1、机电汽车工程学院机电汽车工程学院接地及短路故障指示器和故障定位系统1机电汽车工程学院机电汽车工程学院概述1、故障指示器：一种安装在配电线路上指示故障电流通路、故障指示器：一种安装在配电线路上指示故障电流通路的智能装置。的智能装置。2、批量安装故障指示器是一种、批量安装故障指示器是一种最实用的配电自动化方案最实用的配电自动化方案3、特点：准确、稳定、可靠、可带电装卸、自动复位、特点：准确、稳定、可靠、可带电装卸、自动复位、免维护。免维护。2机电汽车工程学院机电汽车工程学院配电系统故障点检测和故障定位3机电汽车工程学院机电汽车工程学院1、短路故障指示器原理和应用4机电汽车工程学院机电汽车工程学院工
2、作原理5机电汽车工程学院机电汽车工程学院按工作原理分类按工作原理分类按工作电源分类按工作电源分类按卡线结构分类按卡线结构分类按指示方式分类按指示方式分类故障指示器系列6机电汽车工程学院机电汽车工程学院SFI-2x SFI-2x 系列故障指示器系列故障指示器SFI-3x SFI-3x 系列故障指示器系列故障指示器 普通导线型普通导线型 SFISFIxAxA系列系列母排型母排型 SFISFIxBxB系列系列电缆型电缆型 SFISFIxCxC系列系列绝缘导线型绝缘导线型 SFISFIxDxD系列系列面板型：面板型：SFISFIxPxP系列系列按卡线结构分类按卡线结构分类按工作电源分类7机电汽车工程学
3、院机电汽车工程学院旋转指示旋转指示LEDLED发光指示发光指示开关触点指示开关触点指示指示方式分类8机电汽车工程学院机电汽车工程学院架空线型故障指示器架空线型故障指示器9机电汽车工程学院机电汽车工程学院电电缆缆型型故故障障指指示示器器10机电汽车工程学院机电汽车工程学院母排型故障指示器母排型故障指示器11机电汽车工程学院机电汽车工程学院故障指示器应用故障指示器应用 变电站出线变电站出线 高压用户入口高压用户入口 长线路分段长线路分段 电缆分支箱的进出线电缆分支箱的进出线 环网接线开环运行系统环网接线开环运行系统 12机电汽车工程学院机电汽车工程学院2、故障指示器的最新发展（1）单相接地故障检测
4、和接地故障指示器 单相接地故障检测方案方案（2）故障信号远传、故障自动定位系统13机电汽车工程学院机电汽车工程学院（1）单相接地故障检测、选线）单相接地故障检测、选线和定位技术的研究和定位技术的研究14机电汽车工程学院机电汽车工程学院现有方法的局限性 大多数方法要测零序电流或零序电压或比较各出线的计算结果，这些方法不适合在线路上（特别是架空线路）使用，只能在变电站选出线，不能在线路上定位故障点；15机电汽车工程学院机电汽车工程学院.适合各种方式的中性点非直接接地系统适合各种方式的中性点非直接接地系统.能直接定位故障分支和故障点能直接定位故障分支和故障点.定位准确性较高，最好在线检测定位准确性较
5、高，最好在线检测.充分利用现有成果充分利用现有成果.性价比好，投资费用用户可接受，可大量性价比好，投资费用用户可接受，可大量 推广。推广。单相接地故障检测新方法的研究 16机电汽车工程学院机电汽车工程学院故障时在变电站中性点（或接地变的中性故障时在变电站中性点（或接地变的中性点，无中性点时可接在母线上）的动态阻点，无中性点时可接在母线上）的动态阻性负载信号源自动短时投入性负载信号源自动短时投入,在变电站和现在变电站和现场接地点之间产生特殊的小的信号电流场接地点之间产生特殊的小的信号电流（最大不大于（最大不大于40A），变电站出线和线路分），变电站出线和线路分支点处安装的接地故障指示器，检测这个
6、支点处安装的接地故障指示器，检测这个电流信号，可自动动作指示，达到指示故电流信号，可自动动作指示，达到指示故障的目的障的目的系统组成：系统组成：信号源装置信号源装置+故障检测装置故障检测装置变电站智能中阻接地法变电站智能中阻接地法 Intelligent Medium Resistor earthed method17机电汽车工程学院机电汽车工程学院接地信号源接地信号源消消弧弧线线圈圈接地变接地变Arc suppression coil Earthed Transformer Earthed Signal Source18机电汽车工程学院机电汽车工程学院接地故障检测(信号源接在母线上)主变接地
7、点EFS-2信号源FI-3A故障指示器接地故障点AC220VLN78变电站PT654123CBAN故障指示正常指示19机电汽车工程学院机电汽车工程学院20机电汽车工程学院机电汽车工程学院 故障发生后：故障发生后：（1）电阻信号源延时投入；（）电阻信号源延时投入；（2）变电站出线的故障）变电站出线的故障指示器指示出故障出线（指示器指示出故障出线（k号指示器动作）；（号指示器动作）；（3）选）选线装置自动显示和记录故障出线（线装置自动显示和记录故障出线（4）线路上故障通路线路上故障通路上的的故障指示器上的的故障指示器k1-k3自动翻牌，给出红色指示。自动翻牌，给出红色指示。21机电汽车工程学院机电
8、汽车工程学院单相接地指示器工作原理22机电汽车工程学院机电汽车工程学院（1）不仅可以选线，且可直接定位到故障分支和不仅可以选线，且可直接定位到故障分支和故障点故障点（2）动态阻性负载信号装置在故障后延时投入，动态阻性负载信号装置在故障后延时投入，保证了消弧线圈可以发挥消弧作用，保证从而瞬时保证了消弧线圈可以发挥消弧作用，保证从而瞬时性故障可以自动消除。性故障可以自动消除。（3）永久性接地故障时在变电站短时投入阻性接永久性接地故障时在变电站短时投入阻性接地负载，不但可以产生可供检测的信号电流，而且地负载，不但可以产生可供检测的信号电流，而且有利于消除谐振过电压。有利于消除谐振过电压。（4）不影响
9、系统安全运行，在发生接地后不影响系统安全运行，在发生接地后,阻性负阻性负载只短时接入，不会对运行设备产生任何不良影响。载只短时接入，不会对运行设备产生任何不良影响。（5）障指示器具有经济实用、使用方便、全户外障指示器具有经济实用、使用方便、全户外免维护等优点，可批量安装，产生较好的经济效益免维护等优点，可批量安装，产生较好的经济效益和社会效益。和社会效益。本方案特点本方案特点23机电汽车工程学院机电汽车工程学院在现场运行的单相接地检测系统已经有在现场运行的单相接地检测系统已经有100多套。运行情况良好。多套。运行情况良好。实例：在实例：在2003年年12月在广西钦州安装了两月在广西钦州安装了两
10、套故障定位系统，到套故障定位系统，到05年共发生年共发生17次接地次接地故障，故障，16次准确的指示接地故障区段。只次准确的指示接地故障区段。只有一次是有一次是10kV线路断线，电源侧线的断线路断线，电源侧线的断点在杆上没有接地，负荷侧线掉在地上接点在杆上没有接地，负荷侧线掉在地上接地。地。现场运行情况现场运行情况24机电汽车工程学院机电汽车工程学院户外式信号源装置户外式信号源装置25机电汽车工程学院机电汽车工程学院户外式信号源装置户外式信号源装置26机电汽车工程学院机电汽车工程学院出厂前严格、科学的测试出厂前严格、科学的测试故故障障指指示示器器自自动动测测试试控控制制台台27机电汽车工程学院
11、机电汽车工程学院故障指示器在生产测试过程中故障指示器在生产测试过程中规规模模化化生生产产28机电汽车工程学院机电汽车工程学院(2)CR-FLS 型型无无线线通通信信故故障障自自动动定定位位系系统统 29机电汽车工程学院机电汽车工程学院 短路故障翻牌显示模拟短路故障翻牌显示模拟 GSMGSM通信网通信网30机电汽车工程学院机电汽车工程学院 短路故障无线传输模拟短路故障无线传输模拟 GSMGSM通信网通信网31机电汽车工程学院机电汽车工程学院 接地故障翻牌显示模拟接地故障翻牌显示模拟 GSMGSM通信网通信网32机电汽车工程学院机电汽车工程学院 接地故障信息处理过程接地故障信息处理过程 GSMGS
12、M通信网通信网33机电汽车工程学院机电汽车工程学院系统构成 探头 接地故障探测信号源 子站 中心站 主站34机电汽车工程学院机电汽车工程学院架空探头 探测短路和接地信号 利用翻牌给出故障指示 利用无线信号传输故障信息 无线发射频率419MHz 66位加密码，有效防止误动 工作温度：-45C85C35机电汽车工程学院机电汽车工程学院架空系统故障指示器安装示意图正常状态正常状态动作状态动作状态36机电汽车工程学院机电汽车工程学院架空子站 接收探头发射的故障信息调制的无线信号并进行解调 对解调后的信号进行解密计算并判断是否正确 将故障信息以短消息的方式发送给主站系统 定期报告子站运行状态 对后备电源
13、的充放电进行管理37机电汽车工程学院机电汽车工程学院架空子站38机电汽车工程学院机电汽车工程学院39机电汽车工程学院机电汽车工程学院架空系统指示器和子站配置示意图 FI FI FI FI FI ST ST ST FI 监控主站 中心站 GSM 网络 40机电汽车工程学院机电汽车工程学院架空系统子站安装示意图41机电汽车工程学院机电汽车工程学院电缆系统故障指示器电缆系统故障指示器42机电汽车工程学院机电汽车工程学院3、FI-3P1O/3P2O2、EFI-CT-1 EFI-CT-21、SFI-2C1O 43机电汽车工程学院机电汽车工程学院特点特点1、用光纤传输信号，实现一次和二次完全隔、用光纤传输
14、信号，实现一次和二次完全隔 离，离，确保设备及人身安全。确保设备及人身安全。2、SFI-3P1O3P2O故障指示器上设有发光管显故障指示器上设有发光管显示故障信号，同时具有有触点信号输出端，给示故障信号，同时具有有触点信号输出端，给FTU或通信终端提供故障状态信号，实现故障或通信终端提供故障状态信号，实现故障信息远传。信息远传。3、发光信号可定时自动复位兼有手动复位。、发光信号可定时自动复位兼有手动复位。4、设自检按钮，可随时检查、设自检按钮，可随时检查SFI-3P1O故障指示故障指示器的工作状况。器的工作状况。5、短路故障检测探头无需设置动作值，自动跟踪、短路故障检测探头无需设置动作值，自动
15、跟踪负荷电流负荷电流，方便实用，有效避免拒动和误动，方便实用，有效避免拒动和误动44机电汽车工程学院机电汽车工程学院特点比较45机电汽车工程学院机电汽车工程学院电缆子站46机电汽车工程学院机电汽车工程学院电缆子站（通信终端）主要功能电缆子站（通信终端）主要功能 I/O接收：接收：接收面板显示其或者光电转换器发过来的故障编码信息。GSM发送：自备手机模块，自动发送：自备手机模块，自动向中心站发送故障编码信息 状态汇报：按设定时间间隔自动汇报子站工作状态，确认子站处于正常运行状态 电源电源：采用CT取电装置以线路电流为工作电源（有交流电时以市电为工作电源），带有储能装置保证故障停电时的信息可以可靠
16、发送 通信接口：RS232接口，支持101协议，可以功能扩展和自动化升级47机电汽车工程学院机电汽车工程学院电缆子站参数 装置尺寸:高宽厚=430mm265mm135mm 装置重量8Kg 额定工作电源 FLS-ST/C:AC220VAC220V20%FLS-ST/C:CTCT原边电流大于10A 整机静态功耗0.04W 整机最大功耗8W 开入量12路,开入量输入脉冲宽度不小于500毫秒 GSM模块E-GSM/GPRS 900/1800 双频带SIM卡 电源3.5V 后备电池型号SAFT LSH14 3.6V（li-soci2）48机电汽车工程学院机电汽车工程学院电缆系统指示器和子站配置示意图环网
17、柜环网柜 环网柜环网柜 SFI3只只E F I-CT-2子站子站49机电汽车工程学院机电汽车工程学院故障指示器和子站安装示意图故障指示器和子站安装示意图50机电汽车工程学院机电汽车工程学院中心站 通过GSM接收子站发送的故障信息 对收集信息进行分类处理 判断故障信息是否收集完全 对故障信息进行存盘和显示 向主站汇报故障信息 转发故障信息51机电汽车工程学院机电汽车工程学院电缆型指示器和子站安装示意图子子站站指示器指示器52机电汽车工程学院机电汽车工程学院中心站功能 实现通信管理和数据集中功能。它向下与各个子站通信，负责收集现场探头的故障信息，向上与主站通信，传送所收集的数据。具备基本的通信连接
18、、协议转换、信息收集、缓存和处理功能。具备与第三方软件接口的功能。53机电汽车工程学院机电汽车工程学院中心站配置 采用32位高性能微处理器,主频88MHz WINCE实时嵌入式多任务操作系统，使系统具有较强的信息处理能力和事件响应能力，4个光隔离串口,一个10M以太网口，便于与其他系统互连 GSM通信盒 具有两级软硬件看门狗，确保系统工作稳定54机电汽车工程学院机电汽车工程学院故障定位系统中心站55机电汽车工程学院机电汽车工程学院主站 集GIS（地理信息系统）和MIS（管理信息系统）于一体，它既可用来实时监测配电网络状态和故障，并自动确定故障位置，便于电路的维护和事故抢修，又可用来对配电网设施
19、进行管理，便于设施信息的录入、查询和统计 56机电汽车工程学院机电汽车工程学院主站 实时搜集故障指示器动作信息和网络拓实时搜集故障指示器动作信息和网络拓扑数据扑数据 故障指示器的动作信息和网络拓扑数据的一致性原则 故障通路和故障点的查找故障通路和故障点的查找 纠错和补漏纠错和补漏 GIS支撑平台支撑平台 将故障点发给中心站将故障点发给中心站 配电网图形编辑配电网图形编辑 创建和修改配电网网络图,包括电力线路、杆塔、开关、变电站、开闭所和故障指示器57机电汽车工程学院机电汽车工程学院故障信息显示58机电汽车工程学院机电汽车工程学院系统特点系统特点 采用采用GSM进行通信，省去了用户的通信通进行通
20、信，省去了用户的通信通道投资费用和通信系统维护费用道投资费用和通信系统维护费用 架空子站（通信终端）采用太阳能电池作架空子站（通信终端）采用太阳能电池作为主电源，为主电源，电缆系统采用电缆系统采用CT（或市电）供（或市电）供电，省去了电，省去了PT安装，减少了投资，也减少安装，减少了投资，也减少了故障隐患了故障隐患 系统可以实现工厂化生产，减少现场通信系统可以实现工厂化生产，减少现场通信调试工作调试工作 系统既可以自成体系，可独立运行，也可系统既可以自成体系，可独立运行，也可与与GIS和和DMS系统互连，实现数据共享系统互连，实现数据共享59机电汽车工程学院机电汽车工程学院系统特点系统特点-续
21、续 子站采取特殊的低功耗设计，使等候功耗仅为子站采取特殊的低功耗设计，使等候功耗仅为12mW 完善的主站容错软件，使系统出现某些故障时，完善的主站容错软件，使系统出现某些故障时，依然能够正确判断故障位置，并防止误报依然能够正确判断故障位置，并防止误报 GIS支撑环境，使故障可以进行直观的显示支撑环境，使故障可以进行直观的显示 可靠的子站和中心站系统，即使在主站不能正可靠的子站和中心站系统，即使在主站不能正常工作的情况下，也可以保证信息不被丢失常工作的情况下，也可以保证信息不被丢失 强的抗恶劣环境性能，探头和子站可以在强的抗恶劣环境性能，探头和子站可以在-30C70 C的环境下正常工作的环境下正
22、常工作60机电汽车工程学院机电汽车工程学院工程实例 广东中山供电局故障定位系统第一期规模：通信子站：500台，安装在配电房和开关站 电缆型带面板指示器：1000多组（31000 只），带远传触点 就地指示的指示器：2500只 主站和通信管理机：3套 61机电汽车工程学院机电汽车工程学院系统发展和升级方案 第一步：实现故障指示器的当地显示和面板显示 使用现有故障指示器 第二步：实现故障指示器的远程自动定位。通过安装基本型通信终端和中心站及主站实现。通信终端具有GPRS通信软件的升级功能、通信扩展板（箱）接口功能62机电汽车工程学院机电汽车工程学院系统发展和升级方案（续）第三步：增加电流量监测功能
23、，实现配电系统的两遥功能 在需要测量电流的线路安装具有电流测量功能的电流测量探头或新型故障指示器，它将故障指示功能和测量功能合二为一。电流测量探头具有光纤数据输出接口，与光纤数据采集器（ODU）采用短距离光纤通信。ODU与主控模块通信，可装在通信终端内，借助于已有的GPRS通信模块与控制中心的故障定位和SCADA一体化平台软件通信。从而实现了系统的无缝升级。63机电汽车工程学院机电汽车工程学院故障指示器与配电自动化系统的无缝集成3P3OODU通信终端主模块通信终端主模块探探头头GPRS模块模块I/O64机电汽车工程学院机电汽车工程学院故障定位GISSCADA一体化平台 故障定位系统后台软件全部功能 配电运行SCADA功能 基于GIS的配电设备管理功能注：软件演示65机电汽车工程学院机电汽车工程学院66机电汽车工程学院机电汽车工程学院67机电汽车工程学院机电汽车工程学院谢谢！谢谢！68
