故障指示器和故障定位系统

故障指示器与配电自动化系统的无缝集成
3P3O
探 头
ODU
I/O
GPRS模块
通信终端主模块
故障定位／GIS／SCADA一体化平台
• 故障定位系统后台软件全部功能 • 配电运行SCADA功能 • 基于GIS的配电设备管理功能 注：软件演示
谢谢！
2、一个SFI-CT-1（用于小电阻接地系统）或SFICT-2(用于小电流接地系统，与信号源配合)零 序电流互感器，检测接地故障。 3、一个安装在开关柜面板上的FI-3P1O（或3P20） 故障指示器，显示并传输故障信号。
3、FI-3P1O /3P2O
2、EFI-CT-1 ／EFI-CT-2
1、SFI-2C1O
子 站 指示器
中心站功能
• 实现通信管理和数据集中功能。它向下与各个子 站通信，负责收集现场探头的故障信息，向上与 主站通信，传送所收集的数据。具备基本的通信 连接、协议转换、信息收集、缓存和处理功能。 具备与第三方软件接口的功能。
中心站配置
• 采用32位高性能微处理器,主频88MHz • WINCE实时嵌入式多任务操作系统，使系统具 有较强的信息处理能力和事件响应能力 ， • 4个光隔离串口,一个10M以太网口，便于与其 他系统互连 • GSM通信盒 • 具有两级软硬件看门狗，确保系统工作稳定
单相接地指示器工作原理
北京科锐
配电自动化
Jun.2001
本方案特点 （1） 不仅可以选线，且可直接定位到故障分支和 故障点 （2） 动态阻性负载信号装置在故障后延时投入， 保证了消弧线圈可以发挥消弧作用，保证从而瞬时 性故障可以自动消除。 （3） 永久性接地故障时在变电站短时投入阻性接 地负载，不但可以产生可供检测的信号电流，而且 有利于消除谐振过电压。
电缆子站参数
• 装置尺寸:高×宽×厚=430mm×265mm×135mm • 装置重量<8Kg • 额定工作电源 FLS-ST/C :AC220VAC220V±20% FLS-ST/C: CTCT原边电流大于10A • 整机静态功耗<0.04W • 整机最大功耗8W • 开入量12路, • 开入量输入脉冲宽度不小于500毫秒 • GSM模块E-GSM/GPRS 900/1800 双频带SIM卡 • 电源3.5V • 后备电池型号SAFT LSH14 3.6V（li-soci2）
工程实例
• 广东中山供电局故障定位系统第一期 规模： 通信子站： 500台，安装在配电房和开关站 电缆型带面板指示器：1000多组（3＊1000 只），带远传触点 就地指示的指示器：2500只 主站和通信管理机：3套
系统发展和升级方案
• 第一步：实现故障指示器的当地显示和面板显示 使用现有故障指示器
单相接地故障检测新方法的研究
新方法的目标
◆.适合各种方式的中性点非直接接地系统 ◆.能直接定位故障分支和故障点 ◆.定位准确性较高，最好在线检测 ◆.充分利用现有成果 ◆.性价比好，投资费用用户可接受，可大量 推广。
变电站智能中阻接地法
主要原理：
Intelligent Medium Resistor earthed method
接地及短路故障指示器和 故障定位系统
广东东安电力工程有限公司
潘禾生 44328102@QQ.COM
概述
1、故障指示器：一种安装在配电线路上指示故障电流通路 的智能装置。 2、批量安装故障指示器是一种最实用的配电自动化方案 3、 特点：准确、稳定、可靠、可带电装卸、自动复位、 免维护。
配电系统故障点检测和故障定位
系统特点-续
• 子站采取特殊的低功耗设计，使等候功耗仅为 12mW • 完善的主站容错软件，使系统出现某些故障时， 依然能够正确判断故障位置，并防止误报 • GIS支撑环境，使故障可以进行直观的显示 • 可靠的子站和中心站系统，即使在主站不能正 常工作的情况下，也可以保证信息不被丢失 • 强的抗恶劣环境性能，探头和子站可以在30°C~70 °C的环境下正常工作
Biblioteka Baidu
接地故障点
6
L 7 AC220V 8 N 接地点
故障指示
正常指示
北京科锐
配电自动化
Jun.2001
故障发生后：
（ 1 ）电阻信号源延时投入；（ 2 ）变电站出线的故障 指示器指示出故障出线（ k 号指示器动作）；（ 3 ）选 线装置自动显示和记录故障出线（4）线路上故障通路 上的的故障指示器k1-k3自动翻牌，给出红色指示。
电 缆 子 站
电缆子站（通信终端）主要功能
• I/O接收：接收面板显示其或者光电转换器发过来 的故障编码信息。 • GSM发送：自备手机模块，自动向中心站发送故 障编码信息 • 状态汇报：按设定时间间隔自动汇报子站工作状 态，确认子站处于正常运行状态 • 电源：采用CT取电装置以线路电流为工作电源 （有交流电时以市电为工作电源），带有储能装 置保证故障停电时的信息可以可靠发送 • 通信接口：RS232接口，支持101协议，可以功能 扩展和自动化升级
故障定位系统中心站
主站
集GIS（地理信息系统）和MIS（管 理信息系统）于一体，它既可用来实时 监测配电网络状态和故障，并自动确定 故障位置，便于电路的维护和事故抢修， 又可用来对配电网设施进行管理，便于 设施信息的录入、查询和统计
主站
• 实时搜集故障指示器动作信息和网络拓扑数据
——故障指示器的动作信息和网络拓扑数据的一致性原则
1、短路故障指示器的原理和应用
2、故障指示器的最新发展
（1）单相接地故障检测和指示
（2）带通信的故障远程指示和故障自动 定位系统
1、短路故障指示器原理和应 用
工作原理
故障指示器系列
按工作原理分类 按工作电源分类
按卡线结构分类
按指示方式分类
按工作电源分类
SFI-2x
SFI-3x
系列故障指示器
系列故障指示器
故障指示器在生产测试过程中
规 模 化 生 产
北京科锐
配电自动化
Jun.2001
(2) CR-FLS 型无线通信故障自动定位系统
短路故障翻牌显示模拟
GSM通信网
短路故障无线传输模拟
GSM通信网
接地故障翻牌显示模拟
GSM通信网
接地故障信息处理过程
GSM通信网
系统构成
• 探头 • 接地故障探测信号源 • 子站 • 中心站 • 主站
架空子站
架空系统指示器和子站配置示意图
GSM 网络
中心站
监控主站
ST
FI FI
ST FI FI FI ST FI
架空系统子站安装示意图
电缆系统故障指示器
该产品适用于小电流接地系统或小电阻接地系 统的故障定位。由三部分组成： 1、三个安装在相线上的SFI-2C1O故障检测探头， 检测相间短路故障。
特点
1、用光纤传输信号，实现一次和二次完全隔 离， 确保设备及人身安全。 2、SFI-3P1O／3P2O故障指示器上设有发光管显 示故障信号，同时具有有触点信号输出端，给 FTU或通信终端提供故障状态信号，实现故障 信息远传。 3、发光信号可定时自动复位兼有手动复位。 4、设自检按钮，可随时检查SFI-3P1O故障指示 器的工作状况。 5、短路故障检测探头无需设置动作值，自动跟踪 负荷电流 ，方便实用，有效避免拒动和误动
（4） 不影响系统安全运行，在发生接地后,阻性负 载只短时接入，不会对运行设备产生任何不良影响。
（ 5 ）障指示器具有经济实用、使用方便、全户外 免维护等优点，可批量安装，产生较好的经济效益 和社会效益。
北京科锐
配电自动化
Jun.2001
现场运行情况
在现场运行的单相接地检测系统已经有 100多套。运行情况良好。
电缆系统指示器和子站配置示意图
环网柜
环网柜
SFI 3只
EFICT-2
子站
•故障指示器和子站安装示意图
中心站
• 通过GSM接收子站发送的故障信息 • 对收集信息进行分类处理 • 判断故障信息是否收集完全 • 对故障信息进行存盘和显示 • 向主站汇报故障信息 • 转发故障信息
电缆型指示器和子站安装示意图
实例：在2003年12月在广西钦州安装了两 套故障定位系统，到05年共发生17次接地 故障，16次准确的指示接地故障区段。只 有一次是10kV线路断线，电源侧线的断点 在杆上没有接地，负荷侧线掉在地上接地。
户 外 式 信 号 源 装 置
户 外 式 信 号 源 装 置
出厂前严格、科学的测试
故 障 指 示 器 自 动 测 试 控 制 台
故障时在变电站中性点（或接地变的中性 点，无中性点时可接在母线上）的动态阻 性负载信号源自动短时投入, 在变电站和现 场接地点之间产生特殊的小的信号电流 （最大不大于40A），变电站出线和线路分 支点处安装的接地故障指示器，检测这个 电流信号，可自动动作指示，达到指示故 障的目的 系统组成： 信号源装置+故障检测装置
• 故障通路和故障点的查找 • 纠错和补漏 • GIS支撑平台 • 将故障点发给中心站 • 配电网图形编辑 ——创建和修改配电网网络图,包括电力线路、杆塔、
开关、变电站、开闭所和故障指示器
故障信息显示
系统特点
• 采用 GSM进行通信，省去了用户的通信通 道投资费用和通信系统维护费用 • 架空子站（通信终端）采用太阳能电池作 为主电源，电缆系统采用CT （或市电）供 电，省去了 PT 安装，减少了投资，也减少 了故障隐患 • 系统可以实现工厂化生产，减少现场通信 调试工作 • 系统既可以自成体系，可独立运行，也可 与GIS和DMS系统互连，实现数据共享
• 第二步：实现故障指示器的远程自动定位。 通过安装基本型通信终端和中心站及主站实现。 通信终端具有GPRS通信软件的升级功能、通信扩 展板（箱）接口功能
系统发展和升级方案（续）
• 第三步：增加电流量监测功能，实现配电系统的 两遥功能 在需要测量电流的线路安装具有电流测量功能的 电流测量探头或新型故障指示器，它将故障指示 功能和测量功能合二为一。电流测量探头具有光 纤数据输出接口，与光纤数据采集器（ODU）采用 短距离光纤通信。ODU与主控模块通信，可装在通 信终端内，借助于已有的GPRS通信模块与控制中 心的故障定位和SCADA一体化平台软件通信。从而 实现了系统的无缝升级。
按卡线结构分类
普通导线型 母排型 电缆型 绝缘导线型 面板型： SFI－xA系列 SFI－xB系列 SFI－xC系列 SFI－xD系列 SFI－xP系列
指示方式分类
旋转指示
开关触点指示
LED发光指示
架空线型故障指示器
电 缆 型 故 障 指 示 器
母排型故障指示器
故障指示器应用
• 变电站出线 • 高压用户入口 • 长线路分段 • 电缆分支箱的进出线 • 环网接线开环运行系统 ……
接地变 Earthed Transformer
消 弧 线 圈
接 地 信 号 源
Earthed Signal Source
Arc suppression coil
变电站接线示意图（接在中性点）
接地故障检测(信号源接在母线上)
主变
FI-3A故障指示器
A
1 2 3 4 5
变 电 站 PT
B C N
EFS-2信号源
架空探头
• 探测短路和接地信号 • 利用翻牌给出故障指示 • 利用无线信号传输故障信息 • 无线发射频率419MHz • 66位加密码，有效防止误动 • 工作温度：-45ºC~85ºC
架空系统故障指示器安装示意图
正常状态
动作状态
架空子站
• 接收探头发射的故障信息调制的无线信号并进 行解调 • 对解调后的信号进行解密计算并判断是否正确 • 将故障信息以短消息的方式发送给主站系统 • 定期报告子站运行状态 • 对后备电源的充放电进行管理
2、故障指示器的最新发展
（1）单相接地故障检测和接地故障指示器
单相接地故障检测方案方案
（2）故障信号远传、故障自动定位系统
（1）单相接地故障检测、选线 和定位技术的研究
现有方法的局限性
• 大多数方法要测零序电流或零序电压或比较各出 线的计算结果，这些方法不适合在线路上（特别 是架空线路）使用，只能在变电站选出线，不能 在线路上定位故障点；