指示器、故障定位及在线监测(控)系统

:010-82897199智能电网故障定位及在线监测（控）系统------基于数字故障指示器技术北京蓝派克电力科技有限公司北京蓝派克电力科技有限公司二二00一一00年八月年八月:010-82897199一、名词解析一、名词解析1.智能电网:下一代电网，坚强的电网、干净的电网、互动的电网、高科技的电网。2.故障定位:检测短路、接地、过流、过负荷、过温、三相不平衡、断线、停电、窃电、电力设备非法移动等故障状态，在本地和远程指示，并自动定位故障点（故障区段）。3.在线监测（控）:实时监测线路（或设备）的运行状态，例如负荷电流、零序电流、短路故障电流、接地故障电流、线路对地电场、电缆头温度、开关位和储能位、线电压和功率等，在本地和远程显示，即遥测和遥信。还可以在本地或远程对电动开关、终端设备进行“遥控”，对现场的终端设备进行参数调节（遥调）。4.数字故障指示器:相对用模拟电路做的普通故障指示器而言，可理解为安装在电力线路上的带通讯的智能传感器，带信号采样、物理量计算、数据存储、报警分析、无线通讯、自取电等功能。因为数字故障指示器的通讯距离有限，所以要在附近安装1台远程通讯设备【数据采集器】才能与主站通讯。1台数据采集器可以管辖周边3～30只数字故障指示器，并根据需要可以连接2台同杆架设开关。5.系统:指一遥、二遥、三遥、四遥SCADA/FA/WEB/GIS系统，包含现场的在线监测终端和远程通讯设备。SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）是指数据采集与控制，FA（FeederAutomation）另指故障定位以后的短信通知或自动遥控开关，其中WEB（WorldWideWeb）、GIS（GeographicalInformationSysterm）为可选。:010-82897199二、故障指示器及其系统分类二、故障指示器及其系统分类1.1.纯短路：纯短路故障指示器，例如LPK0-A，LPK0-C2.纯接地：电缆零序CT指示器，例如LPK1-E，LPK2-E【可在线设置参数和遥控复归】3.二合一：检测短路、接地的故障指示器【可选在线设置参数和遥控复归功能】，例如LPK1-A，LPK1-C。单向通讯，只收不发。4.三合一：检测短路、接地，带测量的故障指示器，一般是指用光纤通信的电缆型故障指示器。单向通讯，只发不收。5.四合一：检测短路、接地，带测量的、可遥控翻牌复归和在线调整参数的故障指示器，例如LPK2-A，LPK2-B，LPK2-C。双向通讯，无线跳频。6.一遥系统：带动作信号远传的“二合一”指示器及其系统。本地单向通讯，远程发短信。7.二遥系统：带动作信号和测量数据远传的“三合一”指示器及其系统。本地单向通讯，远程发短信或GPRS。8.三遥系统：带动作信号和测量数据远传、可遥控翻牌复归的“三合一”指示器、可遥控开关和采集开关状态的数据采集器及其系统。本地双向通讯，远程GPRS。9.四遥系统：带动作信号和测量数据远传、可遥控翻牌复归、可在线调整参数的“四合一”指示器，可遥控开关、采集开关状态和调节变压器分接头的数据采集器及其系统本地双向通讯，远程GPRS。:010-82897199三、短路、接地故障检测方法分类三、短路、接地故障检测方法分类1.1.短路故障判据（1）自适应负荷电流的过流突变法（含充电、停电判据）（2）速断、过流法（含充电、停电判据）2..接地故障判据（1）、检测零序基波大小和方向。线路结构复杂和有消弧线圈时不可靠，通过在线监测和参数调整可以弥补这一点。数字故障指示器LPK2-E检测了零序基波大小。（2）、检测零序5次谐波大小和方向。电压有波动和有非线性负荷时不可靠。（3）、零序暂态分析法。负荷不同步投切和远离接地点时不可靠，通过在线监测和参数调整可以弥补这一点。数字故障指示器LPK2-E检测了零序暂态突变电流。（4）、首半波法。首半波接地电流方向和负荷波动大时不可靠，通过在线监测和参数调整可以弥补这一点。数字故障指示器LPK1和LPK2系列检测了首半波电流和对地电压。（5）、杂散电容瞬时放电暂态分析法。暂态尖峰电流方向和负荷波动大时不可靠，通过在线监测和参数调整可以弥补这一点。数字故障指示器LPK1和LPK2系列检测了暂态尖峰电流和暂态电压。:010-82897199三、短路、接地故障检测方法分类三、短路、接地故障检测方法分类（6）、小电阻接地法。中性点接地方式改变，用零序两段式保护来检测接地故障。数字故障指示器完全适用于这样的系统。（7）、中电阻智能接地，一种信号源方法。通过开关序列控制，让中性点经中电阻有规律地间歇性地接地，以放大接地信号并重复接地过程。数字故障指示器的程序经过简单更改，完全适用于这样的系统。（8）、高压脉冲/低频电流法，一种信号源方法。先拉闸停电，通过高压电容对故障相线进行放电，或持续加直流分量电流，然后再加一个低频分量电流。数字故障指示器的程序经过简单更改，完全适用于这样的系统。（9）、人工或自动合闸试送电法。参考【解决方案】里的“单相接地故障查找方法汇总”。数字故障指示器与数据采集器配合，就可以实现这样的馈线自动化功能。:010-82897199GPRS&InternetFCIDCUSCADA/FA/WEB/GIS四、系统组成（通信网络）四、系统组成（通信网络）1.1.本地无线组网：本地无线组网：FHSSFHSS2.2.远程无线组网：远程无线组网：GPRSorCDMAor3GGPRSorCDMAor3GFHSSFCI：数字故障指示器（FaultCurrentIndicator）DCU：数据采集器（DataCollectUnit）FHSS：跳频通讯（Frequency-HoppingSpreadSpectrum）:010-82897199四、系统组成（工程配置）四、系统组成（工程配置）1.1.主站：主站：1台服务器（计算机）+1个短信猫+1套主站软件2.2.监测点：监测点：3～30只数字故障指示器+1台数据采集器主站SCADA配网单线图系统组成示意图SCADA/FA/WEB/GIS:010-82897199五、系统功能五、系统功能11、检测短路接地故障，动作信号远传，故障定位，以及短路、接地、零序、检测短路接地故障，动作信号远传，故障定位，以及短路、接地、零序等故障电流在线监测；等故障电流在线监测；22、负荷电流、首半波接地尖峰电流、线路对地电场、稳态零序电流、暂态、负荷电流、首半波接地尖峰电流、线路对地电场、稳态零序电流、暂态零序尖峰电流、电缆头对地电场、电缆头温度、输电线路温度等正常运行状零序尖峰电流、电缆头对地电场、电缆头温度、输电线路温度等正常运行状态在线监测；态在线监测；33、瞬时性短路故障、瞬时性接地故障、绝缘破坏和温升过快等异常现象和、瞬时性短路故障、瞬时性接地故障、绝缘破坏和温升过快等异常现象和亚健康运行状态在线监测及预警；亚健康运行状态在线监测及预警；44、人工参与短路、接地、超温、绝缘下降等故障信息分析和决策判断；、人工参与短路、接地、超温、绝缘下降等故障信息分析和决策判断；55、人工优化和在线调整数字故障指示器的故障检测参数，提高短路、接地、人工优化和在线调整数字故障指示器的故障检测参数，提高短路、接地故障检测准确率；故障检测准确率；66、可以扩展开关遥控和遥信、低压抄表等配网自动化功能。、可以扩展开关遥控和遥信、低压抄表等配网自动化功能。对于三相电缆线路，零序故障主要是指：1、电缆线路单相接地（变电站零序电压报警或者不报警）；2、电缆线路两相或三相高阻接地（变电站零序电压不报警,出口未启动速断或过流保护）；3、电缆线路单相或两相断线（变电站零序电压不报警）；4、电缆线路杂散电容泄露电流不平衡（变电站零序电压不报警）。:010-82897199六、数字故障指示器的创新点六、数字故障指示器的创新点1.外观结构采用独特的外观和结构设计，已申报专利。安装工具（托杯）的设计也与众不同，操作更方便。LPK2-CLPK1-CLPK0-CLPK2-ELPK1-ELPK2-A，2-BLPK1-ALPK0-A安装工具：托杯:010-82897199六、数字故障指示器的创新点六、数字故障指示器的创新点2.材料工艺卡线结构采用特殊配比的不锈钢软磁材料和热处理工艺，其起始导磁率远远高于普通故障指示器的铁素体和电工纯铁材料。线路板采用表贴和机器焊接、机器灌胶工艺。LPK1系列LPK2系列LPK0系列电子灌封胶：AB胶自动灌胶机:010-82897199六、数字故障指示器的创新点六、数字故障指示器的创新点3.创新技术（1）提供信号已经量化的、可在线调整参数的速断/过流和自适应负荷电流的过流突变两种短路故障检测方法，同时上报短路故障电流、负荷电流和线路对地电场，使得检测短路故障更灵活、更准确。T(S)ILIFT1T2T3IL－负荷电流≥10AIF－故障电流≥50A；100A；200A；300A；400A；500A等T1－充电时间≥30ST2－故障持续时间≥0.02ST3－停电时间≥0.3S图2：FCI短路故障特征电流、电压波形图I（A）U（V）I（A）、U（V）:010-82897199六、数字故障指示器的创新点六、数字故障指示器的创新点3.创新技术（2）提供信号已经量化的、可在线调整参数的首半波暂态接地故障检测方法，同时上报接地尖峰电流（电容放电电流）、负荷电流和线路对地电场，使得检测接地故障更灵活、更准确。T(S)ILIZT1T2T3IL－负荷电流≥10A△IZ－首半波尖峰电流突变量≥30A△Uz－接地相电压下降比例≥30%T1－充电时间≥30ST2－故障持续时间≥1msT3－接地相电压持续下降和不停电时间≥60S图4：FCI接地故障特征电流、电压波形UZ△UZI（A）、U（V）:010-82897199图1：数字故障指示器、数据采集器在现场运行图:010-82897199图2：从主站监测到的某监测点的A相接地故障动作曲线图:010-82897199图3-1：从主站监测到的某监测点的A\B\C三相负荷电流曲线图（先是报接地，后来演变为两相接地短路）:010-82897199图3-2：从主站监测到的某监测点的A\B\C三相接地尖峰突变电流曲线图（先是报接地，后来演变为两相接地短路；故障前40分钟已有预兆）:010-82897199图3-3：从主站监测到的某监测点的A\B\C三相对地电场曲线图（先是报接地，后来演变为两相接地短路）:010-82897199从主站监测到的某监测点的A相接地故障动作曲线图关键技术：将暂态信号从负荷电流、对地电压中提取出来！C相对地电压发生变化！零序电压，在架空线上检测困难！零序电流，在架空线上检测困难！三相电压+零序电压三相电流+零序电流图4：从变电站监