摘要：本文介绍了故障指示器的原理和在电力线路故障中的应用，提出安装在电力系统中带通讯功能的故障指示器，实现故障区段的快速、准确定位，保证供电系统的安全运行，提高供电可靠性
关键词：电力系统；故障指示器；检测；定位
0、前言
目前我国大力开展智能电网建设，作为智能电网重要内容之一的配电自动化也在各地实施，配网自动化系统一般包括配电管理系统和馈线自动化等内容，故障处理是馈线自动化的主要内容。所以故障定位、故障处理又是配电自动化中的重要内容。国网公司颁布的《配电自动化试点建设与改造技术原则》中的也将利用故障指示器获取配电线路故障信息的建设模式列入几种配电自动化实现方式中。因此配网故障自动定位系统将成为配网故障查找重要手段同时会成为配网自动化建设的重要组成部分
1、配电网存在巡线困难的问题
配电网直接联系用户，其可靠供电能力和供电质量既是电力企业经济效益的直接体现，又对应着不可估量的社会效益。配电网故障自动定位作为配电自动化的一个重要内容，对提高供电可靠性有很大影响，也得到了越来越多的重视。配电系统因为分支线多而复杂，在发生短路故障时一般仅出口断路器跳闸，小电流接地系统故障查找更是困难，即使在主干线上用开关分段，也只能隔离有限的几段，要找出具体故障位置往往需耗费大量人力、物力和时间。故障查找虽研究较多，也有各种成型产品提供，但基本上都需人工现场查找，自动化水平不高
2、故障定位系统
2.1系统概述
安装故障指示器和故障远程指示的故障定位系统（电缆系统、架空系统）
目的：实现故障的快速定位，减少故障巡查和故障处理时间
设备：故障指示器＋通信终端＋主站（后台）系统
特点：不需要改造一次设备、投资省、见效快、容易实施、容易推广
适用范围：适用于10kV配电系统，尤其是一些不带开关、或原为手动开关不准备（或暂不适合）改造为电动开关的架空线分支处、环网柜、开闭所、配电房等进出线，一遥系统已可以满足配电自动化系统的基本要求，实现对电缆线路及架空线路故障点的自动定位及开关状态监控。
2.2工作原理
系统用于相间短路和单相接地故障时，仅故障检测部分不同，通讯系统、故障处理及显示部分均为公用。故障故障指示器FI安装在各线路分支处的分支线上。故障指示器指示的相间短路和单相接地故障可由安装在变电站的零序电压或者信号源是否发出信号来区分。系统出现短路或接地故障时，FI检测到短路故障电流或特定信号电流流过，指示器动作，通过短距离通信系统，将动作信号传送给相隔2～10m的通信终端。当线路上任何一点发生单相接地故障时，FI检测流过本线路的特定序列信号或者接地零序电流信号。
对于架空系统，通过无线系统将检测结果发送给通信终端。通信终端安装在线路的分支处，可以接收不少于两组FI（分别在各分支的3相线路上）发送过来的动作信息。
通信终端在收到动作信息后，将动作分支的FI地址信息通过GSM（或GPRS）通讯系统发给主站（后台）系统，主站（后台）系统进行网络拓扑计算分析，将故障信息以短信方式通知有关人员，并与地理信息系统相结合，可以直接显示出故障点地理位置信息，并在地理背景上显示出来，还可以打印出地理位置信息。运行维修人员可以直接到故障点排除故障。
基于架空线路的故障定位系统示意如下图所示：
FI：FaultIndicator带通信的故障指示器（故障指示器）
ST：Sub-transmitter通信终端
CS：CenterStation中心站
对于电缆系统，除了短路故障指示器外（它只检测短路故障），还要安装检测接地信号的接地故障指示器，通过塑料光纤与面板型指示器相连，面板型指示器可以给出就地的LED发光指示，还可以通过电子开关触点输出与通信终端连接。
基于电缆系统的故障定位系统示意如下图所示：
3、系统设备描述
3.1故障指示器
根据运行场合不同，应用于故障定位系统的故障指示器分为架空型和电缆型两种。
在线路发生故障时，故障线路上的故障指示器在故障后将被触发，给出红色显示。同时，架空故障指示器通过短距离无线编码信号与架空通信终端通信，通讯距离在不小于20m。电缆故障指示器和零序CT通过塑料光纤与面板型故障指示器相连，面板显示器通过I/O信号与电缆通信终端连接。
3.2通信终端
通信终端分为架空通信终端和电缆通信终端两种。
架空通信终端一般安装在线路分支点处，它能接收两个分支共6个故障指示器的编码信息，它与故障指示器的关系是1台通信终端对应6只故障指示器为一组监控点，收到的动作信息通过处理后，经过地址编码和时序控制，通过GSM通信装置发送给中心站。通信终端由太阳能电池供电，太阳能电池同时给蓄电池充电。在夜晚或阴雨天气时，由蓄电池供电。蓄电池在充足电后的情况下，可以维持终端连续15天工作而不需补充能量。
电缆通信终端一般安装在电缆系统的开闭所、环网柜、分接箱、配电房和箱变内，它提供多至24路遥信输入。故障故障指示器或者零序CT将动作信号通过短距离光纤发给面板显示器或者光电转换器，光电转换器再转换成开关信号输出，由电缆通信终端的I/O接口输入。通信终端安装在一个铁箱内，由本地箱变AC220V市电供电，市电同时给储能电容充电。当线路失电时，由储能电容短时供电，保证故障指示器动作信息仍然能汇报到控制中心。电缆通信终端除了用市电供电，还可以通过套管CT从10kV电缆分相导线取电，要求负荷电流大于10A。
3.3信号源（配合检测单相接地故障）
在小电流接地系统中单相接地的选线和定位一直是当前困扰配电网运行的技术难点，准确的选择接地线路，查找发生单相接地的区段，可以避免对非故障线路不必要的倒闸操作，保持供电的连续性。
带信号源的接地选线方案工作原理是：当线路上发生接地故障以后，变电站信号源通过检测母线零序电压和三相电压自动判断接地相，当接地故障持续一段时间后，信号源投相应的交流接触器，并开始发送电流信号序列，该信号经过故障出线的接地相、接地点和大地返回信号源，非故障出线和非故障相没有信号通过。信号源发出信号以后，安装在故障线路故障相上的故障指示器检测到信号源发出的电流信号序列，就地翻牌、闪光指示，并通过辅助设备将选线结果远传。
结束语
故障定位系统是基于故障指示器技术、GSM通信技术和GIS（地理信息系统）技术的一套自动高效的故障点检测及定位系统，主要用于配电系统各种故障点的检测和定位，包括相间短路和单相接地故障。配电控制中心的故障定位软件系统与大量现场的故障检测和指示装置相配合，在故障发生后的几分钟（与当地基站转发短消息的延时有关）内即可在控制中心通过与地理信息系统的结合，实现了故障的快速定位，显示故障位置和故障时间等信息，帮助巡视人员迅速赶赴现场，排除故障，恢复正常供电，大大提高供电可靠性，同时大大减少故障巡线人员，提高工作效率。此方案不需要改造一次设备、投资省、见效快、容易实施、容易推广，是最简单实用的自动化方案。
参考文献：
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[3]李卫.配电网故障自动定位系统研究及应用[D].华北电力大学(北京)华北电力大学,2011.
论文作者:林毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
标签：故障论文; 指示器论文; 终端论文; 通信论文; 系统论文; 线路论文; 信号论文; 《电力设备》2017年第16期论文;