电力企业回路断线故障点定位工具

电力企业回路断线故障点定位工具

徐昊南,朱思译,张尧

云南电网有限责任公司曲靖供电局 云南 655000

摘要：本文介绍了一种回路断线故障点定位工具，可以对断路器的运行状态进行实时监测，实现断路器断线故障点的定位。摘要：断线故障点定位工具是一种可以实时监测回路断线故障点并进行定位报警的工具。本文介绍了一种基于电力行业常用设备（断路器、隔离开关、开关柜等）回路断线故障点定位工具。电力行业的断路器常被作为生产设备的故障信息采集设备，但是当断路器发生故障时，不仅会给生产设备正常运行带来影响和损失，还会给生产人员留下不好且不安全的印象[1]。

关键词：电力工程；回路断线；工具设计

引言：当前，国内对电力设备、线路、装置的管理工作普遍停留在人工巡检的状态，设备状态的实时监测及运行状况的管理工作比较薄弱。断路器、隔离开关、开关柜等断路器都属于电气化设备中的重要组成部分，其正常运行对于电力设备的安全运行具有重要意义。

一、引言

目前在实际运用中，断路器发生故障时不能及时检测到故障位置并进行报警定位，导致故障处理工作不及时或处理不及时会给生产人员带来不安全隐患。因此要实现电力设备故障检测与定位问题（简称“断路器定位”问题）快速准确地找到故障位置并对故障进行有效处理非常重要。本文介绍了一种基于断路器的故障定位工具，该工具基于回路断线故障定位（简称“断线故障定位”问题）原理及解决方法可以实现在断路器运行状态下快速检测到故障点并进行回路断线故障点定位报警，且保证断路器处于正常控制位置；并且该工具可以实现回路断线故障定位报警功能；同时能够实现断路器断线故障定位报警功能模块之间信息互联互通、实时监测与报警管理功能模块之间信息共享与数据交换功能。

1、系统构成

本工具由信号处理模块、信息交换模块、故障检测模块、运行控制模块组成，其中信号处理模块负责通过对终端信息的处理实现对断路器以及绝缘子的监测，并能够对其运行状态进行数据采集；信息交换模块负责进行数据交换、向终端提供与监控端实时交互信息以及将监控端反馈回路断线故障位置或定位相关的数据传输给监控端，进而实现对终端的动态控制。

(1)信号处理模块用于收集信号，通过信号。

(2)信息交换模块用于将不同类型的信号交换到不同的通讯接口进行数据交换;

(3)故障检测模块用来对信号处理模块输出的信号进行检查、判断和分析来判断信号到底是什么。

(4)运行控制模块通过使用模拟量控制回路断线故障位置和定位，以确保控制系统处于正常运行状态。

2、断路器故障定位原理

断路器可以分为两类：非接触式控制断路器和接触型断路器，根据所检测到的信号进行分析和判断，将其定位到故障位置，在断路器上安装一个或多个检测仪器和指示灯。通过设备运行状态采集断路术设备运行状态信息并上传至控制中心，然后将该信息传送至监控中心，再根据其反馈数据对设备状态信息进行分析判断，从而实现对设备故障的判断及定位。对于非接触式控制类的非接触式电子电气装置（非接触式断路器）在无操作状态下一般采用电子触点检测法进行故障定位。电子触点检测法包括直接法和间接法两大类。直接法适用于电子电气装置的控制信号检测；间接法适用于与接触元件有关的非接触式电气装置故障类型的检测。

3、断路器断线故障定位报警功能模块应用说明

断路器断线故障位报警功能模块是基于断路器断线故障检测定位原理，通过与断路器断线故障定位报警功能模块通信实现对断路器的断线故障检测和监测信号的报警信息获取，同时保证断路器处于正负极控制位置。该功能模块分为两部分：第一部分为断路器断线故障定位报警功能模块；第二部分为实时监测与报警管理功能模块。在实际应用中，为实现“自动”定位技术，需要通过软件对断路器分合闸、隔离开关合闸、断路器分接闸等四种状态的运行情况进行实时监测，通过设置不同的采样频率将四种状态信号混合到一起并对其对应的测量值进行分析后形成断线故障点数据采集表。该表单首先需存储断路器当前的运行速度、电流等信息；然后通过软件对该表单中所采集到的各时间段数据进行分析判断，并给出相应故障位置显示。

4、单元控制模块

单元控制模块化结构，根据不同的管理需求，为工控平台提供多种接口。其与工控平台进行通信时，可以通过相应的接口实现在工控平台上进行控制。为方便实现不同应用场景下的控制，其各参数采用一定方式显示，为单元控制模块实现的各项基本控制要求，各参数设置的目的为控制单元中其他参数值的运行状态（包括异常状态）并将各项参数结果上传至工控平台中[2]。

5、数据预处理

数据预处理是工具主要功能模块中的重要组成部分。首先，对工具中运行状态数值进行处理，使工具的运行状态值和待机状态值符合当前技术规范的要求，为后续数据处理提供参考依据。如下示：其中, A为当前运行状态数值, B为待机状态数值, C为电压状态值。在对上述两组数据进行处理后，工具获取到用户输入信息（如状态值、电压值等）。用户输入信息时无需跳转到数据处理平台中进行处理。

三、实践结果

经过该工具检测发现，该工具能够实现对生产设备故障点进行实时监测，当监测到设备回路断线后在设备的控制屏上会有相应的提示信息，操作人员可通过控制屏上的“操作按钮”来实现断路器断线后的自主判断工作。当操作人员发现回路断线时会通过后台弹出的弹窗或语音提示进行操作。因此可以通过操作人员的对话提示操作人员及时处理相应异常情况。该工具能够在断路器发生故障时对其进行回路断线异常报警工作，以提示操作人员及时处理相关异常情况。

1、故障点定位结果

通过上述数据分析发现，该工具能够实时对断路器断数进行统计分析。该工具能够针对当前阶段发生的生产设备回路断线现象对断路器进行定位并生成对应的操作记录。当在某一时间点，某一运行工况下，如某一负荷为3 kW· h,通过统计发现该设备1 kW· h所占负荷量最大，约占总负荷的12%。

2、自动化检修人员操作流程流程

该工具具有自动诊断、报警提示功能，因此需要通过手动触发操作来实现回路断线报警信息自动采集工作。在自动采集过程中根据设备自动监测系统上报的设备名称、设备运行状态、故障点数量等设置好自动采集参数。根据实时监测情况设置好监测参数。当出现异常情况时可通过“操作按钮”来进行操作。当发现相关异常时，系统会弹出“停止采集”界面。当操作人员点击这一界面后即可继续完成后台监控信息的采集工作，并完成回路断线报警信息的自动采集工作。

3、设备故障诊断与分析

为了对断线故障进行实时监控，通过监控系统对出现异常信息的设备进行数据分析，能够直观地了解到断线故障的发生原因。根据该工具中后台显示的设备数据显示，设备的回路设备状态：由于设备回路存在着多个监控界面，所以可以通过监控界面对设备进行诊断分析，包括设备状态、控制屏、接警点、操作按钮等信息，从而进行相关诊断工作。

四、结论与展望

该工具与其他的定位工具相比有其独特的优势：首先在故障点定位时不需要等待故障处理完成后再进行故障点定位；其次故障点定位只需要报警就可以让系统自动操作断路器上进行断线报警；再次系统不需要人工进行操作。该工具实现了断路器对系统的实时监测与报警并向监测中心发送实时告警信息，保障了断路器上进行断线报警时系统能够及时地处理各种故障。另外在系统自动操作断路器断线故障点时，由于故障点位置不固定且无法实现远程诊断，从而造成了大量的数据丢失等问题；对于其他位置未处理掉数据，断线故障点定位工具则可以进行有效监控并判断异常位置，为断路器运行状态提供重要参考资料。

参考文献：

[1]黄潇恺, 赖天德. 基于"二分法"的一种控制回路断线故障快速定位方法研究[J]. 电子工程学院学报, 2020.

[2]任成君. 电力电缆故障分析与故障点定位研究[J]. 中国战略新兴产业, 2017(12X):2.