基于故障指示器的配电网故障自动定位系统_龙维民

$7 !& 检测单相接地故障
目前我国大多数配电网采用的是中性点不直接 接地系统， 这类系统发生单相接地故障时， 因故障电
!& 基 于 故 障 指 示 器 的 配 电 网 故 障 自 动 定 位系统
! ! 该系统包括故障检测探头 ,-、 通信系统、 远方终 端及监控中心。其中通信系统根据使用场合和通信
［*， +］ 电流法、 首半波法等 ， 这些方法依赖于发生单相接
地故障前后配电网参数的变化。鉴于小电流接地系 统的自身特点， 发生单相接地故障时， 所产生的故障 信号本身较弱， 并且受到电磁干扰和谐波污染， 导致 获得的信号失真， 这些都直接影响了故障指示器的选 择性和准确性。本文介绍的单相接地故障检测采用 的是信号注入法， 其原理如图 * 所示。
$& 故障指示器
目前配电网中主要有 % 种经常发生的故障： 短路 故障和单相接地故障， 其中以单相接地故障居多， 而 且查找比较困难。
图 *! 信号注入法单相接地故障检测装置原理图
在发生单相接地故障后安装在变电站的信号源 主动向母线注入一个特殊的信号， 这个特殊的信号在 接地点和信号源构成的回路上流过， 故障指示器检测 到这个特殊信号后翻转指示接地故障。该方法不受 系统运行方式、 拓扑结构、 中性点接地方式， 以及故障 随机因素等的影响， 不需要给故障指示器设定门槛 值， 是在发生单相接地故障后主动发送信号检测单相 接地故障的方法。该装置是在发生单相接地时主动 发出特殊的信号， 故障指示器检测信号源发出的信号 作为判断单相接地故障的依据， 对于现场干扰不敏 感， 具有较强的鲁棒性。
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基于故障指示器的配电网故障自动定位系统
龙维民
（ 南方电网集团广东电网公司中山供电局， 广东省 中山市 !"#$%% ） 摘要：文章介绍了故障指示器检测短路和单相接地故障的原理， 并将廉价的故障指示器与通信技术相结合， 构建了一套 廉价高效的故障自动定位系统， 该系统可以在故障发生后几分钟之内报告出故障发生的位置， 大大地缩短了故障查找的 时间， 全面提高了配电系统的供电可靠性。 关键词：配电网； 短路故障； 单相接地故障； 故障处理 中图分类号："#$%$
我国研究得较多， 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。 基于故障指示器技术和 &’( （ 地理信息系统） 技 术的故障自动定位系统， 将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内即可在控制中心通过与地 理信息系统的结合， 给出故障位置和故障时间的指示 信息， 帮助维修人员迅速赶赴现场， 排除故障， 恢复正 常供电， 大大提高了供电可靠性， 同时减少了故障巡 线人员， 提高了工作效率。
图 (" 基于故障指示器的配电网故障自动定位系统原理图
该系统用于相间短路和单相接地短路故障时， 仅 故障检测部分不同， 通信系统、 故障处理及显示部分均 为公用。故障探头 %) 安装在各线路分支处的分支线 上， 相间短路和单相接地故障可由故障探头 %) 电路中 不同的编码信息来区分。系统出现短路故障时， %) 检 测到短路故障电流或特定信号电流流过， 通过短距离 无线收发系统， 将动作信号传送给相隔(* + ,* - 的分 离式故障指示器或无线收发射子站。当线路上任何一 点发生单相接地故障时， %) 检测流过该线路的特定信 号。无线收发子站安装在线路的分支处， 可以接收 ! 只 %) （分别在 ( 个分支的 ! 相线路上） 发送过来的动 作信息。无线接收及发射子站在收到动作信息后， 将 动作分支的 %) 地址信息通过远距离无线通信系统发 回控制中心， 通信距离为 , + $* .-。如果距离太远或 阻挡严重， 可 以 在 总站 和 子站之间安装无线中转站， 它可以接收子站的信息， 然后再转发出去。无线接收 主站可以接收子站发来的信息， 进行解调、 解码， 并可 就地显示地址信息， 同时将地址信息送给监控中心。 在一些开闭站， 如果 %) 集中安装， 比如说 / + $! 路出线， 均装上 %)， 此时可在开 闭 站 设 置 一 台 专 用 %&’， 与分离式的故障指示 器 相 联， 通过短距离的无
$9 $& 检测短路故障
故障指示器检测短路故障的原理是： 根据短路时 的特征， 通过电磁感应方法测量线路中的电流突变及 持续时间判断故障。因而它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。如当 系统运行结构发生变化， 负荷变大时， 或当有大的负荷投 切， 大的电动机负荷的投入时， 或当系统中出现短时励磁 涌流时， 当投入大负荷后， 人为停电时， 探头均能有效识 别而不动作， 只有流过短路电流才给出故障指示。
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电" 力" 设" 备
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方式又分为短距离无线数字通信收发系统、 远距离无 线发射系统、 无线接收总站、 小型 %&’、 通信主站及其 他通信系统。当用于中性点不直接接地系统的单相 接地故障点定位时， 还需要增加一个信号源子系统， 用于在单相接地故障发生时， 自动向系统注入用于故 障点探测的信号。整个系统的原理如图 ( 所示。
线收发系统， 接收 %) 的信息。然后由 %&’ 通过有线 方式 （ 如电话拨号系统） 或其他通信通道直接将信息 送至监控中心的通信主站。 在线路上装有自动化的柱上开关或箱式环网柜 的地方， 如配有控制器或 %&’， 则可以将线路上或电 缆分支箱内的分离式故障指示器的ห้องสมุดไป่ตู้点指示输出就 近与 %&’ 的 0 1 2 接口相连， 通过 345)5 系统将动作 的故障指示器信息送回控制中心。 通信主站将通过有线或无线方式接收到的信息送 监控中心的计算机系统。监控中心将从通信主站和前 置机收到的这些动作信息， 进行网络拓扑计算分析， 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。
配电系统因其分支线多而复杂， 因此查找线路故 障点所在分支和故障点非常困难。当发生短路故障 时一般仅出口断路器跳闸， 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 。故障查找虽然在
流较小， 故障特征复杂， 因而故障点的查找非常困难。 目前接地故障检测的方法主要采用 ) 次谐波法、 电容