隨著電網的高速發展，10kV配網的負荷日趨增大，用戶對配網供電可靠性提出了更高要求。故障指示器（簡稱故指）具有快速查找定位故障點的功能，對智能電網有提高排查效率，提升供電可靠性的作用。但是市場上故指種類繁多，質量也良莠不齊，對于配電線路的故障檢測存在較大隨機性，嚴重影響配網的可靠性和可維護性。

目前，故指檢測僅能應用耐壓儀、絕緣表進行簡單的測試，主要依靠安裝后的實際工況來確定其工作可靠性。為確保設備安全、穩定、高效的運行，根據配網實際情況擬定相關技術要求，并對故障指示器進行檢測。

基于對故障指示器的穩定運行，研究一套較為合理易操作的檢測系統對故指進行全面檢測，從而提高配網自動化的可靠性。研究的檢測系統按國網技術標準，完成了對故障指示器的功能，性能，規約等的檢測，該方式可廣泛應用于故指的入網檢測、到貨全檢以及日常維護。

1 故障指示器檢測系統結構

故指檢測系統主要包括模擬主站檢測系統和功能性能檢測系統。目前故指主要有就地型和遠傳型。就地型故指需要巡檢人員到現場按指示器提示尋找故障點，增加了電網的系統維護成本，而遠傳型可以通過無線網絡將故障信息傳輸至主站，然后主站通過分析處理判斷出故障點[2]。模擬主站檢測系統主要是針對遠傳型故指進行檢測。功能性能檢測系統主要是檢測故指是否滿足國網提供的技術要求。檢測系統結構如圖1所示。

系統硬件由服務器、網絡交換機、串口服務器、特征函數發生器、功率源、錄波儀、PC上位機和打印機組成。軟件部分主要用VC平臺的C類編程語言實現。圖中服務器主要擔任模擬主站的作用，對故障指示器匯集單元上送的數據、事件進行存儲和分析，同時也用于控制波形發生器模擬現場各類故障特征波形。

圖1 檢測系統結構圖

波形發生器經過功率放大器放大，使其產生A、B、C三相信號，模擬配電線路的實際情況，由于實際配電線路上還存在有高壓電場干擾，所以通過信號源輸出電壓信號，再通過PT端子進行放大，以此來模擬實際運行工作下的電場，具體情況如圖2所示。

圖2 模擬配網線路結構圖

2 檢測原理及主要測試項

檢測系統的PC終端相當于控制機，能夠與特征波形函數發生器、故障指示器匯集單元進行雙向數據交互。模擬主站系統也能同時與函數發生器、故障指示器匯集單元進行雙向數據交互。根據不同的測試項，對測試過程進行優化，可實現高效，簡潔的自動測試。

系統先初始化，然后錄入產品相關信息，包括生產廠商，產品編號等，然后選擇好通信規約，然后進入自動測試。自動測試子項可以根據需要作刪減。測試系統工作流程如圖3所示。下面以二遙遠傳型為例說明測試的方法。

3 功能測試

功能測試項主要包括：短路故障識別、接地故障識別、重合閘故障識別、自適應負荷電流以及防誤動功能。這些是故障指示器所需要的最基本的功能。

圖3 測試系統自動測試圖

1）短路、接地及重合閘故障告警功能測試

故障指示器的基本功能包括短路、接地以及重合閘故障的識別。該測試項主要是檢測故指的基本功能。測試過程如下：由服務器調整特征波形，經過功率放大器放大，從而模擬實際現場的線路故障情況，然后檢測故障指示器在每個相序上是否正確動作，并在規定時間內將信息傳至模擬主站，從而判斷故障指示器是否具備該功能。算法流程如圖4所示。

圖4 短路故障測試邏輯圖

2）自適應負荷電流和防誤動功能測試

自適應負荷電流是指線路在不同負荷下出現故障時，故障指示器應能判別故障并遙信上報到主站，防誤動功能測試項是指配網系統中由于人為或自身系統原因導致電網波動，如人工投切，變壓器空載合流等。對于這種電網波動，故障指示器不應該誤判為故障。

測試過程如下：可在30A、100A、150A（具體可根據實際情況修改）線路負荷時給出故障特征信號，故障指示器應能正確動作并將遙信上報主站。同樣信號源給出防誤動特征波形并經過功率放大給到線路，故障指示器不應該誤動作。

3）性能測試

國網大綱要求的電氣性能主要包括短路故障起動誤差，最小可識別故障電流持續時間、負荷電流誤差以及接地識別率等。在實際配網系統中，接地故障較為常見，所以對不同的接地故障故障指示器應該能識別并正確動作。

4）負荷電流誤差

遠傳型故障指示器以二遙為主，即遙信和遙測。負荷電流誤差檢測主要依靠遙測來進行判斷，對于二遙外施型，規定負荷電流在0～100A時遙測誤差應在±3A以內，負荷電流在100～600A時遙測誤差應在±3%以內。具體測試流程如圖5所示。

圖5 性能測試遙測精度邏輯圖

5）接地故障識別率

接地故障波形較為復雜，一般是通過函數發生器模擬接地波形。但為更好模擬真實情況，可通過數據庫找出以前實際線路上的接地波形，再通過服務器將波形給到特征波形發生器，從而還原真實的接地狀況。接地故障一般分為金屬接地，小電阻接地，弧光接地以及高阻接地，故障指示器應能對上述接地正確識別并正確動作，并將遙信事件上報主站。

6）通信測試

匯集單元一般是多通信接口。串口通信方式、網口通信方式和無線通信方式等都可作為匯集單元與主站的通信方式，所以檢測的服務器有串口服務器和網絡交換機，以適應不同的匯集單元通信。串口服務器主要是對通過RS-232或485的配電線路匯集單元與TCP網絡的數據進行交互的傳輸服務。串口通信具有速率快、穩定性高、調試簡單的特點，故一般在到貨全檢時采用串口通信的方式。但是在實際現場，多數是無線通信，所以模擬主站由網絡交換機構建網絡，與公網或專網進行數據交互，從而實現對匯集單元的通信檢測。

7）規約測試

模擬主站下發初始化、總召以及心跳等指令，匯集單元回應并上送信息。在測試過程中匯集單元與模擬主站的通信應以密文形式傳送，加密方式按國標SM2算法加密。規約測試有報文防丟失的機制，即所有的收發幀都帶有確認幀，這使得檢測系統更加穩定和可靠，同時也易于排查問題。

8）事件記錄功能測試

通過特征波形模擬故障，匯集單元會向主站上送遙信事件，主站通過記錄的遙信事件與所給特征波形的故障類型進行判別，若正確，則可認為匯集單元具備事件記錄功能。

4 檢測系統的特點

1）系統具有良好的兼容性和擴展性。系統可以實現配電線路故指匯集單元的多種通信協議，如平衡101協議和平衡104協議等的檢測，優化了模擬主站的信息交互，同時系統能添加自定義協議，對系統升級有更好的兼容性。

2）系統可實現多信息狀態的一致。系統對故障指示器的就地故障動作，遠傳匯集單元以及主站信息狀態等實現了信息的一致，保證了故障指示器在運行狀況下的信息真實性，提高了配網線路的可 靠性。

3）系統自動化程度高，人為參與少，節省了資源，提高了檢測效率和其穩定性。

5 應用效果

該檢測系統已對北京、深圳、山東等故指廠家生產的暫態錄波型、外施信號型、暫態特征型故障指示器進行了批量檢測，平均每月（工作日）可實現故指檢測1000余組，目前已累計檢測2000余組，發現不合格故指200組左右。不合格原因主要為故障識別率低、通信異常及部分硬件損壞。實踐證明，該系統可以大大提高檢測效率，并保證檢測質量。

結論

故障指示器檢測系統可以減少檢測時間，提高檢測效率和故指產品質量，從而提高配網維護成本和提高配網穩定性。而且該系統可以根據實際需要對方案模板進行刪減，優化檢測步驟，提高檢測效率，對到貨全檢有較大的幫助。同時，該檢測系統還可對模板進行自定義子功能項的添加，從而提高故障指示器的入網質量，確保配網線路的穩定運行。