暫態錄波型故障指示器在10kV配網中的應用

王帥 宋曉東 王善龍 盧治江 李立生

摘 要：配網中故障指示器的應用越來越廣泛，它不僅能協助運行人員查找故障點、減輕運行人員勞動強度，還能避免因試拉查找接地點給用戶造成停電損失。本文介紹了一種新型的故障指示器的工作原理、功能、以及待改進之處。相比于傳統的指示器，它能夠及時錄波并且更加準確的定位故障點，縮小停電范圍和故障查找時間，極大地減少了停電時時間，減少人力、物力的浪費。

關鍵詞：配網；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，各地城市規模正處于快速發展期，對電能質量以及供電可靠性有了更高的要求。架空線路是最普遍的配電線路，線路走廊范圍寬且地形復雜，運維工作相對比較繁雜，線路易發生短路、接地等各種故障。[1]由于不能快速準確定位故障所在線路位置，故障排查既耗時又浪費人力物力，投資浪費巨大。暫態錄波型故障指示器適用于 10kV配網，可不停電裝卸，能夠對線路負荷實時采集、檢測故障與定位等功能。[2]配備微功率無線通信技術，可及時預警故障、快速監測線路的短路、接地等故障，并將負荷數據、故障信息等上報到遠方的主站和運維人員，主站對故障進行定位。

1 工作原理

暫態錄波型故障指示器將線路故障指示器和現代的通信技術相結合，利用網絡通信技術，迅速確定故障所在區段，幫助維護人員快速前往故障現場，檢查并排除故障。整套系統的結構如圖1 所示。主要有三個部分組成：采集單元、匯集單元以及主站。在整個流程中，當線路發生故障，故障指示器的采集單元將檢測到的故障信息以射頻的無線通信方式發送給附近的匯集單元，匯集單元把得到的故障信息進行校驗處理后重新打包，以GPRS 的通訊方式發送給遠方的監控中心主站，上傳到主站的錄波文件應符合comtrade1999標準的文件格式。監控主站根據配電網絡的拓撲結構結合自身的邏輯算法判斷出故障點所在位置，并在顯示器上給出顯示，同時以漢字短信的形式發送給維護人員，便于維修人員直接趕往故障點進行處理。

2 指示器功能

暫態錄波型故障指示器能夠檢測三相負載電流、故障電流、相電場強度、零序電流等運行信息和主供電源、后備電源等狀態信息，并能夠將以上信息上傳給主站，同時采集單元具備故障錄波的功能[3]。

2.1 短路故障

指示器短路故障判別能夠自適應負荷電流大小，當檢測到電流突變并且突變值不低于預設值（閾值可設）時，突變電流持續一段時間后，各相電場強度大幅度下降，且殘余電流不超過規定的零漂值（閥值可設），能夠就地采集故障信息，以閃光形式就地指示故障，并將故障信息上傳至主站。另外，暫態錄波型故障指示器可以識別重合閘時間不小于0.2s的瞬時性和永久性短路故障，并能正確動作[4]。

2.2 接地故障

當發生接地故障時，電流、電壓的突變值大于故障指示器設定的錄波啟功閥值，故障指示器的采集單元啟動錄波。采集單元應能實現三相同步錄波，并上送至匯集單元合成零序電流波形，用于故障的判斷。匯集單元將 3 只采集單元上送的故障信息、波形，合成為一個波形文件并標注時間參數上送給主站。主站根據小電流接地故障選線定位的相關算法，對數據進行處理運算，判斷出故障線路和位置同時把判斷結果發送給匯集單元使采集單元以閃光形式指示故障。運行人員在接受到主站調度人員的指令后，對故障線路進行巡線檢查，巡線人員借助采集單元的閃光指示能迅速找到故障點，避免了盲目巡線，大大提高了巡線效率。運行人員處理好故障后通知主站調度人員，主站調度人員遙控實現采集單元閃光指示復位，一次完整的單相接地故障處理完畢。接地故障判別可以適應中性點不接地、經消弧線圈接地、經小電阻接地等配電網中性點接地方式。

3 存在的問題

3.1 SIM卡號碼段資源短缺

現有的暫態錄波型故障指示器與主站的通訊主要是通過SIM卡，與市民手機用戶的SIM卡一致。隨著移動互聯網的發展，手機用戶越來越多，原先的11位號碼段資源變得越來越緊張。而大量故障指示器的安裝將使SIM卡號碼段資源更為稀缺。

3.2 高阻接地故障誤判

當線路發生高阻接地時，電流、電壓變化較小，不能達到采集單元的啟動閥值，或者由于采集單元采樣點數太少不能完整反映高阻接地的故障特征造成主站誤判。

3.3 線路改造后安裝混亂

隨著對供電可靠性的要求越來越高，配電線路經常面臨改造升級。對于已經安裝故障指示器的線路，需要拆卸再安裝。故障指示器初次安裝時，安裝順序與故障定位系統的標記順序相統一。經過拆卸安裝后，安裝順序易出現混亂，使故障定位系統出現誤判。

4 結論

本文介紹了暫態錄波型故障指示器的工作原理，結合短路故障、接地故障特點闡述了暫態錄波型故障指示器的工作方式。總結了現場應用中存在的問題。故障指示器的運用能提高巡線效率、減輕巡線人員勞動強度、縮小停電范圍、提高供電可靠性。隨著對配網可靠性的要求越來越高，故障指示器的應用將越來越。

參考文獻：

[1]賀家李.電力系統繼電保護技術的現狀與發展[J].中國電力，1999（10）：40-42.

[2]岳仁超，孫建東.新型配電網故障指示器的設計[J].電子器件，2015（04）：845-848.

[3]陳煦斌.新型配網故障指示器研究[D].北京：華北電力大學，2014.

[4]葛耀中.繼電保護技術的新進展[J].繼電器.

作者簡介：王帥（1990-），男，碩士研究生，研究方向：配網自動化。