配电线路故障指示器自动检测系统设计

唐海国，张姿姿，冷华，朱吉然，龚汉阳

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.华北电力大学(保定)，河北保定071003)

配电线路故障指示器自动检测系统设计

唐海国1，张姿姿2，冷华1，朱吉然1，龚汉阳1

(1.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007；2.华北电力大学(保定)，河北保定071003)

本文设计了符合实际需求的配电网故障指示器自动检测系统，主要由主机、升压升流装置和故障指示器检定台3部分组成。其中，主机能同时和程控升压升流装置、检测平台进行双向数据交互以实现自动闭环测试，整个系统完成对指示器的全自动检测。系统操作流程简洁明了，具有友好的人机交互界，且适用于其他设备的检测平台设计。

故障指示器；自动检测；配电自动化；故障模拟

随着配电网规模的不断发展，对电网供电可靠性及配电网管等方面提出更高的要求。但是，长期以来配电网规模大、基础薄弱，现有配电网管理主要依靠人力去维护线路和查找故障，并且配电网线路分支较多，运行方式复杂，线路的管理维护工作量很大，查询故障费时费力，供电可靠性较低。配电线路故障指示器能够弥补供电企业配电线路故障定位能力和智能化水平的不足，为准确定位故障点和快速恢复供电提供有力保障，显著提高供电可靠性，提升现场运维人员的工作效率〔1－3〕。

事实上由于配电线路故障指示器发展较早、准入门槛低，设备质量参差不齐，现场已安装的故障指示器存在许多不足，主要是故障误报和漏报的问题，降低了巡线工作的效率，也造成大量直接和间接的经济损失〔4－5〕。因此，配电线路故障指示器只有经过严格检定，确保设备质量，才能发挥其在故障定位、提高供电可靠性和配电网智能化水平方面的作用。已知的国内外文献中，虽有涉及故障指示器检测的一线技术研究，但鲜有专家提出具体的研究方案，并且已有的研究方案中不涉及批量、多方面、全自动化检测等功能〔6－8〕。

针对以上问题，文中设计了一种配电网故障指示器自动检测系统，立足于批量化、多功能的全自动检测，模拟线路电压、电流输入，进行线路负荷电流采集、短路/接地故障告警及复位以及故障防误动功能试验，闭环分析测试结果，自动出具检测报告。

1 自动检测平台的总体思路架构

文中所设计的故障指示器自动检测系统的整体架构如图1所示，主要由主机、程控升压升流装置和故障指示器检定台体3部分组成。主机采用工控机作为硬件平台，研发并部署配电网故障指示器检定软件系统，实现人机交互以及控制检定平台功率放大电路将三相交流电压和电流分别送入宽频升压器和电流线圈，模拟配电线路短路及接地故障状态；程控升流装置接收主机软件系统的指令，产生0～1 000 A的可调的交流电源，程控升压装置接收主机指令，可实现0～10 kV电压可调；故障指示器检定台体由试验台和试验电缆组成，试验电缆悬挂故障指示器的采集单元。

图1 配电线路故障指示器自动检测平台结构图

2 自动检测平台的组成元件及功能

主机采用高速DSP、DDS波形合成、CPLD、大功率的数字功放等技术。控制软件方面，分为两大功能模块:功率源控制程序和自动检测程序。其中，功率源控制程序包括全电子三相程控电流源、电压源控制程序，控制电流、电压源的上位机软件(含接口参数配置)；自动检测程序包括故障指示器自动检测、自动报告生产系统功能模块。

程控升压升流装置包括宽频电压源和大功率程控电流源，接收主控机的控制指令，将0～1 000 A电流和0～10 kV电压同时作用在检测台体电缆线路上，配电线路故障指示器直接检测线路的过流信号和电场信号，进行线路的短路、接地故障判断。本测试系统中，主机同时和升压升流装置、检测平台进行双向数据交互实现了自动闭环测试，如图2所示。

图2 自动监测闭环回路示意图

3 自动检测平台的实验流程

根据Q/GDW436《配电线路故障指示器技术规范》，对故障指示器进行采集线路电流功能试验、短路故障告警及复位功能试验、接地故障告警及复位功能试验、全自动参数设置及校验、短路故障防误动功能试验等带电检测试验。

故障指示器自动检测系统流程图如图3所示，检测流程可分为4部分:

图3 配电线路故障指示器自动检测流程

1)设置要进行检测试验的通讯参数，主要是设置工控机与被控设备以及与指示器通讯的相关参数，即微功率无线模块串口参数、恒流源控制串口参数以及电压源(耐压仪)串口参数；

2)进行生产自动化检测试验，依次分为批次管理、指示器挂装、故障判断、校表或出厂设置；

3)进行自动化试验平台检测，依次进行指示器信息管理、故障模拟或防误动试验、电流精度试验；

4)自动生成报告，内容包括:批次编号、订单编号、试验时间、试验内容、试验结果等。

配电线路故障指示器批量化检测时，需先进行指示器信息管理，主要包括创建批次、添加故障指示器基础台账信息等，本部分主要是为信息的管理，为下一步故障指示器的检测做准备。设备的台账信息维护完成之后，按要求进行设备的挂装，进入检测环节。故障指示器批量化功能检测流程如图4所示，界面显示批次信息以及批次下的全部指示器，软件下发检测电流波形，一项检测完成后，检测项目自动切换下一项，不合格的指示器地址将被自动写入到指示器“待返厂数据库”。故障正确判断项目检测，指示器正确翻牌为合格；防误动试验项目检测，指示器不翻牌为不合格，系统自动生成Excel报表。

图4 故障检测试验流程图

4 自动检测平台的技术特点

文中所设计的故障指示器自动检测系统具备对架空型、电缆型配电线路故障指示器同时进行批量化检测的功能，检测项目包括采集线路电流功能试验、短路故障告警及复位功能试验、接地故障告警及复位功能试验、全自动参数设置及校验、短路故障防误动功能试验等多项功能。具有使用简单、运行稳定、维护方便、采集精度高、可靠性高、存储容量大、开放性好、性价比高的特点。检测平台主要技术指标见表1。

表1 配电线路故障指示器自动检定平台技术参数

5 结束语

文中设计的检测系统已在湖南配电网智能化建设应用中的得到广泛应用，是配电线路故障指示器入网检测、到货全检和现场调试的主要装备，确保现场设备的投运质量。运用研制的故障指示器批量检测系统，可以批量化的检测故障指示器类设备的主要功能和基本性能，提高了测试、运维和管理的专业化水平，节省宝贵的人力、物力和财力，有效保证了投运设备的可靠性，进而提高配电网故障定位的准确性，缩短停电时间，提升供电企业的服务水平。

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Automatic detection system design of the fault indicator for distribution circuits

TANG Haiguo1，ZHANG Zizi2，LENG Hua1，ZHU Jiran1，GONG Hanyang1
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China；2.North China Electric Power University(Baoding)，Baoding 071003，China)

In this paper，automatic detection system is designed to meet the actual demand of power distribution network fault indicator.It is mainly composed of three parts like the host，the booster liters of flow unit，and the fault indicator verification platform.The host can simultaneously communicate with the booster liters and the detection platform in order to realize the automatic closed loop test，which realizes the automatic detection.Meanwhile，the system operation process is simple and clear with friendly human-computer interaction，and it is suitable for the test platform design of other equipment.

fault indicator；automatic detection；distribution automation；fault simulation

TM726

B

1008-0198(2016)05-0031-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.05.007

2016-03-28 改回日期:2016-07-22