智能型故障指示器在配網中的應用

姚建華

（德清縣供電局，浙江 德清313200）

配網線路傳輸距離遠、支線多，大部分是架空線，環境和氣候條件惡劣、外破、設備故障和雷電等自然災害造成故障率較高。一旦出現故障停電，首先給人民群眾生活帶來不便，干擾了企業的正常生產經營；其次給電力企業造成較大損失；再者一條線路距離較長，分支又多，呈網狀結構，查找故障，非常困難，浪費了大量的人力、物力。

線路故障指示器在配網線路上的運用，使得配網線路在線監測系統更加完善。該系統可以幫助電力運行人員實時了解線路上各監測點的電流、電壓、溫度的變化情況，在線路出現短路、接地等故障后給出報警信號，電力運行人員可迅速準確趕赴現場進行處理。系統除了顯示線路故障電流途徑和位置外，還能顯示線路負荷電流、零序電流、線路對地電場、接地尖峰電流的變化等情況。

1 線路故障指示器的介紹

1.1 普通型故障指示器

當線路故障時，故障指示器本體通過發光或翻牌的形式來告警線路故障巡視人員。普通型故障指示器在實際應用中存在以下不足：

（1）故障指示器采用鋰電池作為電源，電池需定期更換，維護工作量較大。

（2）無通信功能，無法及時發送故障信息，配電運行人員仍需現場沿線巡視才能判斷線路故障點，延長了停電時間。

（3）僅支持故障檢測，無法監視線路運行狀態下的電流情況。

（4）僅作為獨立的線路故障指示設備，未能充分利用配電信息系統的資源。

1.2 智能型故障指示器

集短路、接地監測、遠程通信為一體的智能型故障指示器，當線路故障時，通過穩定的GPRS通信平臺，能及時將故障信息上報到遠程終端系統中，系統會給出故障分支線，可指導故障巡視人員直達故障區段。現場故障指示器本體通過發光、翻牌的形式來告警線路故障巡視人員。智能型故障指示器具有以下特點：

（1）采用獨特的外觀和結構設計，操作更方便，可在線路不停電的狀態下進行安裝。

（2）卡線結構采用特殊配比的不銹鋼軟磁材料和熱處理工藝，其起始導磁率遠遠高于普通故障指示器的鐵素體和電工純鐵材料。

（3）采用數字化硬件平臺，提供了雙向、多主無線通信組網技術，具備“四遙”通信、故障定位、在線監測功能。

（4）提供上報短路故障電流、負荷電流和線路對地電場，使得檢測短路故障更靈活、更準確。同時提供瞬時性、間歇性過流故障事前預警和事后分析功能。

（5）提供本地無線和遠程無線“在線”維護手段。

2 應用設計思路及方案

當線路正常運行時：系統能夠及時掌握線路運行情況，并將線路負荷電流、首半波尖峰突變電流、線路對地電場、太陽能充電電壓、電池電壓等信息處理后發送至顯示終端，在顯示終端能夠方便地查詢有關實時信息和歷史數據。為線路故障檢測提供技術手段。

當線路發生故障時：系統能夠及時判斷出短路、過流和接地故障點，并將動作信號、短路動作電流、尖峰電流、對地電場、接地動作電流等故障信息處理后發送至顯示終端。

故障定位并告警顯示，根據故障時接受到得相關數據，在顯示終端系統圖上通過顏色和聲音發出告警信號，以便提示值班人。

應用方案，由若干個故障定位點（監測點）和1套主站系統組成，每個故障監測點的設備組成，由3只智能型故障指示器（含太陽能電池板／開口CT取電裝置、后備電池）組成，系統框架如圖1所示。

圖1 智能型故障指示器應用系統框架圖

3 應用前后對比

3.1 智能型故障指示器應用前

當一條總長為15 k m的線路出現單相接地或相間短路故障時，線路運行單位派人從變電所出口線路開始巡查，直到發現故障位置。如故障點在線路末端，巡視人員至少需要3 h才能確定故障范圍及故障點。

3.2 智能型故障指示器應用后

安裝了智能化故障指示后，一條線有4個監測點，即將線路分割為4個區塊。當發生單相接地或相間短路故障時，通過配電線路在線監控系統，能及時掌握故障是發生在那個區塊，巡線人員可立即前往故障區塊進行查找故障點，比實施前可節省3／4的時間。

在線監控系統畫面截圖如圖2、圖3、圖4。

圖2 配電線路在線監控系統界面

圖3 水庫線故障指示器安裝分布界面

圖4 監控點模擬量和設備狀態量顯示界面

本系統能及時顯示出線路故障范圍，大大縮短了線路運行單位人員巡線查找故障的時間，從而有效地縮短了故障處理的時間，提高了供電可靠性，對工農業生產和提高人民生活水平具有較大的現實意義。

4 應用成效分析

4.1 準確定位故障范圍，提高供電可靠性

安裝了智能型故障指示器后，一條線路有4個監測點，即將一條線路分割為4個區塊。當發生單相接地或相間短路故障時，通過配電線路在線監控系統，能及時掌握故障發生在那個區塊，巡線人員可立即前往故障區塊進行查找故障點，比原先全線巡視的方式下可節省3／4的巡視時間。

如按每小時巡查5 k m計算，已安裝智能化故障指示器的線路，當發生故障時節省時間及等效時戶數計算如下：

（1）秋山271線總長36.787 k m，用戶94個，共4個監測點，如全線巡視約7 h左右，分塊巡視可節省5 h，等效節省470個時戶數。

（2）水庫323線總長29.237 k m，用戶51個，共4個監測點，如全線巡視約6 h，分塊巡視可節省4 h，等效節省204個時戶數。

（3）三橋228線總長35.608 k m，用戶91個，共4個監測點，如全線巡視約7 h，分塊巡視可節省5 h，等效節省455個時戶數。

（4）城北269線總長27.354 k m，用戶58個，共3個監測點，如全線巡視約5 h，分塊巡視可節省3 h，等效節省174個時戶數。

（5）光華224線總長18.238 k m，用戶52個，共4個監測點，如全線巡視約3 h，分塊巡視可節省2 h，等效節省104個時戶數。

（6）上柏339線總長46.334 k m，用戶117個，共3個監測點，如全線巡視約9 h，分塊巡視可節省6 h，等效節省702個時戶數。

4.2 隱性經濟效益分析

智能化故障指示器應用的隱性經濟效益是不可估算的。配電線路在線監測系統能及時顯示出線路故障范圍，大大縮短了線路運行單位人員巡線查找故障的時間，從而有效地縮短了這個故障處理的時間，提高了供電可靠性，對工農業生產和提高人民生活水平具有較大的現實意義。

5 結束語

無線通訊的短路接地二合一智能型故障指示器在配網線路安裝應用，不僅可以迅速定位配網供電線路故障范圍，縮短停電時間，而且還能提供故障前后電流、電壓的數據以及歷史數據，為日常配電線路運行分析提供了有效的數據支撐。

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