配网线路因其线路长、网络结构复杂，易受外力及自然环境影响等原因，是最容易发生故障的系统之一，而短路故障和单相接地故障则是最常见的故障形式。加装带通信故障指示器，能实现与主站系统通信，提高快速复电水平和供电可靠性。本文介绍了故障指示器类型，深入阐述了技术原理，自动定位系统组成等内容。
0 引言
目前，配电自动化技术及产品日趋成熟，在中心城市及一般城市的核心区域已开始配电自动化馈线建设，但农村配网的现状而言，相对于改造网络结构、增加自动化开关等手段，加装带通信故障指示器组成简易型配电自动化系统，能达到缩短故障停电时间、缩小停电范围、提高供电可靠性的目的。
配网故障指示器根据其安装的线路类型分为架空型和电缆型。其主要通过对线路电流和电压的实时检测，判断故障类型为短路(过流)、 接地故障;对故障的显示方法主要有翻牌、光电显示。具备带通信功能的故障指示器结合通信终端使用，可将故障信息等上传到配网自动化系统，实现自动监控功能。
1 故障指示器终端工作原理
短路故障检测原理根据短路时的特征，通过检测线路中的负荷电流突变及持续时间判断故障，指示线路短路故障;接地故障检测原理要求通过检测零序电流变化特征。
1.1 短路故障判据
短路故障检测判据(同时满足)如下：
It≥所设定启动值，It为突变电流值，根据线路的实际情况设定
I=0A; I为线路故障后电流值
0.02s≤△T≤3s; △T为电流突变时间
1.2 接地故障判据
接地故障检测有两种，一种是“瞬时信号”无源法;一种是“不对称电流”有源法。“瞬时信号”无源法判据是采用分析电容电流作为接地故障电流的判据。接地检测的电容电流的启动值较低，对于架空线路的稳态接地电容电流值的计算，经验计算公式为：
IC=(2.7～3.3)UPL×10-3
其中，UP为线电压(kV)，L架空线路长度(km);系数2.7，适用于无架空地线的线路，系数3.3适用于有架空地线的线路。暂态电容电流是稳态电容电流的3倍。电缆线路的电容电流是架空线路电容电流的20倍。根据公式计算，发生接地故障时，40KM的架空线路会产生1A的稳态电容电流，3A的暂态电容电流。架空线路的长度是指变电所同一主变的10kV母线上所有出现的总长度。接地检测的电容电流启动值降低到稳态1A，即同一母线下10kV线路超过40KM， 该检测单元即可准确的分辨和判断，也使得系统适用范围更广。最终指示器采取的判据总结如下：线路中有突然增大的暂态电容电流>1A、接地线路电压降低3kV以上、线路依然处于供电状态;
在“不对称电流”有源法判据中，信号注入法检测单相接地故障的原理是按照小电流接地系统单相接地故障的特点，通过检测使故障线路上产生不对称电流信号的特征来实现故障选线和故障点定位的。
不利用小电流接地系统单相接地的故障量，而是利用单相接地时原边被短接暂时处于不工作状态的接地相PT，人为地向系统注入一个特殊信号电流，用寻迹原理即通过检测，跟踪该信号的通路来实现接地故障定位。当系统发生单相接地时，注入信号电流仅在接地线路接地相中流动，并经接地点入地。利用一种只反映注入信号而不反映工频及其谐波成分的信号电流探测器，对注入电流进行寻踪，就可实
现单相接地故障定位与接地点定位，原理图如图1。
不对称电流源由K1、K2、K3三个真空开关、限流电阻组成，三个真空开关分别接线路的A、B、C三相。当线路上的某处发生接地故障时，变电站的PT零序电压升高，接地相对地电压降低，非故障相对地电压升高，不对称电流源控制器控制相应的开关动作，使故障线段流过脉动单向特征电流，而非故障线路无该特征电流流过，通过检测到该信号后即可检测出故障线路和位置。
一般情况下，故障指示器终端设有闭锁机制，会根据电压和电流变化情况实线闭锁，防止因为涌流导致误报。并且在线路供电稳定后，自动解除闭锁，恢复正常检测状态。
2 故障指示器自动定位系统组成
部分故障指示器带有通信功能，它检测到线路的信息后，通过通信终端可实现与配网自动化主站系统通信，从而实现故障自动定位，运维人员可通过系统判断故障地点。电缆型故障指示器的通信终端采用PT供电方式，也可就近从配变或市电取AC220V电源作为工作电源。架空型的通信终端可依靠太阳能取电，并配备蓄电池。通信主机采用无线射频进行通信，通信主机与系统主站之间则可利用SMS、GPRS方式通信。因不需要建设专用网络，这种配置增强了系统的灵活性，并节省了大量通信基础的建设费用。系统主站由通信交换机、服务器、客户端和主站软件等多种软硬件组成，支持与其它运行管理系统互联。
应根据线路的运行情况进行故障指示器布点，但在1回架空线路中通信终端设置不宜超过8个，故障指示器应设置在分支线第一个杆塔处，不同分支的故障指示器应就近接入一台通信终端;电缆型故障指示器原则上每回线路主干线环进环出及出线处设置一套三相-零序电缆故障指示器，接入同一台通信终端，1条线路上不超过8组通信终端。
3 结论
在配网线路加装故障带通信指示器，能够快速准确定位故障位置，便于运维检修人员定位故障地点，缩短停电时间，减少用电损失，减轻工作人员劳动强度，提高自动化水平。从实用性和经济性考虑，安装带通信故障指示器作为一种成本低、见效快、稳定性高、组网灵活的简易型配电自动化系统，适合于在农村配网进行全面建设。
作者：林丽红 来源：科技视界 2016年18期
