隨著電網(wǎng)的高速發(fā)展，10kV配網(wǎng)的負(fù)荷日趨增大，用戶對(duì)配網(wǎng)供電可靠性提出了更高要求。故障指示器（簡(jiǎn)稱(chēng)故指）具有快速查找定位故障點(diǎn)的功能，對(duì)智能電網(wǎng)有提高排查效率，提升供電可靠性的作用。但是市場(chǎng)上故指種類(lèi)繁多，質(zhì)量也良莠不齊，對(duì)于配電線路的故障檢測(cè)存在較大隨機(jī)性，嚴(yán)重影響配網(wǎng)的可靠性和可維護(hù)性。

目前，故指檢測(cè)僅能應(yīng)用耐壓儀、絕緣表進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試，主要依靠安裝后的實(shí)際工況來(lái)確定其工作可靠性。為確保設(shè)備安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，根據(jù)配網(wǎng)實(shí)際情況擬定相關(guān)技術(shù)要求，并對(duì)故障指示器進(jìn)行檢測(cè)。

基于對(duì)故障指示器的穩(wěn)定運(yùn)行，研究一套較為合理易操作的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)故指進(jìn)行全面檢測(cè)，從而提高配網(wǎng)自動(dòng)化的可靠性。研究的檢測(cè)系統(tǒng)按國(guó)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完成了對(duì)故障指示器的功能，性能，規(guī)約等的檢測(cè)，該方式可廣泛應(yīng)用于故指的入網(wǎng)檢測(cè)、到貨全檢以及日常維護(hù)。

1 故障指示器檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

故指檢測(cè)系統(tǒng)主要包括模擬主站檢測(cè)系統(tǒng)和功能性能檢測(cè)系統(tǒng)。目前故指主要有就地型和遠(yuǎn)傳型。就地型故指需要巡檢人員到現(xiàn)場(chǎng)按指示器提示尋找故障點(diǎn)，增加了電網(wǎng)的系統(tǒng)維護(hù)成本，而遠(yuǎn)傳型可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將故障信息傳輸至主站，然后主站通過(guò)分析處理判斷出故障點(diǎn)[2]。模擬主站檢測(cè)系統(tǒng)主要是針對(duì)遠(yuǎn)傳型故指進(jìn)行檢測(cè)。功能性能檢測(cè)系統(tǒng)主要是檢測(cè)故指是否滿足國(guó)網(wǎng)提供的技術(shù)要求。檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)硬件由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、串口服務(wù)器、特征函數(shù)發(fā)生器、功率源、錄波儀、PC上位機(jī)和打印機(jī)組成。軟件部分主要用VC平臺(tái)的C類(lèi)編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。圖中服務(wù)器主要擔(dān)任模擬主站的作用，對(duì)故障指示器匯集單元上送的數(shù)據(jù)、事件進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，同時(shí)也用于控制波形發(fā)生器模擬現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)故障特征波形。

圖1 檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

波形發(fā)生器經(jīng)過(guò)功率放大器放大，使其產(chǎn)生A、B、C三相信號(hào)，模擬配電線路的實(shí)際情況，由于實(shí)際配電線路上還存在有高壓電場(chǎng)干擾，所以通過(guò)信號(hào)源輸出電壓信號(hào)，再通過(guò)PT端子進(jìn)行放大，以此來(lái)模擬實(shí)際運(yùn)行工作下的電場(chǎng)，具體情況如圖2所示。

圖2 模擬配網(wǎng)線路結(jié)構(gòu)圖

2 檢測(cè)原理及主要測(cè)試項(xiàng)

檢測(cè)系統(tǒng)的PC終端相當(dāng)于控制機(jī)，能夠與特征波形函數(shù)發(fā)生器、故障指示器匯集單元進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互。模擬主站系統(tǒng)也能同時(shí)與函數(shù)發(fā)生器、故障指示器匯集單元進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交互。根據(jù)不同的測(cè)試項(xiàng)，對(duì)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)高效，簡(jiǎn)潔的自動(dòng)測(cè)試。

系統(tǒng)先初始化，然后錄入產(chǎn)品相關(guān)信息，包括生產(chǎn)廠商，產(chǎn)品編號(hào)等，然后選擇好通信規(guī)約，然后進(jìn)入自動(dòng)測(cè)試。自動(dòng)測(cè)試子項(xiàng)可以根據(jù)需要作刪減。測(cè)試系統(tǒng)工作流程如圖3所示。下面以二遙遠(yuǎn)傳型為例說(shuō)明測(cè)試的方法。

3 功能測(cè)試

功能測(cè)試項(xiàng)主要包括：短路故障識(shí)別、接地故障識(shí)別、重合閘故障識(shí)別、自適應(yīng)負(fù)荷電流以及防誤動(dòng)功能。這些是故障指示器所需要的最基本的功能。

圖3 測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試圖

1）短路、接地及重合閘故障告警功能測(cè)試

故障指示器的基本功能包括短路、接地以及重合閘故障的識(shí)別。該測(cè)試項(xiàng)主要是檢測(cè)故指的基本功能。測(cè)試過(guò)程如下：由服務(wù)器調(diào)整特征波形，經(jīng)過(guò)功率放大器放大，從而模擬實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的線路故障情況，然后檢測(cè)故障指示器在每個(gè)相序上是否正確動(dòng)作，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將信息傳至模擬主站，從而判斷故障指示器是否具備該功能。算法流程如圖4所示。

圖4 短路故障測(cè)試邏輯圖

2）自適應(yīng)負(fù)荷電流和防誤動(dòng)功能測(cè)試

自適應(yīng)負(fù)荷電流是指線路在不同負(fù)荷下出現(xiàn)故障時(shí)，故障指示器應(yīng)能判別故障并遙信上報(bào)到主站，防誤動(dòng)功能測(cè)試項(xiàng)是指配網(wǎng)系統(tǒng)中由于人為或自身系統(tǒng)原因?qū)е码娋W(wǎng)波動(dòng)，如人工投切，變壓器空載合流等。對(duì)于這種電網(wǎng)波動(dòng)，故障指示器不應(yīng)該誤判為故障。

測(cè)試過(guò)程如下：可在30A、100A、150A（具體可根據(jù)實(shí)際情況修改）線路負(fù)荷時(shí)給出故障特征信號(hào)，故障指示器應(yīng)能正確動(dòng)作并將遙信上報(bào)主站。同樣信號(hào)源給出防誤動(dòng)特征波形并經(jīng)過(guò)功率放大給到線路，故障指示器不應(yīng)該誤動(dòng)作。

3）性能測(cè)試

國(guó)網(wǎng)大綱要求的電氣性能主要包括短路故障起動(dòng)誤差，最小可識(shí)別故障電流持續(xù)時(shí)間、負(fù)荷電流誤差以及接地識(shí)別率等。在實(shí)際配網(wǎng)系統(tǒng)中，接地故障較為常見(jiàn)，所以對(duì)不同的接地故障故障指示器應(yīng)該能識(shí)別并正確動(dòng)作。

4）負(fù)荷電流誤差

遠(yuǎn)傳型故障指示器以二遙為主，即遙信和遙測(cè)。負(fù)荷電流誤差檢測(cè)主要依靠遙測(cè)來(lái)進(jìn)行判斷，對(duì)于二遙外施型，規(guī)定負(fù)荷電流在0～100A時(shí)遙測(cè)誤差應(yīng)在±3A以?xún)?nèi)，負(fù)荷電流在100～600A時(shí)遙測(cè)誤差應(yīng)在±3%以?xún)?nèi)。具體測(cè)試流程如圖5所示。

圖5 性能測(cè)試遙測(cè)精度邏輯圖

5）接地故障識(shí)別率

接地故障波形較為復(fù)雜，一般是通過(guò)函數(shù)發(fā)生器模擬接地波形。但為更好模擬真實(shí)情況，可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)找出以前實(shí)際線路上的接地波形，再通過(guò)服務(wù)器將波形給到特征波形發(fā)生器，從而還原真實(shí)的接地狀況。接地故障一般分為金屬接地，小電阻接地，弧光接地以及高阻接地，故障指示器應(yīng)能對(duì)上述接地正確識(shí)別并正確動(dòng)作，并將遙信事件上報(bào)主站。

6）通信測(cè)試

匯集單元一般是多通信接口。串口通信方式、網(wǎng)口通信方式和無(wú)線通信方式等都可作為匯集單元與主站的通信方式，所以檢測(cè)的服務(wù)器有串口服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，以適應(yīng)不同的匯集單元通信。串口服務(wù)器主要是對(duì)通過(guò)RS-232或485的配電線路匯集單元與TCP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互的傳輸服務(wù)。串口通信具有速率快、穩(wěn)定性高、調(diào)試簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，故一般在到貨全檢時(shí)采用串口通信的方式。但是在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，多數(shù)是無(wú)線通信，所以模擬主站由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，與公網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)匯集單元的通信檢測(cè)。

7）規(guī)約測(cè)試

模擬主站下發(fā)初始化、總召以及心跳等指令，匯集單元回應(yīng)并上送信息。在測(cè)試過(guò)程中匯集單元與模擬主站的通信應(yīng)以密文形式傳送，加密方式按國(guó)標(biāo)SM2算法加密。規(guī)約測(cè)試有報(bào)文防丟失的機(jī)制，即所有的收發(fā)幀都帶有確認(rèn)幀，這使得檢測(cè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定和可靠，同時(shí)也易于排查問(wèn)題。

8）事件記錄功能測(cè)試

通過(guò)特征波形模擬故障，匯集單元會(huì)向主站上送遙信事件，主站通過(guò)記錄的遙信事件與所給特征波形的故障類(lèi)型進(jìn)行判別，若正確，則可認(rèn)為匯集單元具備事件記錄功能。

4 檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)

1）系統(tǒng)具有良好的兼容性和擴(kuò)展性。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)配電線路故指匯集單元的多種通信協(xié)議，如平衡101協(xié)議和平衡104協(xié)議等的檢測(cè)，優(yōu)化了模擬主站的信息交互，同時(shí)系統(tǒng)能添加自定義協(xié)議，對(duì)系統(tǒng)升級(jí)有更好的兼容性。

2）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多信息狀態(tài)的一致。系統(tǒng)對(duì)故障指示器的就地故障動(dòng)作，遠(yuǎn)傳匯集單元以及主站信息狀態(tài)等實(shí)現(xiàn)了信息的一致，保證了故障指示器在運(yùn)行狀況下的信息真實(shí)性，提高了配網(wǎng)線路的可 靠性。

3）系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，人為參與少，節(jié)省了資源，提高了檢測(cè)效率和其穩(wěn)定性。

5 應(yīng)用效果

該檢測(cè)系統(tǒng)已對(duì)北京、深圳、山東等故指廠家生產(chǎn)的暫態(tài)錄波型、外施信號(hào)型、暫態(tài)特征型故障指示器進(jìn)行了批量檢測(cè)，平均每月（工作日）可實(shí)現(xiàn)故指檢測(cè)1000余組，目前已累計(jì)檢測(cè)2000余組，發(fā)現(xiàn)不合格故指200組左右。不合格原因主要為故障識(shí)別率低、通信異常及部分硬件損壞。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)可以大大提高檢測(cè)效率，并保證檢測(cè)質(zhì)量。

結(jié)論

故障指示器檢測(cè)系統(tǒng)可以減少檢測(cè)時(shí)間，提高檢測(cè)效率和故指產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高配網(wǎng)維護(hù)成本和提高配網(wǎng)穩(wěn)定性。而且該系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)方案模板進(jìn)行刪減，優(yōu)化檢測(cè)步驟，提高檢測(cè)效率，對(duì)到貨全檢有較大的幫助。同時(shí)，該檢測(cè)系統(tǒng)還可對(duì)模板進(jìn)行自定義子功能項(xiàng)的添加，從而提高故障指示器的入網(wǎng)質(zhì)量，確保配網(wǎng)線路的穩(wěn)定運(yùn)行。