【摘要】:配电网的故障处理关系到配电网系统的连续可靠运行、关系到配网所有设备的安全以及保障重要用户和其他用户的供电可靠性。因此，有必要采用先进的故障监控系统来全面提升配电网管理水平，能够将配电网的运行状态，尤其是故障状态与实际线路相结合，保障故障抢修快速准确，从而从技术层面上坚实地保障了配电网的稳定运行。
【关键词】：智能故障指示器；工作原理；应用
引言
在应用智能型故障指示器的过程中，相关的工作人员必须结合供配电线路的运行需求，选择合适的智能型故障指示器，这就对工作人员的专业能力有较高要求。
1、故障指示器的工作原理
故障指示器在线路发生故障的时候，故障回路所有的故障指示器会有故障电流流过，其相对应的指示灯会产生告警信息。但其他分支线路和故障点之后安装的故障指示灯不会流过故障电流，也不会产生报警信息。通过逻辑判断，可以得到相应的故障段和故障分支。故障指示器一般由两部分组成：感应装置和显示装置。电流由感应装置收集并传送到显示装置。显示设备分析并确定其属性并选择是否显示故障状态。基本结构原理如图1所示。
图1 传统故障指示器的工作原理框图
故障指示器使用自身的感应装置，用来感应线路信号，该原理是利用了变化的电流形成感应电磁场，将故障电流变成了脉冲信号，而它不会对电网造成负面影响。
通常，故障指示灯不工作，窗口显示为白色。设线路上电流为I，故障电流阈值为Iset，当I>Iset时，令持续时间为t，令设定电流突变时间为Tset，假若t<Tset，则判定为正常情况，有可能是过流启动，反之则判定故障且指示器变红色或闪光。指示器之后会进一步判断，判断的标准以线路电流能否在两秒内回复正常为准，若正常则说明重合闸顺利，故障点清除，供电恢复，指示器则会复位。若电流变为0，则可认为上级开关己经跳闸，导致线路失电，判别为故障，故障指示灯坚持有效，直至达到预先存储的恢复时间后自动复位。
1.1接地时的判定
（1）
u：电压突降：发生单相接地短路时，故障的相相对于地面的电压会急剧地下降，但是电压并不是百分百会变成零。当线路负载上升时，电压同样会下降，这很容易造成二者混淆。为了避免因负载上升造成的电压下降而造成的“接地的假象”，且不遗漏电压下降是由经过非金属而接地引起的“真正接地”，在整定时综合设置合理的数：即：
u >20% （1）
式中u——接地所致压降百分比。
（2）
I5：电流五次谐波增量：单相接地会出现电弧现象，并引发高次谐波，因为三阶谐波所含相对少，应滤除而不应采用，故使用五次谐波电流。通常设定：
I5>35mA （2）
（3）接地电流：单相接地故障点所流电流，它的值是三乘以正常运行条件下的电容电流。这个值与电路电压以及频率，电路结构，电路总长度等因素有关。
1.2短路时的判定
（1）It：出现短路时，电力线流过的电流会瞬间上升，其大小由回路的阻抗数决定。动作整定值因厂而异一般规定是：
It>100-160A （3）
式中：It——突变电流，单位是安培。
（2）
T：为保证故障指示器不会错误动作，与变电站继电保护的动作协调是必要的。It的时长范围也是因厂而异，一般规定是：
10-60ms<
T <1.5-4s （4）
式中：
T——突变电流持续时间，单位是秒。
（3）电力线电流消失：电力线出现短路时相关继电保护装置会动作，开关则会跳开断电，电线中电流消失。
当满足上述所有条件时，则可确定出现短路。
2、智能故障指示器的特点
智能故障指示器的准确度基本大于90%。对基本环境适应能力较好，如设备
的温度只要在：-40~+ 70℃之间，安装地点的海拔高度小于2km范围内都可以正常使用，如遇到强风天气，其顶风能力可达到150km/h。该类型故障指示器可以具备四遥功能、即遥测、遥信、遥控、遥调。主要功能及特点如下：
（1）故障识别功能：可以轻松识别瞬间故障和永久性故障，并能防止误动作，但仅限于接地故障和短路故障下的识别；
（2）远程传输功能：将监测到的信息及开关状态发给主站系统；
（3）监测负载功能：监测线路A， B， C三相的负载电流，电流精度：+5%；
（4）监测温度功能：对线路的实时温度进行监测，温度测量值在-40~+120℃之间；
（5）现场调试功能：在设备上可以选择远程复位、自动延时复位及上复位的功能；其中，自动复位的操作和时间均可以由手持的指示器终端控制器来设置，用该控制器可以对指示器进行翻牌操作或自动复位操作。故障时，时间误差小于10% 。
3、智能故障指示器在电网中的应用
3.1自动重合闸的设置
当电力线路中存在自动重合装置的情况时，可以依照它的自身属性来设置从而得到更加准确的判定结果。故障依据存在的时间长短可以分为永久和临时两类，前者发生时，自动重合装置没有办法再一次使电力线重新供电；后者发生时，则可重新恢复。经过设置能够依据不同的故障类型进行相应的故障指示。自动重合闸功能后，需设置自动重合闸最大时间。比如:当线路出现故障之后，其自动重合装置启动若干次重合闸动作，在10s内完成整个动作过程，因此重合闸最长时间置于十秒便能满足要求。单单凭借单一故障无法判断，需要结合重合闸时间进行分析，才能得到最终判断。
3.2永久性故障判断
智能故障指示器用来检测永久性故障时，必须满足三个条件，一是检测到的负载电流值大于跳闸电流值，二是跳闸电流值的持续时间大于响应延迟时间，三是负载电流为零，就可以判断为是发生了永久性故障。同时，故障指示器的六个LED指示灯全体闪一次，窗口翻牌，显示为红色。
3.3临时性故障判断
在配电网中，临时性故障发生的几率比较高，因为故障电流较小，不影响系统的正常运行和供电，因此不会立即跳闸。当发生临时性故障时，自动重合闸功能启用的话，故障指示器便具有监测临时性故障的能力。所以当故障指示器的六个LED故障指示灯全体闪3次时就表明该段线路发生的是临时性故障。通过故障指示器设置也可以禁止LED指示灯的提示，不显示故障，也不对临时性故障发出报警信号。
3.4瞬态故障判断
瞬态故障是当接地故障发生时，接地相会出现一个瞬间大电流，传感器能检测到该瞬间大电流，当电流值大于跳闸电流值，该瞬间电流属于非常短暂的脉冲。短暂的电流值持续时间一般来说不超过60ms。
故障指示器检测到瞬态电流后，将进一步进行接地故障判断。当瞬时故障被传送到智能故障指示器的无线通信终端时，终端会判断瞬态电流是否只有一相，如果只有一相，可以判定有接地故障。
3.5接地故障判断
接地故障的判断方法是使用瞬态故障加上零序电流的方法进行判断。而零序电流由传感器定时发送同周期的相电流有效值进行合成。
因架空电缆的特点:A， B， C三相的电流采集是独立，并因电池能源等方面的原因，使得通信终端不能得到连续各周期的三相电流值。要得到同一时间的电流值，故障指示器与无线通信终端之间使用同一毫秒级时钟源进行时钟同步校准。这些数据被实时传送至终端，由终端进行判断。
在终端将获得一个瞬态故障信号前后的零序电流进行比较，得到一个零序电流的增量值。当△I≧I地故和T≧T地延时，确认该相发生接地故障。
结语
今后在研发系统的同时可以考虑融入人工智能技术，大数据技术，为故障监测技术提供可靠的参考和分析，在准确监测的同时能够及时有效的解决故障，才是真正的目的之所在。
参考文献:
[1]刘博，马如意，卢秋锦.智能型故障指示器在吐鲁番配电网中的应用[J].科技创新导报， 2017， 14（1）：57-57.
[2]翟跃东，石磊.10kV智能断路器、智能寻址仪、故障指示器如何在配电网中配合安装使用[J]. 中小企业管理与科技， 2015（24）：226-228.
论文作者:吴晓东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
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