1．概述

    电缆故障定位及负荷监测系统是一套具有远程传输能力的可分布监控、集中管理、即时通知型的智能化故障及负荷管理系统。它融合了线路故障检测、负荷监测和通信传输技术，将信息发到主站系统，并由主站系统发到相关工作人员手机上，使线路故障点的定位、负荷实时监控变得更加快捷。

2 .系统组成以及单元介绍

2.1 系统组成

序号	配套名称	说明
1	故障指示器	故障判断、负荷电流采集；故障就地闪光显示；故障光纤传输。
2	通信终端	光纤接收信息；GPRS远传；CT或AC220V供电；每台通信终端最多可配12套故障指示器。
3	取电CT	在现场不具备电源情况下提供二遥通信终端电源。

2.2 单元介绍

故障指示器是电缆系统故障检测、负荷监测实时输出的装置。它将故障指示功能和测量功能合二为一。故障指示器具有数据输出接口，与通信终端通过光纤连接；由通信终端将采集的遥信量（故障信息）、遥测量（负荷电流）上传给主站系统。
每套故障指示器有带电流测量功能的短路故障指示器3只、带电流测量功能的接地故障指示器1只和面板故障指示器组成。故障指示器安装在开关柜（或环网柜等开关设备）上，由电子元件和机械结构组成，对电力线路短路接地故障进行判断并给出指示信号，同时可以测量线路的负荷电流，实现数据的采集与信息上传，并能在动作之后，在设定的时间内或者在恢复送电后自动让指示信号复归，也可手动复位。
 
 
 
   
 
通信终端是配电网故障检测和定位系统的遥信（故障信息）、遥测（负荷电流）并实行信息通信的终端。安装于环网柜、开闭所内，采集故障指示器的故障信息，将信息接收后进行分析、编译，转发到主站系统。
通信终端主要由电源部分（包括超级电容）、配电监测单元和GPRS通信模块等部分组成该终端可以同时监测12回路电缆信息，该装置通过光纤与故障指示器连接可以测量线路故障、模拟量数据。采集到的数据通过GPRS模块通过无线信道完成数据上报，通信规约为101规约。
配电监测单元本部分是整个装置的核心部分，主要完成装置的数据（包括数字量、模拟量和故障）采集、处理和上报功能。单元采用独特的设计，使得遥信接点断开时前端输入光耦处于有源输入状态，这样就保证了在任何时刻均能给光耦提供一个稳定的有源信号输入，从而避免了由于输入端悬浮而带来的干扰问题，极大的提高了遥信的抗干扰能力。软件上采用带时限的去抖动滤波算法，彻底消除遥信的误报现象。单元设有EEPROM，可以方便灵活地配置单元的站地址、通信速度以及做一些其它扩展配置，这些配置在系统掉电后，信息不丢失，极大的方便了用户的使用。如果需要改变这些设置，只需要通过专门的配置软件即可完成。整个单元可以检测12条线路，接入48个光纤隔离的电流信号（每条线路4个电流信号）。
数据通信部分通信接口有RS232与RS485两种可选通信方式，可以通过硬件短路子对其配置。同时，维护口与通信口使用RJ45插座。通信采用光耦隔离，有效的提高抗干扰能力，增强单元数据上报的可靠性，可以设置2400、4800、9600bps三种通信速度；维护时，需要专门的维护软件，可以设置维护通信速度为2400~9600bps。数据通信采用GPRS信道，支持101规约非平衡方式，并支持主动上报方式。
取电CT采用双线圈并联结构，由取电线圈、控制电路、电源模
块和超级电容4部分组成。其中取电线圈负责套取一次线路的电能；
控制电路将取电线圈次级的电流，变换为稳定的电压输出（24V），给
电源模块供电。电源模块负责电源输入、输出和超级电容充放电管理；
超级电容负责储存能量，供一次电流小于15A或大于600A（取电线圈
深度饱和）无法取电时使用，在完全失电的条件下，超级电容可维持
3W（远传装置功率）的负载工作30分钟以上。

 

2.3 实现原理

2.3.1 系统实现原理

下图所示，短路故障指示器（即电流检测器）安装在单相电缆上，接地故障指示器安装在三相总线上。面板故障指示器安装在柜体外壳上。当线路发生接地或短路故障时，短路、接地故障指示器将故障信息通过光纤传输到面板指示器，并通过各相指示灯的指示提醒工作人员线路发生故障；同时短路、接地故障指示器将故障信息和常态的电流信息通过光纤传输到通信终端上，通信终端再将故障信息和常态的电流数据实时通过GPRS传输到主站系统。
通信终端采用AC220V或CT供电，外部电源切断时，可通过装置内部的超级电容供电。
通信终端把数据信息打包通过GPRS传输到主站系统，主站系统通过路由器固定IP实时将打包数据解
压成101规约默认的数据，并最终在主站系统实时显示。

2.3.2短路、接地故障检测原理

故障指示器无需设定整定值，自动适应负荷电流和变电站出线保护定值，避免负荷波动大、合闸涌流情况下误动。
短路检测原理：
ü 动作的主要判据
1） 先有短路电流突变增量大于200A；
2） 随后开关跳闸，线路停电；
ü 具有反时限动作特性
动作曲线自动跟踪负荷电流大小。60ms≤ △t ≤3s
ü 动作后可自动返回；
具有停电闭锁的功能。保证重合闸时非故障支路的故障指示器不会误动作。有电流、电压15秒钟之后闭锁才能解除以及响应短路电流信号，指示短路故障；
接地检测原理：
ü 采用零序电流检测方法；
ü 出厂前设定好启动值，套在进出线电缆上，一旦发生接地故障，零序电流值超过设定的启动定值后就地显示，并把故障信息传送到工作主站。

2.4 装置的主要特点

n 高可靠性
所有元件均采用工业级芯片,防电磁屏蔽和线路板EMC设计，抗干扰能力强，EMC指标达到国家标准Ⅳ级。
n 超低功耗设计
该装置功耗极低，在无通信的情况下，对后备电源充电完成后，整机功耗不大于4W。
n 多种形式的供电方式
可有二种供电方式： CT取能供电或AC220V供电。供电方式可根据实际需要灵活配置。
n 后备电源模式
        采用超级电容作为后备电源，在装置掉电后可保证装置20分钟以上。
n 故障监测功能
可实现短路、接地故障检测功能。
n 灵活多样的通信方式
1） 支持通用无线分组业务（GPRS）通信。
2） 可扩充的其它网络通信。

3.技术数据

3.1 使用条件

n 户外使用时环境温度范围 -25℃~+70℃
n 户内使用时环境温度范围          -30℃~+70℃
n 相对湿度  5%~100%
n 大气压力       70kPa～106kPa
n 海拔高度   ≤2000m
n 环境温度最大变化率   1℃/min
n 最大绝对湿度     35g/m3

3.2故障指示器技术参数

1）遥信
n 故障指示器能可靠送出动作信号；
n 具有光纤通信的故障指示器能通过光纤数据口近距离传送信号（不小于20米）；
2）交流采样
n 电流一次输入标称值：630A 50Hz
n 电流采样范围：0--630A
n 采样精度：±5％
n 长期耐受电流：630A
n 短时耐受电流：40kA/4S
n 短路突变电流：≥200A   故障延时时间60mS≤T≤3S ；（可根据实际情况调节）
n 零序CT动作设定值：≥10A   故障延时时间T≥500mS；（可根据实际情况调节）
3）通信
n 基本配置：2个光纤口和一个测试口。负责故障状态、模拟量的传送和链路测试。
n 1个光纤口负责与二遥通信终端数据通信；另1个光纤口负责信号传送至显示面板
n 1个测试口，用于通信链路测试
n 指示灯告警显示可动作次数：≥4000次
n 连续闪光时间：≥2000小时
n 闪光时间间隔：≤5s
4）馈线故障检测灵敏度
n 短路故障检测灵敏度：自动适应负荷电流和变电站出线保护定值（突变电流大于200A，延时时间60mS≤T≤3S，重合间隔大于0.2S）；
n 接地故障检测灵敏度：零序电流大于整定值且持续时间大于整定值应可靠动作电源：指示器内置锂电池电源，不需要提供外部电源；
5）整机使用寿命
n 不小于10年；

3.3 通信终端技术参数

1）额定工作电源：
n DC18V-DC36V ，同时内置超级电容（12F/27V）作为备用电源，外来电源停电后能保证终端正常工作30分钟以上；
2）整机功耗
n 静态功耗<1W， 整机最大功耗：1.2W；
3）取电方式
n AC220V取电；单、双CT取电。
4）开入量
n 遥信输入：24路对应12条线路的故障(短路、接地)动作信号输入。
5）模拟量输入
n 遥测输入：来自故障指示器电流数据的光信号输入，单台装置输入为48路（12条线路每条4路）。
6） 通信
n 通信方式：串口RS232、RS485和以太网通信方式。
n 通信规约：IEC60870-5-101等；
n GPRS通信：主站定时分组巡检通信终端，获得现场电流数据。现场开关变位或发生线路故障时，通信终端主动上发数据报文；
n 装置预留标准RS232接口，方便现场维护、调试。
7）数据通信技术指标
n 光纤通信距离：20米以上；
n RS232通信数据速率：2400、4800、9600bps可选；
n RS485通信数据速率：2400、4800、9600bps可选。
8）使用寿命
n 可连续运行10年以上；
9）装置重量
n 7.5kg
机箱尺寸410*330*90mm；
顶部边沿两边分别探出15mm，前方探出15mm；
箱顶挂耳中心距离60mm；
    挂耳上边沿距离箱顶30mm；
挂耳孔直径11mm。

4.包装与运输

通信终端在发货之前已经经过校验、测试、配置和出厂检验，以备安装和现场调试，为确认运输过程没有损坏，接货时需要做如下检查：
1） 接货检查
接收货物在打开包装箱之前，对货运包装箱进行外部检查，若货运箱有明显损坏，做好损坏记录，并由货运代理签字。
2） 开箱
如果打开货运箱后，发现货物损坏，应向货运人声明，另外，运输用包装箱和包装材料应保存好，以备检查。
3） 外观检查
从货运箱内取出货物，对其附件进行外部检查，观察其外部是否有诸如凹痕、擦伤、变形、以及输出端连接器是否损坏等，如发现上述情况，应及时向货运人提出。
4） 标签
检查标签和随机资料，以确保型号规格是否合乎订货要求。
5） 装箱单
清点并检查装箱单所列项目，以确保齐全和无损坏。如有损坏，应向货运人提出。技术服务部门将提供维修或更换指导，如果必须寄回公司，应及时销售部联系。

 

5.安装调试

5.1 传感器及面板指示器安装

5.1.1面板指示器安装

面板指示器可安装在环网柜(配电柜、电缆分支箱等)前面板上，拆卸
主机须按下主机壳上的塑料弹片。
尺寸：96*48*80 mm    开孔尺寸：92*44 mm

5.1.2 短路故障传感器安装

短路电流传感器必须安装在电缆的单相分支上，安装时可直接
安装在被测电缆上，并进行紧固，防止滑动而造成脱落。安装(参见
图1)，拆卸(参见图2)。
 
 
 
 
 
 
 
图1 安装                                      图2拆卸

5.1.3 接地故障传感器安装

接地电流传感器安装时应注意需将电缆的三根导线包围起来，电缆的接地线必须回穿传
感器并紧固，防止滑动而造成脱落。(右图所示)

5.1.4传感器与主机的通信连接

传感器与主机均采用光纤连接，安装时应将光纤的两端分
别插入到传感器、主机的光纤接头上，旋紧接头使光纤不能拔出。
短路电流传感器和接地电流传感器上分别有两个光纤接头，
其中:
短路传感器标有“电流输出”字样的光纤接头为短路故障及电
流输出，连接到通信终端；“故障输出”字样的连接到面板主机（下
图所示）；
接地传感器标有“电流输出”字样的光纤接头为接地故障及电
流输出，连接到通信终端；“故障输出”字样的连接到面板主机（下
图所示）。
 
 
 
 
 
 
 
 
短路故障及电流传感器            接地故障及电流传感器
光纤有四种颜色,分别为红、绿、黄和黑。四种颜色的光纤分别接入主机对应四种颜色的光纤接头上。其中红、绿和黄是短路故障输入，黑为接地故障输入（参见下图）。
 
 
 
 
 
 
                         面板主机

 

5.2二遥故指终端的安装

5.2.1 安装方式及结构要求

1） 采用壁挂式安装；
2） 外形尺寸410mm×330mm×90mm；
3） 重量不大于8Kg；
4） 箱体材料采用不锈钢外壳；
5） 机箱预留模块防屏蔽罩；
6） 结构支持机柜前单开门方式，便于狭小空间的安装调试。
7） 箱体预留无线专网通信模块的安装位置，预留终端无线通信用的天线外露孔，确保信号不会被屏蔽。
8） 终端装置应与大地牢固连接。

5.2.2 传感器与故指终端的连接

每台故指终端最多可以监测6条线路。通过光纤线将第1条监测电缆线A、B、C三相上的短路传感器的“电流输出”端分别连接到通信终端的1-a、1-b、1-c，将接地传感器“电流输出”端通过光纤连接到1-0。第2至6条线路连接方式与第一条相同。
 
通信终端接收端子

5.3 安装注意事项

1） 光纤弯曲半径应大于10cm ；
2） 光纤应避免踩压；
3） 光纤切面应平齐；
4） 光纤插入固线螺帽后旋紧，防止脱落；
5） 通信终端电源线应从主机箱底部左侧线孔进入通信终端；
6） 各种数据线、光纤线应从主机箱底部右侧线孔进入通信终端；
7） 接地传感器安装时注意接地线要回穿传感器线卡。