北京
传统的剩余电流检测方式在双电源共零的设计下，合成误差可以达到30%以上，根本不能够准确地发现低压高阻接地的风险。
智能电网的发展使得变电站的运维方式由有人值守转为无人值守。交流电源系统绝缘状况是否可以被及时地检测出来，关系到电网的安全。
但是长期以来的一个技术难题就是：传统的剩余电流检测方式在双电源共零的设计下，合成误差可以达到30%以上，根本不能够准确地发现低压高阻接地的风险。而且该方法需要人工巡检，绝缘劣化引起的电气火灾很难及时发现。
在规模化变电站中，上述问题更加严重，安全隐患和资源浪费同时存在。开发出高精度、智能化的剩余电流检测技术，实现对绝缘状况的实时感知和主动防护，已经成为了提高电网可靠性和运维效率的迫切需要。
本文看点
01
误差从30%以上压到1%以内
02
微秒级同步，时延误差小于40微秒
03
17条馈线实现100%故障定位
01
THE PROBLEM
现有方案卡在哪儿
目前有关的研究主要集中在装置局部优化上。有的针对低压断路器安装方式，有的只做远程监控方案，支持的馈线路数较少；还有一些试点改进剩余电流检测算法，用阈值报警的方式。
该方案成本低、容易实施，但是存在三个矛盾：
1
第一是精度和成本问题，高精度需要专用硬件，难以大规模推广；
2
第二是实时性和深度问题，简单的告警响应速度快但是误报率高，深度学习模型计算负担重；
3
第三是独立和集成问题，监测系统碎片化没有形成“采集→分析→联动”的闭环机制。
具体来说，零线并联拓扑同步误差大于5%，造成漏报率高；缺少绝缘趋势动态模型；数据孤岛现象严重，交直流系统监测没有融合。
02
THE SOLUTION
换一条技术路线
针对上述问题，内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电分公司等单位的赵鹏、侯志辉等研究者提出一种基于同步合成技术的剩余电流监测方法。
— 图1 全站ms级同步剩余电流监测架构示意图
「该技术的主要优点是：它不依赖专用硬件，却能把零线并联拓扑下的监测误差从大于30%降到1%以内，同时实现故障定位和自动跳闸，让运维流程从人工巡检转向智能化。」
这项技术是如何实现的呢？研究团队利用数字化同步合成技术来设计一个分层结构。
03
THE METHOD
微秒级同步怎么做到
首先用自定义差分同步信号来实现所有的间隔从机数据采集设备之间的微秒级同步，时延误差小于40微秒。硬件级同步机制不需要依靠上层的数据通信网络来实现，从而为高精度剩余电流合成打下了基础。
再用动态相量合成算法来消除由于双电源共零设计所造成的零线分流误差，并且准确地还原出真实的剩余电流。并且加入动态温度补偿算法来抵消晶振频率偏差的影响，保证长时间内的同步精度。
最后，结合智能终端动态设定告警阈值，联动断路器跳闸。
— 图2 馈线CT安装实例
04
THE RESULT
实测数据说话
这套系统可以将误差控制在1%以内，还能够自动生成绝缘状态报告，代替人工巡检，使故障排查效率提高80%。
100%
17条馈线故障定位
0.1米
定位误差
80%
故障排查效率提升
经过典型220千伏变电站部署验证之后，系统可以对17条馈线进行100%故障定位。
31毫安环路电流、56毫安零线接地以及2804毫安绝缘劣化的案例表明，系统可以准确地检测出毫安级到安培级的各种绝缘故障，并且定位误差小于0.1米。
在实际应用中已经防止了三起可能发生的电气火灾，支持了128路馈线的同步监测，并且通过分层结构实现了全站数据的融合。
THE END
边界与下一步
当然这项技术也有它的适用范围。它主要是针对站用交流电源系统，特别是双电源共零设计所造成的固有监测误差问题。
对于高寒地区的变电站，论文中提到该方法可以提供一定的参考，但是长期处于极端低温环境下的稳定性还需要更多的现场数据来加以验证。
另外，系统云边协同闭环需要依靠通信网络，在偏远或者网络条件较差的地方，部署成本可能会增加。
「但是根据目前的试验结果来看，它已经为解决监测系统的碎片化、精度和成本之间的矛盾、实时性和深度之间的矛盾提供了一条可行的道路。将来如果能在更多的电压等级以及复杂的拓扑结构下得到应用的话，那么电网绝缘监测的智能化程度将会得到进一步提高。」
本工作成果发表在2026年第3期《电气技术》，论文标题为“基于同步合成技术的站用交流系统剩余电流监测方法”，本课题得到内蒙古电力（集团）有限责任公司2024年科技项目的支持。
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