電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)是應(yīng)用于6kV～60kV架空線的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)集中監(jiān)測配電線路的電流、溫度及接地、短路故障狀況，提高配電網(wǎng)的運(yùn)行**可靠性能。為上海來揚(yáng)研制開發(fā)，功能全，深受廣大用戶喜愛
電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)組成
1）主站：1臺服務(wù)器（計(jì)算機(jī)）+1臺通訊交換機(jī)（短信貓）+1套主站軟件
監(jiān)測點(diǎn)：由檢測終端（4個(gè)數(shù)字故障指示器=1個(gè)零序接地指示器+3個(gè)短路指示器）+通訊主機(jī)（一臺數(shù)據(jù)采集器 ）組成;一臺通訊主機(jī)*多可帶7套檢測終端
指示器：Digital Fault Current Indicator 數(shù)字化的故障指示器
DCU：Data Collect or Control Unit 數(shù)據(jù)采集器（內(nèi)置低功耗GPRS DTU），可選電動開關(guān)儲能和開關(guān)遙控功能
GPRS DTU：GPRS Data Transmission Unit，即GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元------可選配置。
EFU：Earth Fault Line Select Unit 接地選線裝置。為了提高單相接地檢測的準(zhǔn)確度，系統(tǒng)可接入變電站接地選線裝置或臺變PT監(jiān)測儀的數(shù)據(jù)。------可選配置。
電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)工作原理
數(shù)字故障指示器指示器主要安裝環(huán)網(wǎng)柜電纜進(jìn)出線上，以實(shí)現(xiàn)這些線路的在線監(jiān)測（遙測）、故障檢測與定位（遙信），同時(shí)在附近安裝1臺或2臺通訊主機(jī)（采集器）。指示器和通訊主機(jī)（采集器）都帶有四字節(jié)全球唯壹通信地址，用于通訊主機(jī)（采集器）對指示器的識別；通訊主機(jī)（采集器）還帶有一字節(jié)101協(xié)議通信地址，用于通訊主機(jī)（采集器）與主站之間的地址識別。通訊主機(jī)（采集器）U與指示器采用短距離無線調(diào)頻組網(wǎng)通信，與主站之間采用GPRS公網(wǎng)通信，可選靜態(tài)IP、動態(tài)域名和APN專線，推薦使用APN通道，確保數(shù)據(jù)和控制**。
當(dāng)線路正常運(yùn)行時(shí)，通訊主機(jī)（采集器）定期輪詢每只指示器或由指示器主動上報(bào)，指示器按預(yù)設(shè)的通訊策略進(jìn)行應(yīng)答或上報(bào)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到通訊主機(jī)（采集器）。通訊策略的含義是：指示器采用極低功耗設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)壽命為8年以上，但無線通訊能量較大，不能完全依靠內(nèi)部鋰電池供電，大部分能量要從高壓導(dǎo)線感應(yīng)取電。當(dāng)負(fù)荷電流大于20A時(shí)可以完全取到通訊能量，在通訊時(shí)可以做到“有問必答”或者定時(shí)主動發(fā)送；當(dāng)負(fù)荷電流小于20A時(shí)，只能取到有限的電能，在通訊時(shí)會出現(xiàn)“兩問一答”或者定時(shí)主動發(fā)送的情況，其它時(shí)間指示器內(nèi)部無線通訊模塊都在休眠以減少電池?fù)p耗。值得一提的是，由于無線通訊劃分為64個(gè)獨(dú)立信道，無需對多只指示器進(jìn)行編碼和延時(shí)錯(cuò)開時(shí)間發(fā)送，對于多只指示器同時(shí)發(fā)送時(shí)也不會存在互相干擾而導(dǎo)致通訊不上的情況。
當(dāng)線路出現(xiàn)短路故障時(shí)，指示器可以檢測到短路故障電流，如果符合特定的短路故障判據(jù)，則本地翻牌顯示，并按照預(yù)設(shè)的時(shí)間參數(shù)自動復(fù)歸，也可以通過主站遙控復(fù)歸。同時(shí)，在通訊主機(jī)（采集器）輪詢到自己時(shí)將“及時(shí)應(yīng)答”或者立即主動發(fā)送動作信息，將動作信號、短路故障電流等數(shù)據(jù)發(fā)送到通訊主機(jī)（采集器），通訊主機(jī)（采集器）再通過GPRS方式將故障動作信息和故障數(shù)據(jù)打包發(fā)到用戶手機(jī)或主站系統(tǒng)。
由于指示器的本地?zé)o線和通訊主機(jī)（采集器）的GPRS網(wǎng)絡(luò)“一直在線”，并具有雙向、隨機(jī)發(fā)起主動通訊的能力，所以主站在召喚通訊主機(jī)（采集器）的數(shù)據(jù)的同時(shí)，還可以對通訊主機(jī)（采集器）和指示器下發(fā)參數(shù)和遙控命令，例如在線修改通訊主機(jī)（采集器）和指示器的參數(shù)，遙控DCU連接的開關(guān)合閘、分閘，遙控通訊主機(jī)（采集器）管轄的指示器閃燈、復(fù)歸等。
a) 短路故障檢測原理
對于短路故障，指示器提供兩種可選擇的故障判據(jù)：一種是電流突變法，一種是過流速斷定值法。
目前市面上絕大多數(shù)模擬電路的故障指示器主要是采用電流突變法，做得好的廠家的短路判據(jù)為：
1. 線路“充電”時(shí)間：≥5S
2. 電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)電流突變
當(dāng)負(fù)荷電流IL小于等于200A時(shí)，ΔI≥100A；
或，當(dāng)負(fù)荷電流IL大于200A時(shí)，ΔI≥1/2*IL。
3. 線路“停電”時(shí)間：≤5S
該方法的優(yōu)點(diǎn)是自動跟蹤負(fù)荷電流大小，不用整定參數(shù)。其缺點(diǎn)一是在兩相接地、過流或過負(fù)荷短路情況下，短路電流是逐漸增大的，指示器因無法檢測到電流突變而導(dǎo)致拒動；其缺點(diǎn)二是在很多農(nóng)網(wǎng)線路，線路長，短路電流小，指示器因無法檢測到電流突變而導(dǎo)致拒動；其缺點(diǎn)三是在有些短路情況下，非故障出線、非故障分支、故障點(diǎn)后面的線路如果帶有大型容性負(fù)載（例如高壓電容器）和感性負(fù)載（如大型電動機(jī)、水泵等），則會向故障點(diǎn)反饋送電，導(dǎo)致非故障線路誤動。
由于指示器的故障檢測參數(shù)可以通過本地?zé)o線或者主站在線修改，因此在管理比較規(guī)范的電力公司，我們推薦過流速斷法。該方法與變電站微機(jī)保護(hù)裝置的故障檢測原理一致，不論是兩相接地短路（電流緩慢增大），還是農(nóng)網(wǎng)過流故障（速斷、過流定值整定很?。?，只要變電站出口跳閘，指示器也能檢測到并給出故障指示，是目前可靠性和準(zhǔn)確性*高的判據(jù)。為了防止重合閘期間，非故障線路（分支）因重合閘涌流導(dǎo)致誤動，指示器增加了“充電判據(jù)”，只有帶電穩(wěn)定運(yùn)行30秒以后才開始檢測故障；為了防止合閘涌流，指示器采取了“停電判據(jù)”，只有檢測到線路停電（無流無壓）以后才會給出短路故障動作。
電纜接地故障檢測原理
對于三相電纜線路、變電站出線電纜、架空轉(zhuǎn)地埋電纜、地埋轉(zhuǎn)架空線路，還可以通過監(jiān)測穩(wěn)態(tài)零序電流大小來檢測單相接地故障，同時(shí)可以通過“捕捉”暫態(tài)零序突變電流的大小來輔助判斷單相接地故障。三相電纜接地故障判據(jù)為：
（1） 零序電流速斷或過流啟動（兩段式）：0～100A/0～9.99S（在線可設(shè)）；出廠默認(rèn)參數(shù)為速斷10A/500ms、過流5A/1S。
（2） 暫態(tài)零序電流增量啟動：0～700A/0.01～3ms（在線可設(shè)），本地不指示，只上報(bào)接地故障電流。出廠默認(rèn)參數(shù)為零序暫態(tài)電流增量為40A。
電流測量原理
指示器利用了CT（電流互感器）的原理來測量線路電流。當(dāng)數(shù)字故障指示器掛在導(dǎo)線上時(shí)，一次電流會流經(jīng)數(shù)字故障指示器的電流傳感器，電流傳感器產(chǎn)生CT二次信號，這個(gè)信號經(jīng)過信號檢測電路濾波、放大和采保，然后由低功耗單片機(jī)做A/D采樣，*后計(jì)算出負(fù)荷電流、短路電流、首半波尖峰電流和接地動作電流值、穩(wěn)態(tài)零序電流、暫態(tài)零序電流。電流傳感器主要包括：電流線圈、導(dǎo)磁棒、立柱、動板。電流線圈、導(dǎo)磁棒和立柱下半部分都安裝在指示器殼體內(nèi)部，已灌膠封死，立柱上半部分和動板裸露在外面，便于安裝和拆卸。整個(gè)電流傳感器就相當(dāng)于開口CT（開啟式電流互感器）。
自取電原理
電流互感器除了用于電流測量，還可用于在線取電。在電流線圈基礎(chǔ)上再加取電線圈，就可以獲得一定的取電電流。取電電流經(jīng)過特殊的取電電路和MCU控制電路就可以為數(shù)字故障指示器提供整機(jī)工作電源和無線通訊電源。數(shù)字故障指示器的自取電功能可以減少電池?fù)p耗，提高產(chǎn)品使用壽命。一般來說，負(fù)荷電流越大，取電電流越大，產(chǎn)品使用壽命越長。
要裝置介紹
a) 主站
主站硬件主要由1臺NT工作站或1臺NT服務(wù)器+1臺NT工作站組成。主站軟件主要包括SCADA/FA、WEB發(fā)布、GIS系統(tǒng)接口等。
1） SCADA/FA功能
??數(shù)據(jù)采集
??數(shù)據(jù)處理（包括計(jì)算量的處理）
??控制和調(diào)節(jié)
??事件順序記錄（SOE）
??報(bào)警處理
??系統(tǒng)時(shí)鐘和時(shí)鐘同步
??通道監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)
??網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛣討B(tài)著色
??歷史數(shù)據(jù)和報(bào)表系統(tǒng)
??權(quán)限管理
??故障信息實(shí)時(shí)檢測和故障定位
??故障指示器的動作信號糾錯(cuò)和補(bǔ)漏
??無人值班短信通知
2） WEB發(fā)布
??運(yùn)行狀況瀏覽
??故障通知和故障信息瀏覽
??運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障信息的歷史查詢
3） GIS系統(tǒng)接口
??向GIS轉(zhuǎn)發(fā)“二遙”實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
??接收并執(zhí)行GIS下發(fā)的遙控、遙調(diào)命令
數(shù)據(jù)采集器DCU
1） 功能特點(diǎn)
??電纜故障在線監(jiān)測系統(tǒng)體積小，重量輕
?? 帶電裝卸
??開口CT取電（電纜），后備大容量鋰電池
??在線設(shè)置參數(shù)
??遙控翻牌/復(fù)歸、指示燈點(diǎn)亮/熄滅、兩路開關(guān)合/分閘遙控、開關(guān)位置/儲能狀態(tài)信息采集
?? 防死機(jī)和少維護(hù)設(shè)計(jì)
?? 對主站采用GPRS通訊方式和標(biāo)準(zhǔn)101通訊協(xié)議
??對指示器采用本地?zé)o線調(diào)頻組網(wǎng)通訊方式
2） 技術(shù)參數(shù)
??電源：18V/20～60W太陽能電池板組件，或18V/20～80VA開口CT取電
??電池：10～40Ah/3.6V可充電鋰電池，或6～18Ah/12～24V鉛酸蓄電池
?? 整機(jī)平均功耗： ＜50mA/3.6V
??短距離調(diào)頻發(fā)送功率：＜20Ma/3.6V（持續(xù)向指示器發(fā)送巡檢命令時(shí)）
?? GPRS發(fā)送功耗： ＜150mA/3.6V（持續(xù)向主站發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)）
??遙測：電流精度為±1%（200A額定電流時(shí)）或者±1A（電流小于20A時(shí)）；電壓線性度優(yōu)于±5%；測溫精度為±2℃（-55～150℃）。
??遙控：4路16A/30Vdc繼電器空接點(diǎn)輸出，AC2kV光電隔離，帶DC24V可控遙控電源和開關(guān)操作電源（100000Uf/35V開關(guān)驅(qū)動電容）
?? 遙信：6路1～15mA/30Vdc開關(guān)位置輔助接點(diǎn)輸入，AC2kV光電隔離，帶DC24V可控遙信電源
?? 遙調(diào)：可在線設(shè)置1～30只數(shù)字化故障和數(shù)據(jù)采集器本身的參數(shù)
?? 通訊頻率（短距離無線）：420～440MHz（64個(gè)獨(dú)立調(diào)頻信道，自動跳頻），40kbps（雙向），30～300米可調(diào)（灌膠以后、雙向通訊），具體參見BD-RF產(chǎn)品說明。
??建議帶數(shù)字故障指示器數(shù)量：3～30只（架空）、4～64只（電纜）
?? 設(shè)計(jì)壽命：10年以上（可充電鉛酸蓄電池和鋰電池的壽命分別為3年、5年）
?? 環(huán)境溫度：-25℃～70℃
?? 環(huán)境濕度：5～95%
?? 防護(hù)等級：IP55
?? EMC等級：±8kV靜電放電、四級雷擊浪涌沖擊
b) 數(shù)字故障指示器指示器
1） 功能特點(diǎn)
??微功耗和免維護(hù)設(shè)計(jì)
??從高壓導(dǎo)線小負(fù)荷電流開始取電
??檢測相間短路
??檢測小電阻、中電阻接地故障
??檢測小電流接地系統(tǒng)單相接地故障
??檢測斷相、停電、三相不平衡
??監(jiān)測線路負(fù)荷電流、短路動作電流
??監(jiān)測線路接地電流、接地動作電流
??監(jiān)測線路對地電壓
??監(jiān)測導(dǎo)線溫度（可選）
??帶電裝卸
??本地閃燈顯示
??定時(shí)/遙控復(fù)歸
??本地?zé)o線組網(wǎng)通訊，動作信號和故障電流主動上報(bào)
??本地和遠(yuǎn)程在線調(diào)整參數(shù)
??防死機(jī)和免維護(hù)設(shè)計(jì)
2） 技術(shù)參數(shù)
??電源：4.8Ah/3.6V一次性鋰電池
??取電功率：50uA-100mA/3.6V(一次負(fù)荷電流3A-600A)
??靜態(tài)平均功耗：25uA（指示器，例如BD2-A），12uA（BD-RF模塊）
??通訊平均功耗：50uA（每分鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)時(shí)）
??電流精度：±1%（200A額定電流或零序電流大于5A時(shí)）或者±1A（負(fù)荷電流小于20A或零序電流小于5A時(shí)）
??溫度精度：±2℃
??電壓線性度：優(yōu)于±5%
??通訊頻率（RF）：420～440MHz（64個(gè)獨(dú)立信道自動跳頻） ，具體參見BD-RF產(chǎn)品說明
??通信距離（RF）：30～300m（灌膠以后、雙向通訊），具體參見BD-RF產(chǎn)品說明
??電壓等級：任意（出廠前確定），出廠默認(rèn)為10～35kV
??負(fù)荷電流：0～600A
??零序電流：0～100A
??溫度范圍：-55～150℃
??導(dǎo)線直徑：8～40mm
??三相電纜直徑：80～120mm
??短時(shí)耐受電流：40kA/4S
??故障復(fù)位時(shí)間：24h(1～48h可在線設(shè)置)
??可動作次數(shù)：不小于3000次
??環(huán)境溫度：-35℃～85℃
??環(huán)境濕度：5～95%
??防護(hù)等級：IP65
??EMC等級：±8kV靜電放電；±4kV浪涌沖擊