智能型故障指示器在配网中的应用

姚建华

（德清县供电局，浙江 德清313200）

配网线路传输距离远、支线多，大部分是架空线，环境和气候条件恶劣、外破、设备故障和雷电等自然灾害造成故障率较高。一旦出现故障停电，首先给人民群众生活带来不便，干扰了企业的正常生产经营；其次给电力企业造成较大损失；再者一条线路距离较长，分支又多，呈网状结构，查找故障，非常困难，浪费了大量的人力、物力。

线路故障指示器在配网线路上的运用，使得配网线路在线监测系统更加完善。该系统可以帮助电力运行人员实时了解线路上各监测点的电流、电压、温度的变化情况，在线路出现短路、接地等故障后给出报警信号，电力运行人员可迅速准确赶赴现场进行处理。系统除了显示线路故障电流途径和位置外，还能显示线路负荷电流、零序电流、线路对地电场、接地尖峰电流的变化等情况。

1 线路故障指示器的介绍

1.1 普通型故障指示器

当线路故障时，故障指示器本体通过发光或翻牌的形式来告警线路故障巡视人员。普通型故障指示器在实际应用中存在以下不足：

（1）故障指示器采用锂电池作为电源，电池需定期更换，维护工作量较大。

（2）无通信功能，无法及时发送故障信息，配电运行人员仍需现场沿线巡视才能判断线路故障点，延长了停电时间。

（3）仅支持故障检测，无法监视线路运行状态下的电流情况。

（4）仅作为独立的线路故障指示设备，未能充分利用配电信息系统的资源。

1.2 智能型故障指示器

集短路、接地监测、远程通信为一体的智能型故障指示器，当线路故障时，通过稳定的GPRS通信平台，能及时将故障信息上报到远程终端系统中，系统会给出故障分支线，可指导故障巡视人员直达故障区段。现场故障指示器本体通过发光、翻牌的形式来告警线路故障巡视人员。智能型故障指示器具有以下特点：

（1）采用独特的外观和结构设计，操作更方便，可在线路不停电的状态下进行安装。

（2）卡线结构采用特殊配比的不锈钢软磁材料和热处理工艺，其起始导磁率远远高于普通故障指示器的铁素体和电工纯铁材料。

（3）采用数字化硬件平台，提供了双向、多主无线通信组网技术，具备“四遥”通信、故障定位、在线监测功能。

（4）提供上报短路故障电流、负荷电流和线路对地电场，使得检测短路故障更灵活、更准确。同时提供瞬时性、间歇性过流故障事前预警和事后分析功能。

（5）提供本地无线和远程无线“在线”维护手段。

2 应用设计思路及方案

当线路正常运行时：系统能够及时掌握线路运行情况，并将线路负荷电流、首半波尖峰突变电流、线路对地电场、太阳能充电电压、电池电压等信息处理后发送至显示终端，在显示终端能够方便地查询有关实时信息和历史数据。为线路故障检测提供技术手段。

当线路发生故障时：系统能够及时判断出短路、过流和接地故障点，并将动作信号、短路动作电流、尖峰电流、对地电场、接地动作电流等故障信息处理后发送至显示终端。

故障定位并告警显示，根据故障时接受到得相关数据，在显示终端系统图上通过颜色和声音发出告警信号，以便提示值班人。

应用方案，由若干个故障定位点（监测点）和1套主站系统组成，每个故障监测点的设备组成，由3只智能型故障指示器（含太阳能电池板／开口CT取电装置、后备电池）组成，系统框架如图1所示。

图1 智能型故障指示器应用系统框架图

3 应用前后对比

3.1 智能型故障指示器应用前

当一条总长为15 k m的线路出现单相接地或相间短路故障时，线路运行单位派人从变电所出口线路开始巡查，直到发现故障位置。如故障点在线路末端，巡视人员至少需要3 h才能确定故障范围及故障点。

3.2 智能型故障指示器应用后

安装了智能化故障指示后，一条线有4个监测点，即将线路分割为4个区块。当发生单相接地或相间短路故障时，通过配电线路在线监控系统，能及时掌握故障是发生在那个区块，巡线人员可立即前往故障区块进行查找故障点，比实施前可节省3／4的时间。

在线监控系统画面截图如图2、图3、图4。

图2 配电线路在线监控系统界面

图3 水库线故障指示器安装分布界面

图4 监控点模拟量和设备状态量显示界面

本系统能及时显示出线路故障范围，大大缩短了线路运行单位人员巡线查找故障的时间，从而有效地缩短了故障处理的时间，提高了供电可靠性，对工农业生产和提高人民生活水平具有较大的现实意义。

4 应用成效分析

4.1 准确定位故障范围，提高供电可靠性

安装了智能型故障指示器后，一条线路有4个监测点，即将一条线路分割为4个区块。当发生单相接地或相间短路故障时，通过配电线路在线监控系统，能及时掌握故障发生在那个区块，巡线人员可立即前往故障区块进行查找故障点，比原先全线巡视的方式下可节省3／4的巡视时间。

如按每小时巡查5 k m计算，已安装智能化故障指示器的线路，当发生故障时节省时间及等效时户数计算如下：

（1）秋山271线总长36.787 k m，用户94个，共4个监测点，如全线巡视约7 h左右，分块巡视可节省5 h，等效节省470个时户数。

（2）水库323线总长29.237 k m，用户51个，共4个监测点，如全线巡视约6 h，分块巡视可节省4 h，等效节省204个时户数。

（3）三桥228线总长35.608 k m，用户91个，共4个监测点，如全线巡视约7 h，分块巡视可节省5 h，等效节省455个时户数。

（4）城北269线总长27.354 k m，用户58个，共3个监测点，如全线巡视约5 h，分块巡视可节省3 h，等效节省174个时户数。

（5）光华224线总长18.238 k m，用户52个，共4个监测点，如全线巡视约3 h，分块巡视可节省2 h，等效节省104个时户数。

（6）上柏339线总长46.334 k m，用户117个，共3个监测点，如全线巡视约9 h，分块巡视可节省6 h，等效节省702个时户数。

4.2 隐性经济效益分析

智能化故障指示器应用的隐性经济效益是不可估算的。配电线路在线监测系统能及时显示出线路故障范围，大大缩短了线路运行单位人员巡线查找故障的时间，从而有效地缩短了这个故障处理的时间，提高了供电可靠性，对工农业生产和提高人民生活水平具有较大的现实意义。

5 结束语

无线通讯的短路接地二合一智能型故障指示器在配网线路安装应用，不仅可以迅速定位配网供电线路故障范围，缩短停电时间，而且还能提供故障前后电流、电压的数据以及历史数据，为日常配电线路运行分析提供了有效的数据支撑。

［1］ 张伟敏，沈德全.自动复位故障指示器的应用［C］.科学技术译文集，1989.

［2］ 邹冰冰.省时省钱的架空配电线故障指示器［J］.电力情报，1990，（2）：24－25.

［3］ 孙镇华，候义明.单相接地故障指示器检测原理分析［C］.全国电网中性点接地方式与接地技术研讨会论文集，2005.

［4］ 岳大庸.线路短路故障指示器［C］.中国电力，1956，（10）：12－14.