检测装置，可取消当前所采用的消弧线圈、高阻接地装置、小电阻接地装置等传统措施，减化了配网接地的复杂性，且安全性更高，有望彻底解决配网单相接地这一难题，对电网企业和社会都具有重要意义。

2. Feeder的与众不同的检测原理

本装置采用了如下独特检测原理和方法：

（1）基于“软地”理论

根据“软地”理论，配网变压器三相绕组中性点宜接独立接地网，如采用独立的标准化接地网，其对地电阻是可控的，范围可控制在150~500Ω。增大对地电阻有利于减小对地电流，增大接地安全性。装置如仍采用现有的变电站接地网，也是可以的，但其对地电阻不标准、不可控，影响装置灵敏度。

（2）对地电流测量

由精密电流传感器测量中性点的“小电流”。

（3）中性点对地电流与相电流同步突变检测

中性点对地电流突变是因为发生了单相接地故障，其幅度与故障点的对地电流相等，因此可作为单相接地判据。检测原理如下图所示：

1—配网变压器

Y—变压器低压侧星型接法中性点  

X—接地故障点

Rx—故障接地体的内阻

G—大地（零电位）

R、C—中性点接地网对地电阻和对地电容

R₁、C₁—故障点接地体的对地电阻和对地电容

Ia、Ic、I₀—A相、C相、中性点电流互感器电流

3. Feeder的系统结构

Feeder系统包括三部分，从上到下分别为，监控主机（PC + 智能手机）1套，控制器1个，智能电流检测模块N个，中性点电流互感器1个。其中，监控主机提供人机界面和管理，手机APP通过GPRS公共网络可实时掌握设备运行状态。控制器是一台嵌入式工控机，实现数据接口、和更高智能的逻辑组态运行检测。

1）三路智能电流检测模块      

·工作电源：24VDC

·电流输入：A相电流，C相电流，中性点电流

·开关量输出：A相电流报警，C相电流报警，中性点电流报警

·通信：RS485

2）中性点地电流互感器

·电流输入：中性点电流

·电流输出：0~5A

3）控制器

·工作电源：+5VDC，2路

·网口：10/100Mbps，2路

·RS485接口：4个

2）监控主机

PC/Windows平台，实现计算机实时监控，历史数据记录等功能。

3）智能手机APP

智能手机，Android系统。实现接地状态和报警功能。

3. Feeder的优点

1）检测方法简单、准确（只判断三个电流Ia、Ic、I₀）

2）可取消消弧线圈、高阻接地装置等传统措施，进一步减化了系统配置（Finder的独立接地网本身就是高阻接地装置）。

3）电网安全性进一步提升（避免了弧光、过电压等）。

4) 安装施工方便，3路电流接入方便，模块可在现有设备柜内垂直安装，节约空间。