摘要：针对当前的配电网发生短路、接地故障处理中，易引起工作人员对配电网故障的感知与定位、抢修处理存在一定的滞后性、被动性，约束了配电抢修工作的效率，容易引起用电用户不满，对社会造成恶劣影响。本文基于工程实际，研究故障指示器在配电线路的应用，根据接收到的故障信息，可以对故障进行区分和判断。当馈线上安装有故障指示器时，发生故障时其故障区间上游的故障指示器也将发生对应的翻牌动作信号，其负荷电流、故障电流会突增。系统实时监测此类信息，有效辨识后分析。结果表明，该方法切实有效，对提高配电线路可靠性与安全性有积极作用。
关键词：故障指示器；配电线路；故障定位
由于配电网线路覆盖极为广泛，仅依靠巡线的方法排查故障，费时费力，且效率不高。在10 kV小电阻接地系统的架空线路安装接地故障指示器，但缺乏工程实际支持；将看门狗与故障指示系统结合起来用于配电网故障查找，但操作比较复杂。对配电线路中故障指示器进行开发研究，但并未应用。由于在配电网线路中单相接地故障概率最高，基于此，本文结合实际工程，研究故障指示器在实际配电网中的应用。
1、基于故障指示器信息辨识
在运行过程中，外部环境、无线环境等因素都会对故障指示器的运行产生影响。这些影响因素的综合作用导致故障指示器的数据质量整体偏低。当上述因素产生干扰时，故障指示器可能会产生漏报、抖动等问题。故障指示器的故障信息辨别工作提出了较高的要求。为了保障辨识质量，可将如下辨识策略引入实际辨识工作中。
1.1 负荷电流辨识
故障停电发生时，在故障区间的供电上游上报故障翻牌的故障指示器，其负荷电流将突增，其负荷电流较正常运行时将明显增大到一个特征值。结合故障指示器的应用状况来看，型号、生产厂商是故障指示器特征值参数的影响因素之一。因此，在实际的特征值分析过程中，应注重对指示器型号、生产厂商因素的考虑。
辨识策略：针对每个故障指示器配置其负荷电流故障特征值，实际负荷电流值超过此特征值则判定为有故障发生，否则判定为无故障发生。
1.2 故障电流辨识
正常运行时，故障指示器的故障电流趋于零值，在故障停电发生时，在故障区间的供电上游上报故障翻牌的故障指示器，其故障电流将突增，其故障电流较正常运行时将明显增大到一个特征值。
辨识策略：针对每个故障指示器配置电流故障特征值，实际故障电流值超过次特征值则判定为有故障发生，否则判定为无故障发生。
1.3 地电场辨识
当配电网处于正常运行状态时，故障指示器对地电场将符合正常值范畴要求；当配电网出现故障并处于停电状态时在故障区间的供电上游上报故障翻牌的故障指示器，其对地电场将在一定延时时间内削弱，其对地电场较正常运行时将明显削弱到一个特征值。
辨识策略：针对每个故障指示器配置其对地电场故障特征值，实际对地电场值低于此特征值则判定为有故障发生，否则判定为无故障发生。
1.4 综合数据辨识
针对故障指示器的每起信号上报，可按照上述辨识策略进行组合辨识，同时满足上述故障辨识条件时，则判定为故障发生；否则判定为无故障发生。
2、故障指示器种类和工作原理
目前，市场上故障指示器主要有以下几种：
（1）短路故障指示器。其主要是一套用于指示短路故障电流流通的装置。原理是通过电磁感应方法测量线路出现故障时电流正突变及持续时间，是一种适应负荷电流变化，只与故障时短路电流分量有关的故障检测装置。它的判据比较全面，可以大大减少误动作的可能性，只有流过短路电流才给出故障指示。
（2）接地及短路故障指示器，即二合一故障指示器，不但可以根据短路现象，在短路瞬间电流正突变、保护动作停电时作为动作依据，还能根据接地检测原理，判断线路是否发生了接地故障。
（3）面板型故障指示器。它由短路故障指示器或二合一故障指示器、连接光纤和面板显示器组成。工作原理是当故障指示器检测到故障时，发出一个光脉冲信号经光纤送给面板显示器，通过面板显示器给出故障指示，主要用于环网柜、开关柜等电缆供电系统中。
（4）高压线路故障指示器。该种类型的故障指示器相对应用较少，因为高压线路保护配置比较完善，且高电压等级线路绝缘水平要求高，电磁环境恶劣，一般不使用故障指示器。
3、故障指示器的应用
根据我局配网情况，主要引进的是短路故障指示器和二合一（接地及短路）故障指示器，并按科学、合理、经济的原则搭配使用。如图1，假设当线路支线2的F点发生短路或接地故障后（假设此处全部使用的是接地及短路二合一故障指示器），故障线路上从变电站出口到故障点的所有故障指示器1，2，3均动作指示，故障点后的故障指示器不动作。这样，巡视人员就可以沿着故障线路，找到最后一个动作的故障指示器和该方向第一个未动作的故障指示器，其间的区间就是故障区间，从而迅速确定了故障点。如果线路有分段或支线开关，当巡视人员发现某段线路或支线的故障指示器动作时，就可立即将对应的开关断开，恢复非故障线段的供电，从而缩小故障停电面积和缩短非故障线段线路的停电时间。
当线路发生单相接地故障时，运用线路故障指示器也可弥补变电站小电流接地选线装置配置不足或故障等不足，使变电站运行人员可以根据故障指示器的动作情况，将故障线路切断，使主设备恢复正常运行。同时，也可配合使用线路故障指示器和小电流接地选线装置，准确判定接地线路，避免对非故障线路不必要的倒闸操作，保持供电的连续性。
针对短路故障危害，难以查找的特点，我局制订出1：2的混合使用原则，即一个二合一故障指示器搭配使用两个短路故障指示器，三者间距视线路实际需要合理调配，二合一故障指示器装设在首端，这样，就可以尽量缩小短路故障的查找范围，争取尽快消除故障，同时，也可以根据线路前段的故障指示器动作情况判断出该线路发生了何种类型的故障。判断方法是，如果二合一故障指示器和短路故障指示器同时动作，如图2所示，则线路无疑是发生了短路故障。
4、选择故障指示器的技术要求
一般情况下，在选择故障指示器时主要应考虑以下4个技术要求：
4.1工作电流
4.2复位时间
对于瞬时性故障，该类故障时间短，要求故障指示器能够在来电后按预先设定好的复位时间复位；对于永久性故障，要求故障指示器可以在故障期间保持动作状态，并在来电之后能尽快复位，避免耽误下次故障的指示。
4.3环境温度
由于线路故障指示器一般装设在架空线路上，受气候环境的影响，要求能够在较宽的温度范围内正常工作。
4.4指示方式
应考虑有尽可能大的视角范围，不仅在白天光线较好的时候可以清楚观察，还要能在夜间或光线较暗的时候可以清楚地观察。
5、结束语
由故障指示器定位出故障区间，然后对整条馈线的配变进行召测，若故障区间内的配变侧无返回则认为是刚刚停电，然后根据召测的其他结果一起判断出停电的跳闸点。与以往只依靠召测结果进行研判最大的不同是能有效结合故障指示器与公专变来判断，防止虽发生故障却由于用采返回为空值而造成的无跳闸点的情况。
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[3]钟怀.故障指示器在农村配电线路中的应用[J].电世界，2009，50（12）：30-31.
论文作者:周伟贤
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
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