线路智能故障定位系统(共18页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 线路故障定位系统目录专心-专注-专业1 概述配电系统因为分支线多而复杂，在中国发生短路故障时一般仅出口断路器跳闸，即使在主干线上用开关分段，也只能隔离有限的几段，要找出具体故障位置往往需耗费大量人力、物力和时间。小电流接地系统在发生单相接地故障时没有明显的电流变化特征作为接地故障的判据，查找该故障一直是一个世界性的难题。为了确定接地故障点所在的出线、分支和区段，该系统用可变负荷使故障线路上产生具有明显特征的电流信号作为接地故障判据。特征电流流经故障线路、接地故障点和大地返回信号源。挂在线路上的故障指示器检测到该电流信号后自动翻牌指示接地故障点所在的出线、分支和区段。

2、这种方式克服了现有产品准确度低的缺陷，部分解决了单相接地故障定位的难题。故障自动定位系统可以在配网故障发生后的几分钟内，利用安装在线路上的故障指示器检测出故障所在的区段，同时利用现代的通信技术将故障指示器的动作信息收集到监控中心，经过网络拓扑计算出故障点，然后将故障点在监控系统画面上显示出故障的具体位置，并且将该信息以短消息的方式发送给相关运行人员，便于其赶赴现场，尽快处理事故，提高供电可靠性。2 系统范围配电网故障定位系统使用范围为：供电公司的配网运行部门、抢修管理部门和调度部门。2.1 设计目标本系统设计目标是帮助生产一线工作人员快速确定配电线路故障的位置， 把人员从过去漫无目的的逐杆查找

3、中解放出来， 同时与现有的应急指挥系统相结合，极大的提高故障查找和处理效率，提高供电可靠性。2.2 简要描述系统的主要功能是：当线路发生短路或单相接地故障后，安装在线路上和开关柜内的相应故障指示器动作，给出报警信息，运行人员沿着线路查找给出报警信息的故障指示器，找到最后一个报警的故障指示器时就查到了故障区段，从而大大缩短查找故障的时间，降低查找故障的盲目性。将该系统与通信和计算机技术相结合构成故障自动定位系统。可以在配网故障发生后的几分钟内，利用安装在线路上的故障指示器检测出故障，同时利用现代的通信技术将故障指示器的动作信息收集到监控中心，经过网络拓扑自动计算出故障所在的区段，可以使得调度人员

4、按照路程最短原则对运行维护人员进行调度，使维修人员在故障发生后最短时间内赶到现场，进一步缩短故障响应时间，避免了故障范围进一步扩大。2.3 设计原则先进性原则： 可直接定位到故障区段，可与配电自动化系统相结合。系统采用现代数字信号处理技术、微功耗单片机技术和现代的通信技术，使其具有先进的物质基础。而且国内目前很多地方还在大量的安装纯短路的故障指示器，这些指示器必然在不久的将来会被淘汰，而且无法与通信系统连接，如果从一开始就将其定位在检测接地和短路故障，而且预留与通信系统相连接的接口，必然使我们走在国内电力行业的前列。可靠性原则：在线检测，不受空间干扰影响，不受系统本身结构、运行状态的变化和接地

5、电阻的影响。所有设备均经过严格的电磁兼容性测试，硬件设备采用多级防死机和抗干扰措施，软件系统充分考虑数据的完整性和兼容性安全性原则：有消弧线圈的可变负荷接在中性点、平时不工作、不承受高压，信号功率小、无谐波，对系统运行无影响。故障指示器采用绝缘操作杆带电安装在线路上，不用停电，不会给系统造成影响。数据转发站采用太阳能供电，与一次线路设备没有直接电气连接，不会对系统造成危害。与电力应急指挥系统接口后，只给该系统提供故障点信息，信息数据量很小，不会给其造成数据拥挤、判断错误等问题。实用性原则：指示器可批量安装适合推广，无附加投资。整个系统主要针对线路故障快速查找而设计，没有华丽的外表和附属设备，经

6、济实用。渐进性原则：系统的投资可以分阶段、分步骤的完成，每完成一个阶段的工作，即可享受该阶段的性能和功能，这样可以使系统由简到繁，由初级到高级一步一步来完成，避免投资浪费。开放性原则：系统基于开放式的系统结构和标准化的设计模式，系统的协议、数据库操作、产品的集成和开发工具都会遵循业界的主流标准，确保与现有应急指挥系统和其它电力自动化系统的平滑过渡和无缝连接，充分体现系统全面的开放性。扩展性原则：系统硬件组合方式多样，功能配置灵活，具有强大的“组态”功能；模块化和层次化的软件设计模式会使得系统可方便地进行升级和外部扩展，不断满足用户的个性化需求。易用性原则：故障指示器的拆装均采用带电作业，不需要

7、停电，可变负荷可以安装在线路上的配电变压器附近，缩小了停电范围。系统软件设计采用基于人性化的图形操作界面，简洁、友好、直观，用户易学易用。2.4 故障指示器设计原则当指示器处在从变电站出口到故障点构成的供电通路上时，应翻牌指示，同时给出闪光报警，便于全天候观察。指示器尽可能采用微处理器技术进行逻辑处理，以提高设备的可扩展性和适应性。考虑到现场70%的故障属于单相接地故障，因此指示器应能同时检测单相接地和短路故障。2.4.1 短路故障检测原则短路故障检测应采用识别短路故障特征的方法，使其具有自适应功能，不用设置短路过流定值，同一个故障指示器可以在所有的线路上使用，从而便于生产、库存和使用。能够防

8、止合闸时线路涌流或线路倒送电造成指示器误动。能够防止由于同杆架设或附近有高压线导致指示器拒动。2.4.2 单相接地检测原则能够利用现有的变电站接地选线的研究成果，总结现场运行经验，充分考虑在线路上检测各种电气量与变电站检测这些电气量结果的差异，运用现代的数字信号处理技术，使得基于故障指示器的检测小电流接地系统单相接地故障的准确率有一个很大的提高。探索新的检测单相接地故障的方法，使得检测准确率更高，更可靠，系统安装使用更方便。2.4.3 通信系统原则故障指示器的对外通信应采用低功耗、短距离的模式，调制方式和频段选择应具有较强的抗干扰能力，能够经受住系统发生故障时产生的强烈的电磁干扰而发生数据传输

9、错误或失败。现场安装点与主站之间的数据通信宜采用现成的通信网络或通道，避免重复建设和通道维护成本升高。2.5 系统原理FD：Fault Detector 故障探头ST：数据转发站GBS：GSM Base Station 短消息接收总站配电线路故障定位系统采用两种通讯技术：1）GSM；2）。整个系统的工作原理简述如下：故障探头FD安装在各线路分支处的分支线上，系统出现短路故障时，FD检测到短路故障电流流过，通过短距离无线发送系统，将动作信号传送给相隔520m的数据转发站。当线路上任何一点发生单相接地故障时，可变负荷使故障线路中产生特殊的脉冲工频信号，FD检测流过本线路的特定信号时翻牌指示，并向相

10、应数据转发站发送无线信息。数据转发站安装在线路的分支处（对于较长的主干线，也可以适当安装几组），最多可以接收9只FD（分别在三个分支的9相线路上）发送过来的动作信息。数据转发站在收到动作信息后，将动作分支的FD地址信息通过短消息发送给中心站。中心站接收到数据转发站发来的信息后，进行初步处理分析，可就地显示地址信息并保存，同时将该信息以RS232（或者）的方式送给监控主站。监控主站得到这些动作信息后，进行网络拓扑计算分析，与地理信息系统相结合进行故障定位，可以直接显示出故障点地理位置信息，并在地理背景上显示出来，同时监控主站将定位信息送给中心站，中心站以中文短消息的方式发送给事先设定好的相关人员

11、的手机。运行维修人员根据这些信息可以直接到故障点排除故障。l 技术的特点：自从马可尼发明无线电以来，无线通信技术一直向着不断提高数据速率和传输距离的方向发展。例如：广域网范围内的第三代移动通信网络（3G）目的在于提供多媒体无线服务，局域网范围内的标准从IEEE802.11的1Mbit/s到IEEE802.11g的54Mbit/s的数据速率。而当前得到广泛研究的技术则致力于提供一种廉价的固定、便携或者移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线通信技术。这种无线通信技术具有如下特点： 功耗低：工作模式情况下，技术传输速率低，传输数据量很小，因此信号的收发时间很短，其次在非工作模式时，节点处于

12、休眠模式。设备搜索时延一般为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。由于工作时间较短、收发信息功耗较低且采用了休眠模式，使得节点非常省电，节点的电池工作时间可以长达6个月到2年左右。同时，由于电池时间取决于很多因素，例如：电池种类、容量和应用场合，技术在协议上对电池使用也作了优化。对于典型应用，碱性电池可以使用数年，对于某些工作时间和总时间（工作时间+休眠时间）之比小于1%的情况，电池的寿命甚至可以超过10年。 数据传输可靠：的媒体接入控制层（MAC层）采用talk-when-ready的碰撞避免机制。在这种完全确认的数据传输机制下，当有数据传送需求时则立刻传送，发送

13、的每个数据包都必须等待接收方的确认信息，并进行确认信息回复，若没有得到确认信息的回复就表示发生了碰撞，将再传一次，采用这种方法可以提高系统信息传输的可靠性。同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。同时针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和休眠状态激活的时延都非常短。 网络容量大：低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。定义了两种器件：全功能器件（FFD）和简化功能器件（RFD）。对全功能器件，要求它支持所有的49个基本参数。而对简化功能器件，在最小配置时只要求它支持38个基本参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话，可以按3

14、种方式工作，分别为：个域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话，仅用于非常简单的应用。一个的网络最多包括有255个网路节点，其中一个是主控（Master）设备，其余则是从属（Slave）设备。若是通过网络协调器（Network Coordinator），整个网络最多可以支持超过64000个网路节点，再加上各个Network Coordinator可互相连接，整个网络节点的数目将十分可观。 兼容性：技术与现有的控制网络标准无缝集成。通过网络协调器（Coordinator）自动建立网络，采用载波侦听/冲突检测（CSMA-CA）方式进行信道接入。为了可靠传递，还提供全握手协议。

15、安全性：提供了数据完整性检查和鉴权功能，在数据传输中提供了三级安全性。第一级实际是无安全方式，对于某种应用，如果安全并不重要或者上层已经提供足够的安全保护，器件就可以选择这种方式来转移数据。对于第二级安全级别，器件可以使用接入控制清单（ACL）来防止非法器件获取数据，在这一级不采取加密措施。第三级安全级别在数据转移中采用属于高级加密标准（AES）的对称密码。AES可以用来保护数据净荷和防止攻击者冒充合法器件。 实现成本低：模块的初始成本估计在6美元左右，很快就能降到1.5-2.5美元，且协议免专利费用。目前低速低功率的UWB芯片组的价格至少为20美元。而的价格目标仅为几美分。 (802.15.

16、4)标准与的其他无线标准（如和）是互为补充的。例如，802.11面向基础设施，蓝牙面向移动电话，而802.15.4是面向网络的，它的明显特点是低速率、低功耗、低成本、自配置和拓扑灵活，主要支持其他标准不适用的低速率应用。它不仅打开了大量新应用之门，而且还能给许多现有的应用增加价值。通过各种非常简单的器件就能够联网，802.15.4作为一个全球标准，为我们实现无所不在的网络创造了条件。还可能提出第三种物理层，但这是一个长远目标，至今尚未标准化。的主要优点是功耗比802.15.4还低，允许器件不用电池。有人预测，网状网最终将由“智能尘粒”组成，是一种精微无线电，它通过纳米技术风车或光电池产生能量。

17、网状网的应用潜力很大，美国军方已经在测试在遥测方面的应用，现在主要问题是成本，目前低速低功率的芯片组的价格至少为美元，而的价格目标仅为几美分。3 系统组成3.1 故障指示器在线路发生故障时，故障分支上的FD在故障后将被触发，给出红色翻牌显示，同时将其数字编码信号通过短距离无线发射单元，以无线电波的方式发送给附近的数据转发站，通讯距离在520m之间。故障探头FD的短路检测部分根据短路电流的特征，通过电磁感应方法测量线路中的电流突变及持续时间判断故障。因而它是一种适应负荷电流变化，只与故障时短路电流分量有关的故障检测装置，它的判据比较全面，可以大大减少误动作的可能性。单相接地故障发生时，装在变电站

18、内的可变负荷检测到3U0升高后，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FD检测流过本线路的特定信号，若满足故障特征则FD起动，给出红色显示，同时发出一无线编码信息。3.2 数据转发站架空型数据转发站一般安装在线路分支点处，它能接收三个分支共9个FD的编码信息，它与FD的关系是1只对9只为一组。电缆型的数据转发站一般安装在开闭所或环网柜内，采用线路取能的方式工作，与各个出线上的故障指示器通过无线进行数据交换（国内唯一用此技术）。数据转发站收到的动作信息通过处理后，经过地址编码和时序控制，由一个GSM数据传输装置以短消息的方式发送给中心站。第一代架空型的数据转发站装在一个铁箱内

19、，由太阳能电池供电，太阳能电池同时给蓄电池充电。在夜晚或阴雨天气时，由蓄电池供电。蓄电池在充足电后的情况下，可以维持子站连续20天工作而不需补充能量。第二代架空型数据转发站可以直接挂在线路上，通过线路取能。3.3 中心站中心站主要是接收数据转发站发来的短消息，并对数据进行处理，最后将数据送往相关设备。中心站本身带有LCD显示及两个操作键，可通过LCD及操作键，直接查询故障线路信息，及在必要时清除内存等；在接收到故障信息后还可以给出音响报警。 采用32位高性能微处理器，主频88MHz uC/OS-II实时嵌入式多任务操作系统，使系统具有较强的信息处理能力和事件响应能力 4个光隔离串口，一个10M

20、以太网口，便于与其他系统互连 GSM通信盒 具有两级软硬件看门狗，确保系统工作稳定3.4 主站软件故障定位系统的主站软件系统的主要作用是搜集中心站传送的地址信息，对其进行纠错、校正后，通过拓扑分析和计算找出故障位置及故障通路，最终可以显示在GIS的地理背景上。故障定位系统以地理信息系统GIS为图形支撑平台，既可以单独运行，也可以作为DMS的一个高级应用与SCADA系统集成。系统的核心算法（如拓扑分析、故障查找、纠错和补漏）是采用组件技术实现的，GIS平台采用了MapObjects 2.4组件。除了基本的GIS功能，如显示、放大缩小和漫游等，本系统在GIS平台上实现了如下特有的功能：（1）以不同

21、的颜色显示故障通路；（2）不断闪烁故障支路直至调度员清除；（3）以不同的颜色显示动作不正确的故障指示器以提醒调度员；（4）保存、打印故障信息以便故障重演和分析。其逻辑构架如下：4 技术说明4.1 可变负荷法单相接地检测技术简介为了确定小电流接地系统接地故障点所在的出线、分支和区段，该系统用可变负荷使故障线路上的负荷电流叠加一个具有明显特征的电流信号作为接地故障判据，特征电流流经故障线路、接地故障点和大地返回可变负荷。挂在线路上的故障指示器检测到该电流信号后自动翻牌，从而指示出接地故障点所在的出线、分支和区段。这种方式克服了现有产品准确度低的缺陷，解决了单相接地故障定位的难题。当可变负荷检测到开

22、口三角电压升高到设定值（或者准电子PT检测到接地故障发生）并持续5秒钟后，控制内部的高压交流接触器工作，使得故障线路上产生具有特殊特征的电流信号。具体原理如下：主变接地点可变负荷故障指示器接地故障点AC220VLN78变电站PT654123CBAN故障指示正常指示 ABC可变负荷电流该系统具有很高的安全性，可变负荷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），可变负荷在系统正常运行时与一次线路完全隔离。同时由于可变负荷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。由于可变负荷使故障线路上流过具有明显特征的电流信号，

23、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，检测准确率很高。对于有消弧线圈的系统，由于接地变压器的存在，使得可变负荷可以通过接地变压器“制造”的中性点来接入系统，当有接地故障发生时，Z型接线方式的接地变压器的零序阻抗很小，零序电压驱动可变负荷内部的高压电阻使系统产生附加电流信号，该信号流经故障线路和故障点，线路上的故障检测装置检测到该信号后，即可准确的检测出故障。具体的接线方式如下：可变负荷3U0消弧线圈接地变压器4.2 准电子PT简介可变负荷有时安装在变电站比较困难，而且安装时影响停电范围比较大，有时会要求将其安装在线

24、路上的某个配电变压器附近。而配电变压器附近无PT可用，安装另一个户外PT会导致系统有第二个接地点，在系统中是不允许的。为此采用分布电容构成一个准电子PT来检测三相对地电压。 准电子PT的简化物理模型如下图： Ux高压电极CxCoRxRo图中的高压电极是可变负荷中的三相高压端，准电子PT内部的取样电极与高压电极之间的分布电容构成取样电容Cx，其值约在80pF左右，取样电极与可变负荷的机箱之间的分布电容构成接地电容Co，其值在1pF左右。Rx为取样电极与高压电极之间绝缘介质的体电阻，Ro为取样电极与机箱之间的空气绝缘电阻。Rx为取样电极与高压电极之间绝缘介质选用电阻率很高的聚四氟乙烯（1019Wc

25、m），Rx约为1000MW，远远的大于Cx的容抗（40MW）。同样Ro也远远大于Co的容抗，因此分布电阻的影响可以暂时不考虑。则取样电压Ux：由此可见，Ux与所在高压电极的对地电压成正比，因此可以利用检测到的Ux来检测每个相的对地电压。Ux信号的内阻比较高，很难被直接用来采样计算，准电子PT的处理电路如下图：Ux限幅滤波信号放大A/D信号处理光电输出限幅滤波电路防止外部操作过电压或雷电过电压对内部处理电路的破坏，同时滤除一些电压谐波，该信号被送入高输入阻抗放大器进行放大和阻抗变换，放大后的信号送给单片机的A/D转换器转换成数字信号，同时进行傅立叶变换，计算出有效值，该有效值就代表了此时该高压电

26、极的对地电压。只所以称其为准电子PT，是因为上面测到的电压值受外部环境的影响。Co受空气的湿度、压强等因素的影响，导致测量结果会出现偏差，但是，我们利用该信号判断单相接地故障是否发生并不是计算绝对值，而是判断相对值，同时利用单相接地发生时三相电压变化的特征（接地相电压下降，其他两个健全相电压上升）来判断单相接地发生和故障相，因此这种影响并不会影响我们的判断。有了准电子PT，可变负荷原则上可以装在线路上的任何位置，这样有些不好在变电站安装的可以直接安装在线路上的某个配电变压器附近。4.3 无源法检测单相接地故障原理简介在小电流接地系统中单相接地的选线和定位一直是当前困扰配电网运行的技术难点，准确

27、的选择接地线路，查找发生单相接地的区段，可以避免对非故障线路不必要的倒闸操作，保持供电的连续性。为此国内外科研人员不断的研究这个课题，并且有许多相应的产品在电网中运行。目前国内有多家公司研制和生产接地短路故障二合一的故障指示器，指示单相接地和短路故障，通过观察故障指示器状态的变化来查找故障区段。这些故障指示器检测单相接地的原理主要有下面几种： 5次谐波法检测线路电流的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。检测5次谐波电流的变化进行单相接地故障的检测是一种比较普遍采用的方法。其工作原理是依据：当小电流接地电网中发生单相接地故障时，系统中含有铁芯的设备，由于三

28、相电压不平衡，使得其进入磁饱和状态（磁化曲线在非线性区），尤其是电压互感器等设备，这样就会有大量谐波分量产生，其中以奇次谐波分量较为突出。在中性点谐振接地的系统中（中性点经消弧线圈接地），由于零序阻抗趋于无穷大，当发生单相接地故障时，3次谐波与3次谐波的整倍数的高次谐波很难通过，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。尽管理论上5次谐波在单相接地时有非常明显的变化，但在实际运行中却不尽然，如我们在不同电网，不同接地方式的63次接地试验中对5次谐波电流在接地前后的变化进行的录波发现：单相接地后故障出线的故障相5次谐波电流增加

29、的比例为46.65%，5次谐波电流几乎没有变化的比例为41.6%，而反而减少的比例为11.75%。另外还有一些在发生单相接地故障后，故障出线的故障相5次谐波电流增加，同时非故障出线的故障相5次谐波电流也增加的现象，甚至还有单相接地后故障出线的故障相5次谐波电流没有增加，而非故障出线的故障相5次谐波电流反而增加的现象。可以看出，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，再加上目前系统使用的磁性元件为了增加可靠性，均采用大的磁饱和裕度，导致接地发生时磁饱和现象明显减少，5次谐波分量增加的成份也就越来越少，检测的准确性也就很小。如飞举公司等制造的故障指示器就是依据该原理，在海宁局基本不

30、动。 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。在发生单相接地的瞬间，故障相的对地电容会对接地点放电，从而产生一个放电的电流脉冲，该放电脉冲具有以下特点：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；在变电站接地选线中，可以采集所有出线的暂态

31、电容电流幅值进行比较，幅值最大的就是接地故障线路。而在故障指示器中使用该原理时，由于无法测到其它线路的暂态电容电流幅值，因此无法比较，所以目前这些厂家均设定一个固定的阈值，当电容电流脉冲的幅值大于该阈值时(同时对地电压下降3kV)，则认为发生接地故障，翻牌显示。这样一来，阈值的确定很重要，阈值选的过大，则在小的系统如农网、供电半径比较小的城网、接地电阻大(如300欧)时，均不能动作，阈值选的过小，则故障下方的电容对地放电电流或非故障线路的电容对地放电电流幅值就有可能超过该阈值，导致故障下方的或非故障线路的故障指示器误动。实际上，该阈值与线路结构、电缆多少、接地电阻大小、接地点离变电站的远近等均

32、有关系，几乎无法确定，而且不同系统均有不同阈值，系统发生变化时，阈值要跟着变化才能保证检测的准确性。为了解决该问题，这些厂家把目前一些线路参数进行综合，取一个平均值作为阈值。该阈值很难适合所有线路，也很难适合某条线路的所有种类的接地情况，因此这种故障指示器检测故障的准确性无法保证。厂家在推销时也说：如果要检测的很准确，需要提供安装线路的详细参数，或者只建议用户将故障指示器安装在分支侧等下方电容电流较小的地方。实际上，就算提供给厂家系统参数，由于不同故障点使得不同线路和线路上不同位置的电容电流脉冲幅值也不同，导致该阈值也很难确定。 首半波法这种方法基于的原理也是单相接地故障发生在相电压接近最大值

33、瞬间这一假设来检测的，于是在发生单相接地的瞬间，故障相的对地电容会对接地点放电，从而产生一个放电的电流脉冲，与电容电流脉冲幅值法不同的是，该方法不是比较幅值大小，而是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同相，同时导线对地电压降低，则判断线路发生接地。与电容电流脉冲幅值法相比，这种方法不需要设定阈值，而且对于任何结构的供电网络来说，当发生单相接地故障时，故障区段的电容电流首半波与接地瞬间的电压同相，而非故障线路和故障下方的电容电流首半波与接地瞬间的电压反相，这个规律对任何方式的接地故障也适用，因此用该原理检测单相接地的准确性会大大提高

34、。如果说电容电流脉冲幅值法属于标量检测法，则首半波法属于矢量检测法，其信息量比电容电流脉冲幅值法要多，因此检测准确性也高，适用范围也广，但矢量法是有方向性的，即这种故障指示器安装时有方向性(电容电流脉冲幅值法无方向性要求)，一般要求指示器检测到的负荷电流与线路电压的方向相同，如果相反，则上面的规律要反过来。因此这种指示器很难在环网供电的系统(会倒负荷)中使用。而且利用模拟电路提取脉冲电流时，对器件的参数有严格的要求，否则会使得提取的脉冲相位发生变化，或者负荷电流过大而提取不出来脉冲，尤其是温度变化对电容、电阻等器件参数的影响均会影响脉冲的检测。但与电容电流脉冲幅值法相比，这种方法的准确性和实用

35、性要好的多，关键是要解决好方向问题和温度对脉冲提取电路的影响问题。我们的无源法故障指示器也采用该原理，但不同的是我们通过运用微计算机技术和现代的数字信号处理技术解决了该方法存在的两个问题，该技术目前属于国内外首创。为了解决方向性问题，我们利用微计算机不断采样负荷电流和线路电压波形，计算两者之间的相位关系，当其同相时，计算机按照正常的判断逻辑来判断是否有故障发生，当其反向时，计算机按照反向的逻辑来判断是否有故障发生，我们称之为方向自适应功能，这样使得我们的故障指示器在安装时没有方向性的要求，也可以适用于环网供电的系统。这种“没有方向性的要求”与电容电流脉冲幅值法的“没有方向性的要求”有着质的差别

36、。为了解决温度对脉冲提取电路的影响问题，我们采用12位A/D对电流波形进行高速采样，然后利用现代的数字信号处理技术(小波变换)对波形进行处理，从而很好的提取出接地电流脉冲，这种方法不但解决了温度对脉冲提取影响的问题，而且由于小波变换在学术界有数学显微镜的美称，它能够从非常大的负荷电流中提取出微弱的接地电流脉冲来，使得我们的故障指示还器具有很高的灵敏度。4.4 主站系统功能简介故障定位系统的软件系统的主要作用是搜集中心站传送的地址信息，对其进行纠错、校正后，通过拓扑分析和计算找出故障位置，最终显示在GIS的地理背景上。主要功能包括：4.4.1 故障信息和网络拓扑数据的实时搜集故障定位系统在收集故

37、障信息和网络拓扑数据时，要遵循以下两个基本原则：1) 故障信息的完整性原则一般来讲，各故障信息到达通讯主站的时间是不同步的，在一个采样周期内采集到的故障信息很可能是不完整的。因此，该系统假定：如果在若干个周期内没有新的故障信息到达，则故障信息已经搜集完整。这样，即使在系统发生多重故障时，也能够保证故障信息的完整性。2) 故障信息和网络拓扑数据的一致性原则由于故障信息和开关动作到达中心站的时间也是不同步的，而故障定位是以故障前的网络拓扑状态为基础的。因此，系统在实时数据采集时随时保留故障前的开关状态，待搜集到完整的故障信息时，才进行网络拓扑分析。4.4.2 故障通路和故障点的查找故障通路和故障点

38、的确定是故障定位系统主站软件的核心。首先，输入故障前网络的开关状态和故障信息，调用拓扑分析程序，从网络中提取各条馈线包含的支路，并按照宽度优先法扩展支路的次序将其保存在一个双向链表中。接着，对每条馈线，从线路末端开始查找出第一个判断为正确指示的故障点，对应的支路即为故障点。4.4.3 纠错和补漏中心站在采集故障指示器动作信息时，偶尔会出现误报和漏报，因此，纠错和补漏是故障定位系统的一个必不可少的组成部分。本系统设计了一个智能纠错模块，它在网络拓扑分析过程中，不但可以有效地滤除错报的故障信息，而且可以自动填补漏报的故障信息。4.4.4 GIS支撑平台故障定位系统以地理信息系统GIS为图形支撑平台

39、，既可以单独运行，也可以作为DMS的一个高级应用与SCADA系统集成。系统的核心算法（如拓扑分析、故障查找、纠错和补漏）是采用组件技术实现的，GIS平台采用了B/S架构的图形化界面。除了基本的GIS功能，如显示、放大缩小和漫游等，本系统在GIS平台上实现了如下特有的功能：1) 以不同的颜色显示故障通路；2) 不断闪烁故障支路直至调度员清除；3) 以不同的颜色显示动作不正确的故障检测装置提醒调度员；4) 保存、打印故障信息以便故障重演和分析。5 主要技术参数5.1 无源法指示器参数1. 系统电压等级：635kV；2. 适用导线直径：架空型2000次；7. 重量：0.4kg；8. 最小工作电流：0

40、安；9. 指示器静态功耗：不大于20w；10. 指示器电气寿命：高能锂电池，可以保证8年使用；11. 额定短时耐受电流：大于20KA/2s；12. 无源故障指示器的安装没有方向性的要求，可以用在环网供电的线路；13. 采用上电闭锁躲过正常送电出现的涌流现象。5.2 故障查找准确率参数1、 无源法指示器短路故障准确率不低于98%；2、 无源法指示器接地故障准确率不低于90%。5.3 运行稳定性参数1、 采用进口弹簧丝制作卡线簧，安装结实，不会出现沿线滑动现象，不会损伤导线表层；2、 单个指示器可稳定运行8年，2年内总体故障率不得超过5%；3、 采用多种软硬件措施防止电磁干扰导致的误动与拒动；4、 采用A/D采用和数字信号处理技术，从而消除温度对指示器监测结果的影响；5、 谐波不影响指示器准确指示；6、 采用环氧树脂灌封，防雨防潮；7、 采用多种硬软件措施防止雷电干扰。6 售后服务1. 产品保修：产品保修时间为两年，发生故障直接退换；2. 产品响应时间：设备故障到达现场时间小于一天；3. 产品升级：所售产品有新的版本或新的技术，可免费升级。4. 产品联系电话