拓山——线路故障指示器发展史

      配电网线路故障指示器的发展史，主要可以分为两个阶段，第一代就是90年代之前基于“过流法”设计的短路故障指示器，第二代就是90年代出现的基于”电流突变法”。有的厂家采用“电流跳变率法”（电路突变量与突变时间的比值），其实质采用的也是”电流突变法”设计的。虽然最近几年出现了所谓的“二合一”故障指示器即接地短路故障指示器，但这些产品的检测技术仍然是第二代设计技术。

       第二代故障指示器的短路故障检测原理在一定程度上突破了第一代产品采用“过流法”的局限性，目前几乎所有故障指示器的短路故障检测原理都是采用”电流突变法”。这个原理的核心就是通过检测到输配电线路的电流出现一个突变增量，线路跳闸停电（电流为零）从而判定为线路短路故障的发生，这个突变增量是一个常量或者在一定范围内是一个常量。这一短路故障检测方法虽然从一定程度上解决了过流法存在的误报警、漏报警的局限性，但解决得不彻底，因为不同结构的线路、同一线路不同的运行管理方式、不同的地理环境、甚至不同的运行时刻都会导致短路故障电流突变增量的不同，因此以一个常数化的电流突变量作为短路故障判断依据显然存在局限性，不可避免会出现误判或漏判。而且，第二代故障指示器判断线路跳闸停电的主要依据是线路电流为“零”，姑且不说故障指示器在电流信号检测方面的灵敏度（目前大多数第二代故障指示器的电流检测灵敏度在5A以上），仅将线路电流为“零”作为跳闸停电的判据是不充分的，因为许多负载轻的线路即使没有停电而当负载退出运行时，线路电流却已经为零或很小，因此线路电流为零并不能必然得出跳闸停电的结论，只有线路电压为零才能作为跳闸停电的充分必要条件，因此第二代故障指示器在判断线路跳闸停电时采用的方法存在先天不足，无法准确判断线路跳闸停电的现象，因此也就无法准确判断短路故障。另一方面，第一代和第二代故障因为需要根据不同线路或同一线路的不同位置需要分别整定电流值或电流突变增量值，不易于规模化生产，现在普遍的做法就是自行确定一个经验值或者根据客户提出的特别需求来进行生产，这反过来又严重影响了故障检测的可靠性。

       这几年国内出现了所谓的二合一故障指示器，就是在第二代短路故障指示器基础上增加了中性点非接地系统单相接地故障的检测功能，即同时具备短路故障检测、接地故障检测功能的故障指示器，这些故障指示器检测接地故障的原理比较有代表性的有两类，第一类以暂态量大小为接地故障的主要依据（即暂态量法），另一类以线路电容电流信号与线路接地故障时的电压首半波信号相位一致作为接地故障的主要依据（即首半波法）。对于暂态量法，由于线路负荷性质各种各样，各种高频信号极容易干扰暂态量信号的检测；对于首半波法，这个原理基于接地故障发生在电压峰值，这个依据是不充分的，因为大多数接地故障并不发生在电压峰值，甚至会发生在电压过零点，因此首半波法无法准确检测接地故障。

       随着国民经济发展，电网改造、新网建设的规模越来越大，结构越来越复杂，线路运行管理方式、负载、环境千变万化，第一代、第二代故障指示器的故障检测技术已无法适应电网的发展趋势，显然也越来越无法适应用户对供电可靠性的需求，因此一种不受线路结构、运行管理方式、地理环境、负载变化、甚至运行时刻影响的新一代故障指示器成为广大供用电客户的迫切需求，这就是第三代故障指示器——智能故障指示器。

    智能故障指示器突破了第一代和第二代故障指示器在故障检测方面的局限性。在短路故障检测方面，将微机保护原理引入故障指示器的设计技术中，采用检测电流变比率If/I0（故障电流与负荷电流的比值）突变值的方法并结合线路跳闸停电来检测短路故障，这个变比率突变值按照故障指示器内置的曲线算法并根据负荷电流的大小自动动态整定，克服了”电流突变法”采用的电流突变值静态固定不变的缺陷，因此不受线路结构、运行管理方式、地理环境、甚至运行时刻的影响，从根本上克服了目前市场上基于过流法或”电流突变法”设计原理的故障指示器存在的误报警或漏报警的缺陷，因此短路故障检测准确可靠。

       相对于第二代故障指示器来讲，智能故障指示器对线路跳闸停电的判断依据也做了彻底的改进，将线路电压为零作为跳闸停电的主要依据，因为线路电压为零是线路跳闸停电的充分必要条件，这是相对于第二代故障指示器的另一个重要发明。

       在中性点非接地系统单相接地故障检测方面，智能故障指示器发明了暂态量突变法。这个方法主要是利用线路接地故障发生瞬间线路暂态量各信号频率分量（300Hz～4000Hz的信号分量）均方根值发生突变这一特征，检测这些信号的均方根值的突变增量，并将这个突变增量结合线路电压（对地电压）下降的现象作为检测接地故障的主要依据。因为接地瞬间的突变量，不受线路存在的各高频干扰信号以及线路励磁涌流影响，易于可靠检测，因此采用这个方法克服了目前市场上以暂态量大小为判据的接地故障检测方法的局限性，也克服了首半波法的不准确性，抗干扰能力强，故障检测准确可靠。

     智能故障指示器采用的故障检测技术，是对目前第二代故障指示器技术质的飞跃。可根据各种实际线路自动动态整定故障特征值，不受线路结构、运行管理方式、地理环境、负载变化、运行时刻的影响，适用范围广，真正满足了不同用户的需要，并且易于大规模生产，是检测、定位配电线路短路或接地故障的第三代故障指示器产品，是真正意义上的智能故障指示器，并正式宣告了第三代故障指示器即智能故障指示器时代的到来。
                                                                                                                                                                                                                               
                                                                                                                  来自：北京拓山电力科技有限公司


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