王彥彪 張小江

摘要：本文對目前國內(nèi)的故障指示器的功能和性能進行了分析，詳細介紹了實現(xiàn)各種功能的主要原理和方法，尤其是對各種單相接地故障檢測技術(shù)的原理進行了分析和對比。同時對故障指示器的發(fā)展趨勢給予了分析，指出將故障指示器的檢測結(jié)果納入配電管理系統(tǒng)（DMS），使其在電力系統(tǒng)的生產(chǎn)和管理中發(fā)揮更大的作用，而且，為了適應(yīng)超高壓系統(tǒng)的故障檢測，今后應(yīng)向非接觸式檢測方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：故障指示器 短路故障 接地故障

中圖分類號： TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

一.概述

配電網(wǎng)由于分支較多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行方式多變等原因，采用行波測距或阻抗計算進行故障定位幾乎是不可能的，導(dǎo)致線路的管理維護和故障搶修工作量很大。故障發(fā)生后查找到故障點需要花費很大的人力物力，是導(dǎo)致供電可靠性較低的主要因素之一。從2012年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，國網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因故障停電時間平均為2.8小時，其中查找故障的平均時間為1.6小時，占整個故障處理過程的60%多，而如果在架空線、電力電纜、箱變、環(huán)網(wǎng)柜、電纜分支箱里，用于指示故障電流的通路，在線路發(fā)生故障后，巡線人員按照指示器的報警顯示，迅速確定故障區(qū)段，快速處理故障并恢復(fù)供電，可以大大提高供電可靠性。

目前我國生產(chǎn)故障指示器的企業(yè)及相關(guān)技術(shù)已經(jīng)處于世界先進水平，尤其是很多掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)可以針對用戶的實際需求生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品，使得故障指示器在配網(wǎng)生產(chǎn)中發(fā)揮了越來越重要的作用。

二.故障指示器的分類

故障指示器可以按照多種方式進行分類，如按照檢測故障類型、使用場所、指示方式等等，歸結(jié)起來主要有以下幾種。

2.1 短路故障指示器

短路故障指示器主要用于指示器短路故障電流的通路，其主要原理是利用線路出現(xiàn)故障時電流的特征來實現(xiàn)短路故障識別。具體的原理如下圖所示。

該類指示器通過電磁感應(yīng)方法檢測線路中的電流突變及持續(xù)時間判斷故障，同時結(jié)合線路是否已經(jīng)帶電和故障電流后是否停電，可以很準確的檢測出短路故障。由此可見，這種方法檢測原理只與故障時短路電流分量有關(guān)，可以根據(jù)負荷電流的大小而自動調(diào)整，具有自適應(yīng)性。這種方法判據(jù)比較全面，可以大大減少誤動作的可能性。如：當系統(tǒng)的負荷逐漸變大時（圖2-1），當有大的負荷投退時（圖2-2），當系統(tǒng)有勵磁涌流時（圖2-3），當大負荷投入后又在較短時間內(nèi)停電時（圖2-4），故障指示器都能識別而不動作，只有當短路電流流過時（圖2）才動作并翻牌指示。

2.2短路接地二合一故障指示器

這種指示器的短路故障檢測原理與上面介紹的原理相同或相近。接地故障的檢測原理有多種方法。

故障指示器檢測單相接地的原理可以分為兩個大的方向，一個是采用無源法，一個是采用有源法。無源法基本還是沿用小電流接地系統(tǒng)單相接地選線的原理，主要有5次諧波法、電容放電電流幅值法、首半波法和零序過流法，這些檢測原理都是被動檢測，是依賴于發(fā)生單相接地故障前后配電網(wǎng)參數(shù)的變化。鑒于小電流接地系統(tǒng)的自身特點，發(fā)生單相接地故障時，所產(chǎn)生的故障信號本身較弱，很容易被電磁干擾和諧波污染，直接影響了故障指示器檢測的準確性。而且這些方法一般都需要在故障指示器設(shè)定動作定值，大于定值則認為是有單相接地，小于定值則認為不是接地。由于配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，運行方式的變化的多變性，具體設(shè)置定值作為單相接地的門檻值在實際工程的實施中是很困難的。

三.主要技術(shù)指標

3.1 起始工作條件

即故障指示器可以正常工作所需要的線路運行環(huán)境。故障指示器一般需要一個最小的負荷電流If，來確定是否線路已經(jīng)帶電，當負荷大于該電流時，故障指示器才能正常工作，該電流越小，指示器的使用范圍越廣。有些指示器可以利用電場來識別系統(tǒng)帶電，其需要的負荷電流幾乎為零，可以用于所有線路。

3.2 故障指示時間

故障指示器應(yīng)能區(qū)分瞬時性故障和永久性故障。如果是瞬時性短路故障，則在重合閘后消除，因此沒有必要進行指示；如果是永久性故障，應(yīng)該在來電之后或者設(shè)定的復(fù)位時間到了后自動復(fù)位。

3.3通信方式

故障指示器一般以433MHz的頻率將信息送給附近的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置，轉(zhuǎn)發(fā)裝置再通過GSM將信息送給監(jiān)控中心（如配網(wǎng)自動化主站系統(tǒng)），監(jiān)控中心進行網(wǎng)絡(luò)拓撲，確定出故障所在區(qū)段，然后以短信的形式發(fā)送給相關(guān)人員，可以進一步縮短處理時間，提高供電可靠性。

四.故障指示器發(fā)展趨勢

由于運行方式和絕緣等級的原因，目前的故障指示器一般只適用于35kV以下線路，難以用在110kV及以上的線路。要用于110kV以上的線路，必須要解決故障電流方向識別問題，根據(jù)線路正常的負荷電流相位與故障電流的相位進行比較，從而確定指示器是否應(yīng)該動作。

由于故障指示器應(yīng)用在偏遠地區(qū)更能發(fā)揮其效能，此類地區(qū)的故障指示器的動作信息傳輸給配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的通信系統(tǒng)一般采用GSM，而這些地方的GSM信號不是很穩(wěn)定，因此應(yīng)研究采用無線專網(wǎng)進行故障信息傳輸?shù)目尚行浴?/p>

五.參考文獻

[1] 貞存，田質(zhì)廣，桑在中. 一種中低壓配電網(wǎng)單相接地故障選線新方法[J].電網(wǎng)技術(shù) ， 2005（03）：7679

[2] 惟鏞，莊偉. 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在小電流接地系統(tǒng)選線中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù) ， 2002（05）：

[3] 孫同景，穆健，秦偉剛. 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)故障選線方法[J].電網(wǎng)技術(shù) ， 2005，（24）： 7881

[4] 牟龍華. 零序電流有功分量方向接地選線保護原理 [J].電網(wǎng)技術(shù)，1999 ，23（9）：6062

[5] 蘇戰(zhàn)濤，呂艷萍. 一種基于小波包分析的小電流接地電網(wǎng)單相接地故障選線新方法[J].電網(wǎng)技術(shù) ， 2004，（12）： 3034

[6] 戴劍鋒，張艷霞. 基于多頻帶分析的自適應(yīng)配電網(wǎng)故障選線研究[J].中國電機工程學(xué)報 ， 2003，（05）： 2327

[7] 薛永端，徐丙垠，馮祖仁，李天友. 小電流接地故障暫態(tài)方向保護原理研究[J].中國電機工程學(xué)報 ， 2003，（07）： 1721