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【摘 要】随着人们生活中对用电需求的与日俱增，配电网自动化的重要性越发突出，对故障定位、切除以及恢复供电的快速性要求越来越高。为了快速定位故障区段，缩短故障时间，故障指示器现已大量应用的现在智能配网中。
【关键词】故障指示器;配电自动化;应用
引言
在供电需求不断增加的情况下，配电网的规模不断扩大，配电网络的复杂性不断提高，在整个系统中包含多条分支线路，一旦其中某条支线发生故障，即使在主线路中安装了分段开关，也会对一定范围内的电力供应造成影响。而且运维人员在进行故障排查时面临着较大困难，传统的故障排查手段难以实现快速排查，无法为电力供应的可靠性提供保障。故障指示器的应用可以有效解决这一问题，实现对配电系统运行状况的实时监控，并在发生故障的第一时间指出故障线段，提高故障排查效率和系统供电可靠率。
1故障指示器简介
故障指示器用于故障发生后快速定位故障区段，它实时检测线路的电气量，通过一定的故障判别算法，当故障发生时发出警示。为了能够快速定位故障地点，往往人为地将配电网分成多个区段，当某一区段发生故障时，该区段及该区段至电源侧所安装的故障指示器均会发生报警信号。
2故障指示器分类
国内市场上销售使用的故障指示器种类繁多，型号复杂，根据故障指示器单相接地检测原理，故障指示器可分为三种类型：外施信号型、暂态特征型和暂态滤波型。
2.1外施信号型故障指示器
外施信号型故障指示器需要增加信号注入设备，在变电站或线路上安装专用的单相接地故障检测外施信号发生装置。发生单相接地故障时，根据零序电压和相电压变化，外施信号发生装置自动投入，连续产生不少于4组工频电流特征信号序列，叠加到故障回路负荷电流上，故障指示器通过检测电流特征信号判别接地故障，并就地指示。虽然通过在单相接地故障发生时刻人为增大接地电流，提高了故障指示器的判断能力，但会增加系统的复杂性和安全隐患，在实际应用中已经很少使用。
2.2暂态特征型故障指示器
在发生单相接地故障时，故障相电压会突然降低，线路的分布电容对地放电;非故障相电压突然升高，线路分布电容开始充电。因此，在故障过程中具有显著的故障特征量。暂态特征型故障指示器采用突变量法检测短路故障，暂态综合判据法就是通过检测多种故障特征量来判断是否发生了单相接地接地故障，实现线路短路和接地故障就地判断。由于需要快速准确地捕捉暂态量，暂态算法对于终端设备的处理能力有较高要求，而且各暂态算法的单相接地故障准确率不同，受限于终端处理能力，目前使用暂态算法的单相接地故障判断准确率较低。
2.3暂态录波型故障指示器
暂态录波型故障指示器也称为智能型故障指示器，由采集单元、汇集单元和主站系统构成。采集单元采集故障特征数据等信息，并将采集到的信息上传至汇集单元;汇集单元接收、处理采集单元上传的数据信息，并与主站系统进行通信。指示器在线路状态发生异常改变时触发录波并上传至主站，主站通过录波数据分析实现故障区段定位。
3在故障检测中的应用
3.1短路故障检测
短路故障和接地故障是电力配网系统中最常发生的故障问题，远传型故障指示器在这两种类型的故障检测中都有重要作用。使用远传型故障检测器对配电网络中的短路故障进行检测，首先由技术人员根据系统故障信息，利用通电导线会产生磁通量电磁感应的原理，分析电流突变时间，判断配电网络的线路运行状况。当故障指示器检测到短路故障时，指示器的运行参数能够随电流变化而产生变化，与故障电流分量关联起来，可以有效降低误动的可能性。系统结构发生变化时，远程故障指示器的前端探头也能对其进行准确识别，不会因系统结构变化发生误动，准确的显示电路中的短路故障。
3.2接地故障检测
接地故障发生频率较高，其故障排查也具有较高难度，目前多数配电网络的中性点没有采用直接接地方式，使系统线路发生接地故障时产生的故障电流较小，而故障特征则较为复杂，给配电网的故障检测和排查带来了一定困难。传统故障监测和排查主要采用电流电容检测法或五次谐波法，但是发生接地故障时电流信号较弱，故障信号的搜集较为困难，容易受周边的电磁干扰和谐波污染，导致信号失真，影响检测结果的准确性。采用故障指示器对接地故障进行检测，当系统发生接地故障时，系统信号源会发出一个特定信号，经过电网回路被故障指示器接受，根据该信号信息，准确判断接地故障类型及发生位置。采用这种检测方法能够有效降低接地故障检测的影响因素，而且故障指示器发出的故障信号抗干扰能力强，可以保证其在传输过程中不会出现失真现象，使技术人员能够准确接收故障信息。
4基于故障指示器信息的研判
4.1自定義设置阈值
为保障故障指示器故障电流突增及负荷电流突增的精准判断，须事先完成电流突增状态阈值的设定。每个故障指示器可能都存在一定的个性差异，运行环境也不一致，其量测故障特征表象也不一致。针对具体设备提供自定义设置功能，并可灵活配置判断阈值。
4.2研判处理流程
系统实时监测故障指示器的相关信息，接收到其短路翻牌动作信号后，进行停电信息辨识及触发研判分析。监测出故障指示器产生短路翻牌动作信号，延时等待一定时间（可配置），陆续收齐各故障指示器故障信息，接着对故障指示器下发召唤命令信息，此时根据故障召唤返回信息进行停电信息辨识：滤除抖动、误报等。从而确认有实际故障停电翻牌信息，确认翻牌故障指集合，根据翻牌故障指示集合，结合故障时刻拓扑状态，定位故障区间，此时配网变电站下发馈线的配变数据召测命令信息，根据故障时刻拓扑状态，定位跳闸设备，基于跳闸设备分析停电影响用户，由人机告警展示及短信发送，最后人工确认及停电信息发布。
4.3基于故障指示器的故障定位
配电自动化主站系统通过配电网拓扑模型，建立配电网一次设备的内存拓扑，并记录设备停电前的历史拓扑关系;配电自动化主站系统与用电信息采集系统进行交互，获取公专变停电事件、准实时数据、召测数据等相关信息，同时配电主站直接下发配变召测命令;当配网馈线发生故障导致停电时，配电主站系统根据停电事件触发主动研判计算，按照设计的逻辑算法研判得出刚刚停电的配变范围及引起停电的跳闸设备，与此同时，配网馈线的故障指示器监测到线路电流剧烈变化，生成告警信号上送配网自动化主站，配网自动化主站根据故障指示告警信号触发主动研判计算，按照设计的逻辑算法研判出故障范围;配电自动化主站系统与GPMS系统进行交互，调度员对主动研判的结果确认或编辑后，直接在配电主站系统进行停电信息发布操作，GMPS系统处理的工单状态同步更新到配电主站系统。
结束语
配电线路故障指示器功能丰富、建设周期短、成本低。配电线路故障指示器的大范围投运，可以实现较好的接地故障检测和定位效果，提高配电网供电可靠性，提高配电自动化覆盖率。配电线路故障指示器在配网自动化的建设过程中具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]俞小勇.基于小电流接地选线装置与智能故障指示器的配电网单相接地故障定位方法[J].广西电力，2018，41（5）：20-244.
[2]柴谦益，郑文斌，潘捷凯，等.基于大数据分析的智能配电网状态监测与故障处理方法研究[J].现代电子技术，2018（4）：105-108.
（作者单位：1/2国网晋城供电公司配电运检室;3国网运城供电公司稷山县供电公司;4国网晋城供电公司陵川县供电公司）
【关键词】故障指示器;配电自动化;应用
引言
在供电需求不断增加的情况下，配电网的规模不断扩大，配电网络的复杂性不断提高，在整个系统中包含多条分支线路，一旦其中某条支线发生故障，即使在主线路中安装了分段开关，也会对一定范围内的电力供应造成影响。而且运维人员在进行故障排查时面临着较大困难，传统的故障排查手段难以实现快速排查，无法为电力供应的可靠性提供保障。故障指示器的应用可以有效解决这一问题，实现对配电系统运行状况的实时监控，并在发生故障的第一时间指出故障线段，提高故障排查效率和系统供电可靠率。
1故障指示器简介
故障指示器用于故障发生后快速定位故障区段，它实时检测线路的电气量，通过一定的故障判别算法，当故障发生时发出警示。为了能够快速定位故障地点，往往人为地将配电网分成多个区段，当某一区段发生故障时，该区段及该区段至电源侧所安装的故障指示器均会发生报警信号。
2故障指示器分类
国内市场上销售使用的故障指示器种类繁多，型号复杂，根据故障指示器单相接地检测原理，故障指示器可分为三种类型：外施信号型、暂态特征型和暂态滤波型。
2.1外施信号型故障指示器
外施信号型故障指示器需要增加信号注入设备，在变电站或线路上安装专用的单相接地故障检测外施信号发生装置。发生单相接地故障时，根据零序电压和相电压变化，外施信号发生装置自动投入，连续产生不少于4组工频电流特征信号序列，叠加到故障回路负荷电流上，故障指示器通过检测电流特征信号判别接地故障，并就地指示。虽然通过在单相接地故障发生时刻人为增大接地电流，提高了故障指示器的判断能力，但会增加系统的复杂性和安全隐患，在实际应用中已经很少使用。
2.2暂态特征型故障指示器
在发生单相接地故障时，故障相电压会突然降低，线路的分布电容对地放电;非故障相电压突然升高，线路分布电容开始充电。因此，在故障过程中具有显著的故障特征量。暂态特征型故障指示器采用突变量法检测短路故障，暂态综合判据法就是通过检测多种故障特征量来判断是否发生了单相接地接地故障，实现线路短路和接地故障就地判断。由于需要快速准确地捕捉暂态量，暂态算法对于终端设备的处理能力有较高要求，而且各暂态算法的单相接地故障准确率不同，受限于终端处理能力，目前使用暂态算法的单相接地故障判断准确率较低。
2.3暂态录波型故障指示器
暂态录波型故障指示器也称为智能型故障指示器，由采集单元、汇集单元和主站系统构成。采集单元采集故障特征数据等信息，并将采集到的信息上传至汇集单元;汇集单元接收、处理采集单元上传的数据信息，并与主站系统进行通信。指示器在线路状态发生异常改变时触发录波并上传至主站，主站通过录波数据分析实现故障区段定位。
3在故障检测中的应用
3.1短路故障检测
短路故障和接地故障是电力配网系统中最常发生的故障问题，远传型故障指示器在这两种类型的故障检测中都有重要作用。使用远传型故障检测器对配电网络中的短路故障进行检测，首先由技术人员根据系统故障信息，利用通电导线会产生磁通量电磁感应的原理，分析电流突变时间，判断配电网络的线路运行状况。当故障指示器检测到短路故障时，指示器的运行参数能够随电流变化而产生变化，与故障电流分量关联起来，可以有效降低误动的可能性。系统结构发生变化时，远程故障指示器的前端探头也能对其进行准确识别，不会因系统结构变化发生误动，准确的显示电路中的短路故障。
3.2接地故障检测
接地故障发生频率较高，其故障排查也具有较高难度，目前多数配电网络的中性点没有采用直接接地方式，使系统线路发生接地故障时产生的故障电流较小，而故障特征则较为复杂，给配电网的故障检测和排查带来了一定困难。传统故障监测和排查主要采用电流电容检测法或五次谐波法，但是发生接地故障时电流信号较弱，故障信号的搜集较为困难，容易受周边的电磁干扰和谐波污染，导致信号失真，影响检测结果的准确性。采用故障指示器对接地故障进行检测，当系统发生接地故障时，系统信号源会发出一个特定信号，经过电网回路被故障指示器接受，根据该信号信息，准确判断接地故障类型及发生位置。采用这种检测方法能够有效降低接地故障检测的影响因素，而且故障指示器发出的故障信号抗干扰能力强，可以保证其在传输过程中不会出现失真现象，使技术人员能够准确接收故障信息。
4基于故障指示器信息的研判
4.1自定義设置阈值
为保障故障指示器故障电流突增及负荷电流突增的精准判断，须事先完成电流突增状态阈值的设定。每个故障指示器可能都存在一定的个性差异，运行环境也不一致，其量测故障特征表象也不一致。针对具体设备提供自定义设置功能，并可灵活配置判断阈值。
4.2研判处理流程
系统实时监测故障指示器的相关信息，接收到其短路翻牌动作信号后，进行停电信息辨识及触发研判分析。监测出故障指示器产生短路翻牌动作信号，延时等待一定时间（可配置），陆续收齐各故障指示器故障信息，接着对故障指示器下发召唤命令信息，此时根据故障召唤返回信息进行停电信息辨识：滤除抖动、误报等。从而确认有实际故障停电翻牌信息，确认翻牌故障指集合，根据翻牌故障指示集合，结合故障时刻拓扑状态，定位故障区间，此时配网变电站下发馈线的配变数据召测命令信息，根据故障时刻拓扑状态，定位跳闸设备，基于跳闸设备分析停电影响用户，由人机告警展示及短信发送，最后人工确认及停电信息发布。
4.3基于故障指示器的故障定位
配电自动化主站系统通过配电网拓扑模型，建立配电网一次设备的内存拓扑，并记录设备停电前的历史拓扑关系;配电自动化主站系统与用电信息采集系统进行交互，获取公专变停电事件、准实时数据、召测数据等相关信息，同时配电主站直接下发配变召测命令;当配网馈线发生故障导致停电时，配电主站系统根据停电事件触发主动研判计算，按照设计的逻辑算法研判得出刚刚停电的配变范围及引起停电的跳闸设备，与此同时，配网馈线的故障指示器监测到线路电流剧烈变化，生成告警信号上送配网自动化主站，配网自动化主站根据故障指示告警信号触发主动研判计算，按照设计的逻辑算法研判出故障范围;配电自动化主站系统与GPMS系统进行交互，调度员对主动研判的结果确认或编辑后，直接在配电主站系统进行停电信息发布操作，GMPS系统处理的工单状态同步更新到配电主站系统。
结束语
配电线路故障指示器功能丰富、建设周期短、成本低。配电线路故障指示器的大范围投运，可以实现较好的接地故障检测和定位效果，提高配电网供电可靠性，提高配电自动化覆盖率。配电线路故障指示器在配网自动化的建设过程中具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]俞小勇.基于小电流接地选线装置与智能故障指示器的配电网单相接地故障定位方法[J].广西电力，2018，41（5）：20-244.
[2]柴谦益，郑文斌，潘捷凯，等.基于大数据分析的智能配电网状态监测与故障处理方法研究[J].现代电子技术，2018（4）：105-108.
（作者单位：1/2国网晋城供电公司配电运检室;3国网运城供电公司稷山县供电公司;4国网晋城供电公司陵川县供电公司）