配网故障指示器配套信号源运行情况分析

薛鹏，杨晓东，胡明军

(1.陕西榆林电力分公司，陕西榆林，719000；2.陕西西安迅驰输配电设备有限公司,陕西西安,710048）

1 系统构成

1.1 信号源

信号源装置与故障指示器产品配套使用，应用于小电流接地系统单相接地故障的检测，故障发生后会主动向线路投入动态阻性负载，在信号源和接地点之间产生特殊的电流信号（秒级的周期），该信号会被指示器唯一检测到，信号源装置的投入使用可大幅度提升系统单相接地故障检测的准确率。

1.2 故障指示器

“二遥”架空型故障指示器适用于6～35kV配电架空线路，具有短路、接地故障指示功能，同时可通过卡线结构与线圈感应采集线路负荷电流，内置通信模块，可将采集到的信息上传，并由主站分析、判断并最终确定故障区段，帮助巡线人员迅速查找到故障点，缩短停电时间，提高供电可靠性。

2 系统运行原理

当系统正常运行时，故障指示器通过卡线结构与线圈感应采集线路负荷电流，负荷数据上送频率根据线路负荷电流大小自适应调整，负荷数据的采集上传为设备管理和负荷调配提供参考，避免盲调；基础数据系统化管理，为配电网的建设规划提供有效的数据支撑。

当线路出现故障时，故障信号由电源侧（变电站）流向故障点，故障指示器可以检测到此故障信号，并通过短距离无线通信的方式发送至通信终端，通信终端收到故障信息后经由无线通信网络发送至后台主站系统，主站系统经过网络拓扑分析后将该故障信息以短信息或其它形式告知运行人员，帮助运行人员直接赶赴故障点排除故障。

3 信号源在榆林的应用

3.1 设备安装点

3.1.1 信号源选点原则

（1）变电站母线：每段母线上安装1台装置， 直接接入变电站10kV母线， 或可以从该段母线的任意不常停电的馈出线接入母线；（榆林供电局未采用该方式）。（2）变电站出线：建议优先考虑第一级杆塔，采用双杆安装方式。如果第一级杆塔都不具备安装条件时，可按就近原则选取次级杆塔或架设新杆塔，但距离变电站越近越好；（榆林供电局采用方式）。（3）所选位置便于设备的进场与安装调试。（4）安装杆塔应选择非预应力M级及以上杆型， 确保杆塔强度满足要求。

3.1.2 指示器选点原则

故障点位置的判断与安装故障指示器的位置有密切的关系。首先，在线路上安装的故障指示器数量越多，定位的故障区段就越精确。其次，在合理的位置安装故障指示器可以更快捷准确的定位故障点。

本次榆林供电局架空线路带通信功能故障指示器监控点选点方案为：（1）变电站出口：在变电站出口处安装故障指示器，可判明站内或站外的故障；（2）主干线路分段：长线路无开关的主干线中段：对于架空线路长线路1-2公里（农网可适当调整）采用故障指示器故障分段，可以缩小故障区段范围；（3）主干线路分支：线路重要分支处：对于支线长度超过2公里或者支线承担重要负荷采用故障指示器指示线路故障分支；（4）线路分段和分支开关：线路上装设了分段开关、支线开关、跌落式熔丝等具备开断能力的设备后侧，应装设故障指示器用以确认后段故障点；（5）电缆线与架空线连接处：可区分故障是否在电缆段；（6）重点用户产权分界点：重点用户专线、专用支线、专用变压器等重点用户产权归属他人的用电设备处，可通过安装故障指示器以提高重要用户供电可靠性同时容易区分故障责任。

3.2 信号源对系统的影响

信号源装置严格遵守电力安全标准，不影响电网安全运行；由于信号源加到系统中的信号为是低频纯阻性的，它的接入降低了接地时中性点的电压值，同时降低了恢复电压的速度，减少了电弧重燃的机率。

由于阻尼电阻器是短时接在接地变压器形成的中性点与大地之间，这样在系统发生单相接地时在小电流接地的配电网系统中除了接地产生的容性电流和消弧线圈的感性电流（如果系统接有消弧线圈）外，在电源点到接地点之间的线路上形成一个较大的、阻性分量的脉动电流。

从运行实践中证明：在小电流接地系统中当电容电流不大的地方，由于电压互感器铁芯饱和引起的铁磁谐振过电压比较严重，经常发生烧保险和烧 PT 事故；当电容电流比较大的地方，弧光过电压现象比较突出，经常引起设备绝缘击穿造成大面积停电。而在消弧线圈接地系统，由于消弧线圈容量配置不合理，而引起欠补偿状态下的断线过电压亦时有发生。另外在发生稳定接地后由于消弧线圈处于全补偿状态，系统的零序阻抗趋于无限大，这样中性点的不平衡电压维持在较高的幅值。

由于信号源短时投入，这样在系统的中性点短时接入一个纯阻性负荷破坏了接地时出现的谐振条件，这样降低了发生单相接地时系统过电压的幅值和谐振影响，减少了对信号源发出的特殊信号的干扰。增加了故障指示器在检测单相接地故障的正确性和选择性。从理论分析和实际运行都证明：由于信号源是纯阻性的，它的接入在发生接地后不但不会增加接地过电压值， 反而降低了接地时中性点的电压值，具体降低值与系统的消弧线圈参数和配电网参数有关。另外由于信号源是纯阻性的，此时在接地点的有功电流 IR 与电源电压 U0 同相，当电流过零电弧熄灭后，恢复电压与电源电压相同，此时恢复电压的速度较低，所以由于信号源的接入还减少了电弧重燃的机率。

3.3 运行效果

3.3.1 基础资料收集方式说明

从2017年10月至12月，收集榆林电力分公司所属11个县公司共计52台信号源的所有配网工作站接地故障信号，并汇总；从2017年10月至12月，每周采集11个县公司实际发生的接地故障情况，并汇总；通过对比、分析，判断信号源监测各变电站10KV线路接地故障的准确性和可靠性。

3.3.2 数据收集统计

（1）整体故障统计

通过三个月的故障对比统计，在区分永久性接地及瞬时性接地故障的两种情况的基础上进行分别统计故障发生次数，配网工作站实际报出故障689次，其中瞬时性故障227次，占34%，永久性故障462次，占66%。通过核对实际永久性故障正确次数为152次，正确率33%。

表1 九个县的故障判断正确率统计

（2）设备厂家准确率对比

九个县公司使用的故障指示器及信号源设备分别来至2个厂家。其中神木县、定边县、绥德县、米脂县、子州县均采用北京科锐公司产品，靖边县、府谷县、横山县均采用青岛智道产品。为了了解两家公司产品在榆林的综合使用效果，以及为对将来设备采购厂家选择提供一定的参考意义。

表2 对两个厂家涉及县公司的准确率进行了对比

4 结论及改进方向

就目前数据统计比对结果来看故障判断准确率相对较低，并未达到运用基于信号源信号注入方式的接地故障判断来提高接地故障检测的初衷，和其它地区的应用效果相比较，故障定位准确率明显偏低，造成准确率较低的原因及今后改进工作改进的建议如下。

（1）故障存在较多误报，配网工作站报警但实际现场巡查并未发生实际接地故障。一是故障指示器判据可能不仅仅采用注入信号作为判据，如电缆指示器采用零序稳态作为判据，增加了指示器误动的可能性；二是受数据量较大及人员对配网自动化系统实际运用认识不够等原因，造成现场故障巡查记录存在部分缺失的可能，可能不能完全真实反映现场情况。

建议配网运行工作中不断推进配网自动化系统的实用化应用，提高配网运行人员对配电自动化的认知水平及技术。

（2）神木及定边信号源安装数量少，并未对故障指示器涉及的线路变电站进行覆盖，目前配电工作站有数次故障报警均为误报，但覆盖有信号源的县公司接地故障判断准确率还是高于未覆盖信号源的县公司。建议在这神木及定边两个县公司增加信号源的配置数量，提升接地故障判断效果。

（3）配网工作站数据的完整性不足，一是从各县公司的主站的反馈情况来说，经常会出现只有动作无复归的情况或者只有复归没有统计到动作的情况，影响了整体线路的考核；二是部分故障发生后只是显示故障报警的指示器，未直接给出故障区段；三是导入主站的线路图形数据与现场实际线路路径不一致，造成主站判断故障位置错误。未来应着手完善主站定位分析功能，使信息采集更全面，核对并及时更新主站图形数据，保证与现场一直。

（4）无线GPRS通信问题，部分安装点无信号或信号较弱，手机SIM故障卡故障等问题。经过与现场运行人员核实，存在部分故障指示器有因为通信问题造成故障数据上传失败的情况。建议未来在设备安装时，在安装位置应对移动信号强度进行测试，安装前要再进行一次联动触发，保证设备安装时无通讯问题。

（5）设备安装问题，经现场消缺，发现有现场部分设备的安装存在问题，部分设备并未按照正确方法安装导致设备无法正常运行或不能实时工作。未来在进行改造和其他设备安装时，应关注设备安装问题，保证设备投放现场时能正常工作。

（6）需要定期对设备进行维护，在产品的运行过程中，存在产品的维护不及时的情况，部分县公司由于对设备的定期检查和维护工作做的不及时，导致设备不能时刻保持正常工作的状态，较大程度影响故障的定位效果。未来应定期定时的对设备进行维护和巡查，对故障设备及时消缺，保证设备正常运行。

（7）供应商应加强部分产品质量，经线路实际查看，部分设备已经出现老化，故障指示器不翻牌动作、信号源注入信号编码时间不符合要求等一系列的现象，对于产品质量本身而言是不应该的，所以未来在产品的采购方面，对指示器及信号源的技术标准进行要求，并组织针对性的入网检验，从而避免因产品质量问题影响系统使用效果。

参考文献

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[2]寇为刚,李永祥,孙艳军.电力系统故障诊断的研究现状与展望综述[J].自动化与仪器仪表,2015(02).

[3]姚建华.智能型故障指示器在配网中的应用[J].通信电源技术,2012(06).