架空线路故障在线监测系统技术规范.docx

1、架空线路故障在线监测系统技术规范配电架空线路故障定位及在线监测（控）系统技 术 规 范 书批准:审核:拟制:总贝u1本“规范书”明确了某城市供电公司10kV配电架空线路故障定位及在线监测 （控）系统的技术规范。2.本“技术规范书”与商务合同具有同等的法律效力。1.1系统概述配电线路传输距离远，支线多、大部分是架空线和电缆线，环境和气候 条件恶劣，外破、设备故障和雷电等自然灾害常常造成故障率较高。 一旦出现故障停电，首先给人民群众生活带来不便， 干扰了企业的正常生产经营；其次给供 电公司造成较大损失；再者一条线路距离较长，分支又多，呈网状结构，查找故 障，非常困难，浪费了大量的人力，物力。配电线

2、路故障定位及在线监测（控）系统主要用于中高压输配电线路上， 可 检测短路和接地故障并指示出来，可以实时监测线路的正常运行情况和故障发生 过程。该系统可以帮助电力运行人员实时了解线路上各监测点的电流、 电压、温度的变化情况，在线路出现短路、接地、过温等故障以后给出声光和短信报警， 告知调度人员进行远程操作以隔离故障和转移供电， 通知电力运行人员迅速赶赴 现场进行处理。主站SCADA系统除了显示线路故障电流途径和位置，还能显示线 路负荷电流、零序电流、线路对地电场、接地尖峰电流的变化情况并绘制历史曲 线图，用户根据需要还可以增加开关位置遥信采集、 开关遥控、远程无线抄表和无功补偿柜电容投切等功能。

3、故障定位及在线监测（控）系统还可以提供瞬时性短路故障、瞬时性和间歇 性接地故障的在线监测和预警功能，以及故障后事故分析和总结功能。1.2总体要求1.2.1当线路正常运行时：系统能够及时掌握线路运行情况，并将线路负 荷电流、首半波尖峰突变电流、线路对地电场等线路运行信息和太阳能 充电电压、电池电压等设备维护信息处理后发送至主站，在主站能够方 便地查询有关实时信息和历史数据。为及时掌握线路故障前的运行状态， 保证线路正常运行，避免事故发生，并为在线调整故障检测参数提供技 术手段。1.2.2当线路发生故障时：系统能够及时判断出短路、过流和接地故障点， 并将动作信号、短路动作电流、首半波尖峰电流、线路

4、对地电场、接地 动作电流等故障信息处理后发送至主站，在主站能购方便地查询有关历 史数据和故障信息。为方便快捷查找故障点，避免了事故进一步扩大。123 故障定位应准确，不应有误动和拒动。当误发或拒发动作信号时， 可在线调整数字故障指示器的故障检测参数，并通过主站收集到的故障 电流、电压历史曲线来辅助分析判断故障的位置。1.2.4 主站软件应运行可靠，使用简单，维护方便。125 现场设备采用太阳能电池板或开口 CT取电，运行稳定可靠。1.2.6实时运行数据（历史曲线）和故障信息（SOB己录）可以在电脑上查 询，也可以在手机上获悉故障定位信息，也可以在现场确认，整个系统 的运行应能够保持各方获得的信

5、息一致，并且符合实际情况。1.2.7根据用户需要，可以加装无线温度传感器，可以在线监测导线（接 头）的运行温度。1.3供货清单本期工程试点线路为岔口供电所 4条出线，其中变电所出口周家村 159 线安装1个监测点、小川153线安装了 2个监测点、深渡155线安装了 2个 监测点、岔口 154线安装了 8个监测点。另外，对于没有安装监测点的分支线路，建议安装不带远程通信的短路接地二合一故障指示器（LPK1-A型）。备注：1个监测点=若干个在线检测单元和1台远程通信终端。配电线路故障定位及在线监测（控）系统设备配置清单分类名称型号数量主站系统主站软件（SCADA/FA-WEBLPK-10001套主

6、站硬件（DELL 380MT主站短信猫（LPK-CM310UPS不间断电源（1kVA/2h）在线监测单元“四遥”数字故障指示器LPK2-A81只远程通信终端数据米集器（不带开关遥控、遥信）LPK-DCU113台数据米集器（带开关遥控、遥信）LPK-DCU3GPRSS讯 SIM 卡中国移动（包月20M流量）工业卡13SMS通讯SIM卡中国移动（包年200条短信）工业卡1主站静态IP供电公司服务器对外IP地址1DCU端口号:在供电公司服务器上开通1WEBS 口号:在供电公司服务器上开通1备注:1、 1台数据采集器标配39只“四遥”数字故障指示器，特殊场合可配 30只2、 如果线路平均负荷电流低于

7、30A,须将本地无线发射功率设置为11dbm此时,本地无线组网可靠通信距离（半径）为 3060米，空旷、没有无线干扰场合下可达60100米。3、 如果线路平均负荷电流高于 30A,可将本地无线发射功率设置为 20dbm此时, 本地无线组网可靠通信距离（半径）为 60100米，空旷、没有无线干扰场合下 可达100300米。4、 主站硬件根据在线监测（控）点的具体数量进行灵活配置。1.4标准和规范1.4.1除本技术规范书特别规定外，供应商所提供的设备均按下列标准和规定 进行设计、制造、检验和安装。1.4.2本技术规范书是参照以下标准制定的，投标的系统和设备符合本技术规 范的要求，本技术规范未作规定

8、的要求按照下述标准执行。ISO 国际标准化组织标准IEC 国际电子技术委员会标准ITU-T- 国际电信联盟标准IEEE美国电气电子工程师协会标准EIA 电子工业协会标准GB 中华人民共和国国家标准DL 中华人民共和国电力行业标准143 数字故障指示器符合如下标准要求：GB/T 11022 1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB311-83/683高压实验方法GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合GB11022-89高压开关设备通用技术条件配电线路故障指示器技术规范（2010年）科技部国家电力公司农电部、144 线路故障定位及在线监测（控）系统符合如下通信标准要求：1）

9、DL5003-91 电力系统调度自动化设计技术规程2） DL 5002-91 地区电网调度自动化设计技术规程3） DL/T 635-1997 县级电网调度自动化系统功能规范4） DL/T 789-2001 县级电网调度自动化系统实用化要求及验收5） DL/T814-2002 配网自动化系统功能规范6） DL/T721-2000 配网自动化系统远方终端7） 农网自动化及通信系统建设技术指导意见（试行）（2002年）国家电力公司农电部 农电2002-32号8）国家电网公司县城电网建设与改造技术导则力公司农电部、科技部（2003年） 国家电9） 配电系统自动化规划设计导则 中国电机工程学会城市供电专

10、业 委员会10） 10千伏配网自动化发展规划要点 国电公司发输电运营部11） 远动设备及系统-传输规约：第101篇基本远动任务配套标准 （IEC60870-5-101 规约）12）远动设备及系统-传输规约：第104篇采用标准传输文件集的IEC60870-5-101 网络访问（IEC60870-5-104 规约）13）配电线路故障指示器技术规范（2010年） 国家电力公司农电部、科技部1.5工作原理系统应采用以下原理工作，当线路发生故障时，线路中会流过稳态和暂 态故障电流并且线路电压会发生改变， 根据这些暂态现象可以判断该位置的 线路是否发生故障。1.5.1永久性相间短路故障检测判据线路发生相间

11、永久性短路时，相当于两个电源直接短接，变电站和故障 点连接的回路上会流过很大的电流，同时变电所的继电保护装置会按照速 断、过流定值启动保护，使得线路跳闸断电。永久性短路故障采用自适应负荷电流的过流突变判据时， 应有4个条件:（1） 线路正常运行（有电流，或有电压）超过 30秒钟（2） 线路中出现100A以上的突变电流，或者超过设定的短路故障检测参 数（标准的速断、过流定值）（3） 大电流持续时间不超过10秒钟，即0.02s TW 10S,AT为电流突 变时间（4） 10秒钟后线路处于停电（无流、无压）状态以上四个条件同时满足，数字故障指示器判断该位置的线路后出现永久 性或瞬时性短路故障。1.5

12、.2单相接地故障检测判据线路发生单相接地时，根据不同的接地条件（例如金属性接地、高阻接 地等），会出现多种复杂的暂态现象，包括出现线路对地的分布电容放电电 流、接地线路对地电压下降、接地线路出现 5次和7次等高次谐波增大，以 及该线路零序电流增大等。综合以上情况，架空线路的单相接地判据如下：（1）线路正常运行（有电流，或有电压）超过 30秒钟（2） 线路中有突然增大的杂散电容放电电流， 并超过设定的接地故障检测 参数（接地电流增量定值）（3） 接地线路电压降低，并超过设定的接地故障检测参数 （线路对地电场 下降比例、对地电场下降延时）（4） 接地线路依然处于供电（有电流）状态以上四个条件同时满

13、足时，数字故障指示器判断该位置后面有单相接地故 障。对于三相电缆线路，可以通过监测稳态零序电流大小来检测单相接地故 障，同时通过“捕捉”暂态零序突变电流的大小来辅助判断单相接地故障。三 相电缆接地故障判据为：（1） 零序电流速断或过流启动（两段式）： 060A/09.99S （在 线可设）；出厂默认参数为速断 10A/500ms过流5A/1S。（2） 暂态零序电流增量启动：0100A/0.013ms （在线可设），本 地不指示，只上报接地故障电流。出厂默认参数为零序暂态电流增量为 30A。1.5.3过流雷击、外破、线路瞬时故障等原因，造成线路瞬时过流跳闸，但又恢复 正常供电，没有造成永久短路。

14、 其故障判据与永久性故障判据一致。 瞬时性 故障动作以后，可以通过主站系统遥控复归，不必等到 24小时以后才定时复归。1.5.4瞬时性接地故障查找对于架空线路，通过数字故障指示器捕捉并主动上报瞬时性接地和间歇 性接地故障的首半波接地尖峰突变电流、线路对地电场，以便人工参与分析、 判断故障位置，及时排除隐患。对于电缆线路，通过数字故障指示器捕捉并主动上报瞬时性接地和间歇 性接地故障的暂态零序电流、电缆头对地电场，以便人工参与分析、判断故 障位置，及时排除隐患。1.6主站系统主站系统主要实现数据采集与控制 SCADA馈线自动化FA故障定位FLS 远程浏览WEB与其它系统（GIS等）接口功能。1.6

15、.1功能要求数据米集 数据处理（包括计算量的处理）控制和调节（可选）事件顺序记录（SOE及报警处理系统时钟和时钟同步（可选）网络拓扑和动态着色历史曲线故障信息实时检测和故障定位故障指示器的动作信号纠错和补漏无人值班短信通知权限管理通道监视与统计运行状况 WEB览（可选）故障通知和故障信息WE浏览（可选）运行数据和故障信息通过WE曲史查询（可选）向GIS系统转发“二遥”实时数据（可选）接收并执行GIS系统下发的遥控、遥调命令（可选）1.6.1主要性能161.1主站系统容量转发量 10000监测（控）点数量254161.2主站系统可靠性遥测合格率98%遥信准确率99%遥控正确率99.99 %遥调正

16、确率99.99 %161.3主站系统实时性（GPRSS信方式）遥测越限和遥信变位传送 5秒遥信量变化传送 10分钟遥测量变化传送 10分钟遥控命令响应时间 10秒故障定位响应时间 5分钟事故推画面时间 3秒调用画面响应时间 2秒画面自动刷新周期 5秒模拟量和数字量的召唤周期5分钟1.7数据采集器主要用于10kV配电线路，通过短距离无线跳频通信方式，实时采集附近100 米范围内安装的39只数字故障指示器的运行数据和故障信息（线路对地电场、 负荷电流、短路动作电流、首半波尖峰突变电流、接地动作电流、短路故障动作 标志、接地故障动作标志、稳态零序电流、暂态零序电流、电缆头温度等）以及 数据采集器本身

17、的运行状态（太阳能取电电压、电池电压等），然后将打包数据 通过GPRSS信方式发送到远程主站系统进行分析和处理。不带开关遥控的架空型数据采集器 LPK-DCU基本配置：20W太阳能板，或 40VA开口 CT或开关内置CT取电装置；7.2Ah/12V铅酸蓄电池；超低功耗 GPRS 和双向无线调频通信模块；管理周边 100米范围内330只LPK2-A “四遥”数 字故障指示器，相当于同时实现多达10条线路的故障定位和实时在线监测功能。带开关遥控的架空型数据采集器 LPK-DCU3基本配置：40W太阳能板、80VA 开口 CT或开关内置CT取电装置；7.2Ah/24V铅酸蓄电池组；超低功耗 GPRS

18、S 双向无线调频通信模块；管理周边 100米范围内330只LPK2-A双向无线通信 的“四遥”数字故障指示器。适用于任何户外电动开关须将手动或者220V交直 流储能电机改为DC24VS流电机,无须安装电源PT三相五柱信号PT、三相测 量和保护CT零序CT,而无论线路有电还是停电，都可以轻松实现开关的远程 【通过GPR舔口主站软件】、近距离500米范围内【通过RF无线模块】进行开关 遥控操作。相当于同时实现10条线路的故障定位和实时在线监测功能，以及两 台同杆架设开关的电机储能、开关遥控和遥信等配网自动化功能。1.7.1功能要求体积小，重量轻，带电装卸功耗低，采用太阳能电池板或开口 CT取电，带

19、后备电池，无太阳或停电以后RF和 GPR测在线7天通过无线跳频或GPR通信方式可在线设置参数遥控数字故障指示器翻牌/复归、指示灯点亮/熄灭防死机和少维护设计对上采用GPRSS信方式和标准101通信协议对下采用无线跳频通信方式，带CRC校验和数据加密的跳频协议可提供带开关位置遥信采集和开关遥控功能的数据采集器1.7.2主要性能电源：标配18V/20W太阳能电池板组件或40VA开口 CT取电装置电池：标配7.2Ah/12V松下铅酸蓄电池整机静态平均功耗：v 55mA/3.6V整机动态平均功耗：v 80mA/3.6V (RF和GPRS数据每分钟发送 一次时）遥测：电流精度为土 2%（ 100A额定电

20、流时）或者土 2A （电流小 于20A时）；电压线性度优于土 5%测温精度为土 1C（ -55150C）。遥控（可选）：4路3A/30VDC继电器空接点输出，AC2KV光电隔 离，带DC24V可控遥控电源和开关操作电源遥信（可选）：6路115mA/30VD（开关位置辅助接点输入，AC2KV 光电隔离，带DC24V可控遥信电源遥调：远程设置19只数字故障和数据采集器本身的参数通信频率（短距离无线）：420440MHz（出厂设置434M基频， 每个基频有64个独立调频信道，自动跳频），40kbps通信速率（双向），30300米通信距离可调（灌胶以后、双向通信，20dbm ）带数字故障指示器数量：3

21、9只（架空），可扩30只（电缆） 重量：v 5kg （不带开关遥信和遥控），25 kg （带开关遥信和遥 控）尺寸（高X宽X厚）：v 150mm 250mm 200rDCUJ不带开关 遥信和遥控）， 450X 300X 200m（ DCU3带开关遥信和遥控），设计寿命：8年以上（电池除外）环境温度：-25 C70 C环境湿度：595%防护等级：IP55EMC等级：土 8kV静电放电，土 4kV雷击浪涌（开口 CT取电时）1.8数字故障指示器用于10kV小电流接地系统，准确检测线路短路、接地故障并给出翻牌和 闪灯指示，可采集【或捕捉】到线路负荷电流、首半波接地尖峰电流、首半 波接地动作电流、线路

22、对地电场、稳态零序电流、暂态零序电流、电缆头对 地电场、电缆头温度等实时数据和故障信息。同时具备故障定位及在线监测（控）系统无线调频通信接口，为人工参与分析、判断单相接地故障点，实 现在线检测瞬时性短路、接地故障，在线监测亚健康运行状态，并可远程调 整短路和接地故障检测参数。1.8.1功能要求小体积和微功耗设计从高压导线小负荷电流开始取电检测相间短路故障检测小电流接地系统单相接地故障监测线路负荷电流、短路动作电流监测线路接地尖峰突变电流、接地动作电流监测线路对地电场，以判断线路是否带电、停电、断线、接地、 绝缘下降等隐患本地无线跳频通信，动作信号和故障动作电流主动上报 通过无线跳频通信，可在线

23、调整短路、接地故障检测参数 通过无线跳频通信，可在线校准电流精度本地翻牌、闪灯显示定时和遥控复归防死机和免维护设计 带电装卸输电线路导线测温（可扩）1.8.2技术参数电源：4.8Ah/3.6V长寿命一次性锂亚电池取电功率：50uA100mA/3.6V（对应一次负荷电流10A-600A） 静态平均功耗：50uA/3.6V动态平均功耗：80uA/3.6V （每分钟发送一次数据时） 电流精度：土 2% （负荷电流为100A时）或者土 2A （负荷电流小 于20A时）温度精度：-55150C, 土 1C（可选）线路对地电场精度：01023LSB线性度优于土 5% 通信频率（RF） : 420440MHz（ 64个独立信道自动跳频） ，通信距离动跳频）（RF : 30100m （灌胶以后、双向通信、11dBm自电压等级:任意（出厂前确定），出厂默认为 1035kV负荷电流:0 600A零序电流:0 60A导线直径:840mm（单相）；v 110m（三相）短时耐受电流：40kA/4S故障复位时间：24h（148h,可在线设置）可动作次数：不小于3000次环境温度:-25 C 70 r环境湿度:5 95%防护等级:IP65EMC等级：等电位安装，6级以上重量：不大于500g尺寸：不大于 75*150mm设计寿命：8年以上