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故障指示系统技术交流


故障指示器和故障自动定位系统交流

北京泽源惠通科技发展有限公司

1. 公司简介,产品简介、公司资质 、资质认证 2. 现实问题是什么?各家公司的解决方法,本公 司的解决方法主要为SY-I-II/S系统 3. 各家公司的解决方法的对比分析 4. SY-I-II/S系统作用方式与原理 5. SY-I-II/S系统技术说明 6. SY-I-

II/S系统组成以及SY-III/S系统的简介 7. 质量承诺与服务承诺 8. 用户报告

一.北京泽源惠通科技发展有限公司简介

二.配电网运行现状及问题分析

三.配网故障定位解决方案比对

基于故障指示器的配网故障自动定位系统 是最实用的配电自动化实施方案
起源:20世纪80年代德国研发出故障指示器,用于检 测配网短路故障。 我国从20世纪90年代开始学习研制。 21世纪初,远传、单相接地故障检测成为难题 如今:芯片技术+通信技术+计算机技术被引入到故障 检测系统,可实现对短路接地故障的检测、定 位、处理、和故障信息通信、对设备的远距离 遥控、遥测、摇信。

故障指示器的分类和原理
短路故障指示器

故障指示器按指示功能分类
接地故障指示器 短路、接地二合一故障指示器 带通信(带远传)
故障指示器按通信功能分类

不带通信(不带远传)

1.泽源惠通的配网故障检测方案 -------SY-I-II/S系统

SY-I-II/S系统特点 1 .故障指示器内置算法芯片、通讯芯片选线并直接定位 到故障分支和故障点。 2.故障指示方式采取翻牌和动态闪烁两种方式,便于巡检 人员捕捉。 3.采用自适应判据,无需设置阀值,内置判据可有效防止 电涌误动。 4.可用于架空网和电缆环网。 5.瞬时性故障可以自动切除。

6. 短路故障检测采取先进的不对称电流法实现, 障检测准确率可达95%。



7. 永久性接地故障时在变电站短时投入阻性接地负载不 对称电流源,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。

8. 不对称电流源不影响系统安全运行,在发生接地后,阻性 负载只短时接入,不会对运行设备产生任何不良影响。

9. 故障指示器和数据转发站采取双电源设计可持续工作8年 免维护,成本低廉利于高密度安装。
10.搭建网络版故障定位系统,基于B/S架构体系:兼容性强,

基于关系型数据库的数据存储,数据存储效率高、数据处理
能力强、维护方便。基于角色的用户权限管理,有效控制系 统用户权限,兼容Windows XP、Windows 7。

其它公司的配网故障检测方案
1.故障指示器采取机械结构设计,动作准确率不高。 2.故障指示方式只有翻牌法,在黑夜等条件下很不利于巡 检人员捕捉。 3.故障指示器需要设置门阀值来进行故障判断,且不能防 止电涌误动。 4.系统无法准确区分顺时故障和永久故障。 5.短路故障检测采取五次谐波法、首半波法、脉冲幅值法 等被动检测法,准确率可不理想。 6.使用首半波法的检测系统无法应用于电缆环网 7.主战系统使用建议性主站,系统兼容性不理想,无法快 速准确的做出故障指导。

四. SY-I-II/S系统作用方式与原理

系统构成
配电主站 通信网
配电 子站 通信网 数据转发站 故障 挃示器 数据转发站 故障 挃示器 DTU 环网 柜 配电 子站 通信网 TTU 配变 FTU 住上 开关 简易型 配电自 动化区域

系统构成
故障指示器+不对称电流源+数据转发站+GSM网关+ 主站+计算机系统

SY-I-II/S系统运行方式
前端检测实现方式:短路、接地故障指示器

信息通信实现方式:采取短波、gprs、 光线、PLC等多种通信方式。 SY-I-II/S系统 信息处理实现方式:通过无线网、光纤网 等方式对故障报警信息、检测信息、操作 信息等进行收集与发送 主站系统实现方式:兼容windows系统和 ie浏览器,接受前端信息,并实时显示。

SY-I-II/S系统原理 SY-I-II/S系统主要用于判断知识配电网线路上的 相间短路和单相接地故障。核心判断机制主要依 靠故障指示器和不对称电流源的配合来实现。

相间短路故障检测原理
判据: 1.线路带电运行了一段时间 2.Is>k*If 且 Is-If>120A 3. 40ms<Ts<2S 4.线路停电

SY-I-II/S系统依靠内置判据,实现对相间短路 的判断,并通过故障拓扑实现故障定位指示。

单相接地故障检测原理

(1) 单相接地故障后,中性点会出现偏移电压U0 (2) U0>30%Uφ T > T0(8s可整定)或准电

子PT检测到有单相接地发生 (3)采取信号注入法,故障时不对称电流源装置自动(小 于2s)短时注入小信号电流(小于40A) (4)故障检测准确率可达到95%

单相接地检测原理:( 使用不对称电流法 判断) 当线路发生单相接 地故障时,不对称 电流源内的零序pt 检测到故障信号, 隔离开关进行盲头 ,盲头至B相时,接 地点、大地、电流 源、线路、变电站 形成回路,电流源 产生故障电流附加 脉动信号。系统通 过检测附加信号, 确定接地故障相, 挃示器检测到脉动 电流信号后,作出 挃示动作。

五.SY-I-II/S系统技术说明

故障指示器技术说明
1.采用高性能微功耗单片机作为核心处理单元 2.高速A/D采样 3.利用无线信号传输故障信息 4.无线发射频率2.4GHz:免申请和免使用费的频率 5.翻牌、闪灯作为报警指示 6.在线取能+后备锂电池,工作8年 7.内置动态自适应故障判据,实现高准确率,并防止电涌误 动。

数据转发站技术说明

1.接收探头发射的故障信息调制的无线信号并进行解调 2.对解调后的信号进行解密计算并判断是否正确 3.将故障信息以短消息的方式发送给主站系统 4.微功耗设计,待机功耗20uA 5.在线取能+后备锂电池供电:工作6年

故障指示系统技术说明

正常指示

故障指示

故障发生位置

短路故障的检测

一.短路特征 识别法 (自适应)

1.线路带电运行了一段时间 2.Is>k*If 且 Is-If>120A 3. 40ms<Ts<2S 4.线路停电
Ts<40ms 电涌电流 40ms<Ts<2S 故障电流

电 流 (A)
35KV--10KV

I=0 挃示器挃示、隔离开 关隔离故障后供电正 常 时间(s)

接地故障检测技术说明
五次谐波法

接地故障检测方法

被动检 测法

电容电流脉冲幅值法

首半波法 主动检测法----信号注入法----不对 称电流法

5次谐波法
单相接地故障发生后: 1.系统中的非线性元件(如铁磁元件等)会有大量 谐波分量产生。 2. 放电或故障点燃弧导致大量谐波电流产生。 3. 由于消弧线圈的存在,所以接地电流中基本不包 含3次谐波与3次谐波的整倍数的高次谐波,这样在发生 单相故障时高次谐波中5次谐波分量就较大。

原理:检测线路电流的5次谐波的变化情况,当5次谐波 突然增大,同时系统电压下降,则判断为发生接地故障

5次谐波法的缺点
50 实际中,故障后,故 45 障相5次谐波电流 40 35 增加的比例为: 30 46.65%; 25 几乎没有变化的比例: 20 41.6%; 15 10 反而减少的比例: 5 11.75% 0

%

谐波增加

谐波不变

谐波减小

因此,实际线路中5次谐波的变化很难用来准确 的检测单相接地故障

首半波法 根据接地时暂态信 号特征,采样接地瞬 间的电容电流首半波 与电压波形,比较其 相位。当采样接地瞬 间的电容电流首半波 与接地瞬间的电压相 位满足一定关系时, 同时导线对地电压降 低,则判断线路发生 接地故障 接地时暂态信号特征
?在故障段,电压的 正半周时电容电流 的首半波脉冲呈负 脉冲,在电压负半 周时呈正脉冲 ?在非故障线路和故 障线路的非故障段, 正好相反,即电压 的正半周时电容电 流的首半波脉冲呈 正脉冲,在电压负 半周时呈负脉冲

首半波法的优缺点

优点:采用接地脉冲特征判断,不需要设定阈值,适用 范围更广 缺点:安装使用有方向性要求,对于环网供电,当线路 倒负荷后,原来的方向就错了.雷击状态下,勿动率高。

电容电流脉冲幅值法:
该方法是基于单相接地故障发生在相电压接近最大值瞬间 这一假设来检测的。 1)在接地故障的瞬间,接地点出现一个频率很高幅值很大 的暂态电流,暂态电流分量的幅值比流过同一点的电容电 流的稳态值大几倍到几十倍; 2)在接地瞬间故障相电容电荷通过故障相线路向故障点放 电,而故障线路分布电容、分布电感和电阻对高频率的暂 态分量具有衰减性; 3)由于所有非故障线路的暂态电流均流向故障线路,经故 障点回到大地,导致故障线路从变电站到故障点之间的暂 态电流幅值最大。

电容电流脉冲幅值法缺点
不支持主站系统和前端通信,无法实现故障路径模拟,阀值 判据存在明显缺陷,故障报警准确率只有40%左右,无法快 速准确的定位故障。

我公司采取的接地故障检测 方案---不对称电流法
不对称电流法: 不对称电流法检测单接地故障的原理就是按照小电流 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 的不对称电流信号的特征来实现故障选线和故障点定位的。 当线路上任何一点发生单相接地故障时,装在变电站内或线 路上的不对称电流源检测到故障信息后,首先判断出故障相,然 后对故障相施加特定信号,安装在线路上的故障检测装置检 测流过本线路的特定信号,若满足故障特征则故障检测装置 给出报警,从而指示出故障位置。

故障发生瞬间,不对称电流源检测到开口三角电压升高,准 电子pt检测到故障发生,并确认故障特征持续事件大于5秒 ,即控制内部高压交流接触器,发出脉动信号。

优点: 1.安全性高 :不对称电流源产生的信号不影响 变电站主 变、接地变、消弧线圈及线路的正常运行(相当于一个 阻 性负荷投入和退出),不对称电流源在系统正常运行时与 一次线路完全隔离。同时由于不对称电流源产生的信号是 低频纯阻性的 , 还可以消除谐振 ,抑制过电压 ,降低过 电压对系统的危害。 2.准确性高:不对称电流源使故障线路上流过具有明显 特征的电流信号 ,挂在线路上的指示器检测到该特殊信号 后才会给出故障指示 ,因此该检测方法不受系统运行方式 、拓扑结构、中性点接地方式的影响 ,准确性极高。

变电站的PT 零序电升高 到设定值, 并持续5s; 接地相对地 电压降低;
电流源接地点电位高于故障接地点, 产生脉动电流。

非故障相对 地电压升高

上图中不对称电流源有高压真空开关K1、K2、K3、高压二极管D和高压电阻R组成,电阻R 为400W。当系统发生单相接地故障时(如C相),不对称电流源检测到开口三角电压升高 到设定值(或者电子PT检测到接地故障发生)并持续5s后,控制内部的高压开关(K2)闭合, 这样使高压二极管D和电阻R通过大地接在故障相与其它健全相 (如图中的C、B两相)之间, 从而使故障线路上的负荷电流又叠加一个有特殊规律的直流脉动电流信号,该电流流经故 障线路、接地故障点和大地返回不对称电流源。挂在线路上的故障挃示器检测到该电流信 号后自动翻牌,从而挃示出接地故障点所在的出线、分支和区段。

六. SY-I-II/S系统组成以及SY-III/S系统的简介

七. 质量承诺与服务承诺

八. 用户报告


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