摘要：随着社会发展和人们生活水平的不断提高，提高供电质量和供电可靠性是每个供电企业都面临的最实际和迫切的需求。由于县城配电网存在点多、线长、面广及接线方式复杂多变等特点，因此在线路故障时，要靠配电运行人员沿线查线，直到发现故障点，且故障查找困难，难以保障及时恢复供电。近年来，线路故障指示器在１０ｋＶ配电线路上得到了广泛应用，减轻了巡线人员的劳动强度，大大提高了工作效率，缩短了停电时间。文中介绍一种集短路、接地监测、远程通信为一体的智能型故障指示器在德清配网中的应用情况。
关键词：故障指示器；配网；单相接地；智能型
1.引言
配网线路担负着分配电能的重要任务，其传输距离远、支线多、设备繁杂，大部分线路是架空线，地处环境和气候条件恶劣，外力破坏、设备故障和雷电等因素常常造成线路及设备故障率较高。一旦出现故障停电，会给人民群众生活带来不便，也会干扰企业的正常生产经营；其次会给电力企业造成较大损失；再者一条线路距离较长、分支众多、呈网状结构，查找故障非常困难，运维成本高。线路故障指示器应用于配网线路上，再配以在线监测系统，使得配网线路故障监测更加便捷。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、接地等故障后会给出报警信号，电力运行人员可迅速准确地赶赴现场进行处理。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。
2.线路故障指示器的介绍
2.1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。
2.2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。
3.线路故障指示器应用在供配电网中的意义
线路故障指示器在供配电网中的主要作用就是对供配电网中的故障问题进行监测，在一定程度上完善了供配电网的监测系统。电力运行系统的安全稳定是保证日常用电需求的最关键内容，而在供配电网中，经常会出现一些电流、电压变化而引起供配电网线路异常状况，影响电力系统的正常运行情况。而线路故障指示器可以对供配电网线路中出现的线路短路、接地等故障进行警报，方便电力工作人员及时赶到故障点，进行准确的维修，尽快恢复电力系统的正常运行。所以，线路故障指示器在供配电网中极其重要，为维持电力系统的安全稳定运行发挥了重要作用。而智能型故障指示器除了能够监测供配电网线路的故障外，还能够对供配电网的历史数据进行记录，为电力调度运营提供合理的数据资料。
4.应用设计思路及方案
1）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。
2）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。
3）故障定位并告警显示，根据故障时接受到的相关数据，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。
4）应用方案由若干个故障定位点（监测点）和一套主站系统组成，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
5.智能型故障指示器的应用效果分析
5.1智能型故障指示器应用前后的对比分析
以一条15km长的供配电网线路为例，当这条线路出现相间短路故障时，该条线路的巡查人员必须从变电站所在的出口线路开始巡查，然后沿着该条线路进行巡查直到发现故障点为止。如果相间短路故障位置在线路的最末端，那么线路巡查人员至少要花费3小时才能找到故障点，并进行解决。而在供配电网中安装智能性故障指示器后，整条线路上有4个故障监测点，就相当于将整条线路分为4个区域。当该条线路发生相间短路时，巡查人员只需要根据故障信息的定位范围对相应的故障区域进行巡查即可。如果该条线路的相间短路故障位于线路的最末端，那么与安装普通型故障指示器相比，几乎可以节省3/4的巡查时间，极大地提高了巡查效率，减少了供配电网的停电时间，能够有效保证电力系统的正常运行状态。
5.2智能型故障指示器的应用优势分析
对智能故障指示器的应用优势进行分析研究时，主要从故障检测效益以及经济效益两方面进行分析探讨。
（1）智能型故障指示器在供配电网中的检测效益。在对供配电网进行故障检测时，能够准确定位线路故障范围，方便检修人员进行检修，在很大程度上提高了电力系统运行的安全性和稳定性。在供配电网中安装了智能型故障指示器可以将一整条供配电线路分为4个较短的线路区域。这样不仅提高了智能故障指示器金新故障检测的准确性，还在很大程度上降低了工作人员的巡查难度。例如，当智能故障指示器对线路中的故障问题发出警报信息，供配电网线路的巡查人员可以根据定位信息及时赶到相应的故障区域，不必再去对整条线路进行巡查，减轻工作难度的同时，提高了工作效率和质量。根据相关的数据资料统计，安装智能型故障指示器后，线路巡查人员的巡查时检减少了将近3/4，极大地提高了巡查效率。
（2）智能型故障指示器在供配电网中应用的经济效益。供配电中应用智能型故障指示器的经济效益是不可估算的，因为安装智能型故障指示器除了能够降低对故障指示器的维护费用外，还在很大程度上减少了供配电网线路的巡查工作，极大地提高了巡查效率和巡查质量。并且智能型故障指示器还能够对电网正常运行的电流、电压等数据进行准确的监测，在一定程度上提高了电网调度运营的工作效率和质量。这些都会在很大程度上促进电力单位的发展，提高电力单位的经济收益。因此，智能故障指示器在供配电网中的应用有极大的隐性经济效益，能够有效提高电网运行的可靠性和稳定性。
结语
无线通信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，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。
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[3]袁云山.智能型配电自动化实施方案研究[D].天津大学，2014.
论文作者:叶基梨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/13
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