暂态录波型故障指示器在10kV配网中的应用

王帅 宋晓东 王善龙 卢治江 李立生

摘 要：配网中故障指示器的应用越来越广泛，它不仅能协助运行人员查找故障点、减轻运行人员劳动强度，还能避免因试拉查找接地点给用户造成停电损失。本文介绍了一种新型的故障指示器的工作原理、功能、以及待改进之处。相比于传统的指示器，它能够及时录波并且更加准确的定位故障点，缩小停电范围和故障查找时间，极大地减少了停电时时间，减少人力、物力的浪费。

关键词：配网；故障指示器；接地故障；短路故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.132

0 引言

目前，各地城市规模正处于快速发展期，对电能质量以及供电可靠性有了更高的要求。架空线路是最普遍的配电线路，线路走廊范围宽且地形复杂，运维工作相对比较繁杂，线路易发生短路、接地等各种故障。[1]由于不能快速准确定位故障所在线路位置，故障排查既耗时又浪费人力物力，投资浪费巨大。暂态录波型故障指示器适用于 10kV配网，可不停电装卸，能够对线路负荷实时采集、检测故障与定位等功能。[2]配备微功率无线通信技术，可及时预警故障、快速监测线路的短路、接地等故障，并将负荷数据、故障信息等上报到远方的主站和运维人员，主站对故障进行定位。

1 工作原理

暂态录波型故障指示器将线路故障指示器和现代的通信技术相结合，利用网络通信技术，迅速确定故障所在区段，帮助维护人员快速前往故障现场，检查并排除故障。整套系统的结构如图1 所示。主要有三个部分组成：采集单元、汇集单元以及主站。在整个流程中，当线路发生故障，故障指示器的采集单元将检测到的故障信息以射频的无线通信方式发送给附近的汇集单元，汇集单元把得到的故障信息进行校验处理后重新打包，以GPRS 的通讯方式发送给远方的监控中心主站，上传到主站的录波文件应符合comtrade1999标准的文件格式。监控主站根据配电网络的拓扑结构结合自身的逻辑算法判断出故障点所在位置，并在显示器上给出显示，同时以汉字短信的形式发送给维护人员，便于维修人员直接赶往故障点进行处理。

2 指示器功能

暂态录波型故障指示器能够检测三相负载电流、故障电流、相电场强度、零序电流等运行信息和主供电源、后备电源等状态信息，并能够将以上信息上传给主站，同时采集单元具备故障录波的功能[3]。

2.1 短路故障

指示器短路故障判别能够自适应负荷电流大小，当检测到电流突变并且突变值不低于预设值（阈值可设）时，突变电流持续一段时间后，各相电场强度大幅度下降，且残余电流不超过规定的零漂值（阀值可设），能够就地采集故障信息，以闪光形式就地指示故障，并将故障信息上传至主站。另外，暂态录波型故障指示器可以识别重合闸时间不小于0.2s的瞬时性和永久性短路故障，并能正确动作[4]。

2.2 接地故障

当发生接地故障时，电流、电压的突变值大于故障指示器设定的录波启功阀值，故障指示器的采集单元启动录波。采集单元应能实现三相同步录波，并上送至汇集单元合成零序电流波形，用于故障的判断。汇集单元将 3 只采集单元上送的故障信息、波形，合成为一个波形文件并标注时间参数上送给主站。主站根据小电流接地故障选线定位的相关算法，对数据进行处理运算，判断出故障线路和位置同时把判断结果发送给汇集单元使采集单元以闪光形式指示故障。运行人员在接受到主站调度人员的指令后，对故障线路进行巡线检查，巡线人员借助采集单元的闪光指示能迅速找到故障点，避免了盲目巡线，大大提高了巡线效率。运行人员处理好故障后通知主站调度人员，主站调度人员遥控实现采集单元闪光指示复位，一次完整的单相接地故障处理完毕。接地故障判别可以适应中性点不接地、经消弧线圈接地、经小电阻接地等配电网中性点接地方式。

3 存在的问题

3.1 SIM卡号码段资源短缺

现有的暂态录波型故障指示器与主站的通讯主要是通过SIM卡，与市民手机用户的SIM卡一致。随着移动互联网的发展，手机用户越来越多，原先的11位号码段资源变得越来越紧张。而大量故障指示器的安装将使SIM卡号码段资源更为稀缺。

3.2 高阻接地故障误判

当线路发生高阻接地时，电流、电压变化较小，不能达到采集单元的启动阀值，或者由于采集单元采样点数太少不能完整反映高阻接地的故障特征造成主站误判。

3.3 线路改造后安装混乱

隨着对供电可靠性的要求越来越高，配电线路经常面临改造升级。对于已经安装故障指示器的线路，需要拆卸再安装。故障指示器初次安装时，安装顺序与故障定位系统的标记顺序相统一。经过拆卸安装后，安装顺序易出现混乱，使故障定位系统出现误判。

4 结论

本文介绍了暂态录波型故障指示器的工作原理，结合短路故障、接地故障特点阐述了暂态录波型故障指示器的工作方式。总结了现场应用中存在的问题。故障指示器的运用能提高巡线效率、减轻巡线人员劳动强度、缩小停电范围、提高供电可靠性。随着对配网可靠性的要求越来越高，故障指示器的应用将越来越。

参考文献：

[1]贺家李.电力系统继电保护技术的现状与发展[J].中国电力，1999（10）：40-42.

[2]岳仁超，孙建东.新型配电网故障指示器的设计[J].电子器件，2015（04）：845-848.

[3]陈煦斌.新型配网故障指示器研究[D].北京：华北电力大学，2014.

[4]葛耀中.继电保护技术的新进展[J].继电器.

作者简介：王帅（1990-），男，硕士研究生，研究方向：配网自动化。