先說(shuō)說(shuō)中國(guó)電力工業(yè)這些年發(fā)展的成就。中國(guó)電網(wǎng)規(guī)模在2009年就超過(guò)美國(guó)，躍居世界第一；發(fā)電裝機(jī)容量與發(fā)電量在2011年也超過(guò)了美國(guó)，成為世界第一。中國(guó)35千伏及以上輸電線路長(zhǎng)度在2017年時(shí)就已經(jīng)達(dá)到182.6萬(wàn)千米，變電設(shè)備容量66.3億千伏安，是1978年的7.9倍、52.6倍，中國(guó)電網(wǎng)已成為世界最大的交直流混合電網(wǎng)。

在取得如此巨大成就的同時(shí)，2017年，全國(guó)用戶供電可靠率達(dá)到99.814%，平均停電時(shí)間16.27小時(shí)，較1985年降低超過(guò)100小時(shí)，電力供應(yīng)更加安全穩(wěn)定可靠。這其中，電力線故障指示器在電力設(shè)備中可算是個(gè)小身材、毫不起眼，卻發(fā)揮了很大的作用。進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，電力線故障指示器大大加強(qiáng)了通訊功能、聯(lián)網(wǎng)功能，更加智能化。

舉個(gè)例子，電力線路中采用地下電纜可以避免災(zāi)害性天氣對(duì)線路造成破壞，但是深埋于地下的電纜一旦被施工等外力破壞或者因老化等原因出現(xiàn)故障，線路運(yùn)維人員很難發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。廣東省惠州市惠城區(qū)供電局在惠城中心區(qū)安裝了200組新型的帶通訊功能的電力線故障指示器以后，當(dāng)電力線路發(fā)生短路、接地故障時(shí)，電力線故障指示器10秒內(nèi)就可以把故障報(bào)警短信發(fā)到線路運(yùn)維人員的手機(jī)上，可以幫助線路運(yùn)維人員迅速發(fā)現(xiàn)線路故障點(diǎn)，大大提高工作效率。

在過(guò)去的時(shí)代，電力線路一旦發(fā)生故障，線路運(yùn)維人員要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間進(jìn)行全線排查巡視去尋找故障點(diǎn)，結(jié)果給故障區(qū)域內(nèi)居民和商業(yè)用電造成很大影響。現(xiàn)在進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，再也不用像過(guò)去那樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力，線路運(yùn)維人員有了電力線故障指示器的幫助，直接趕往故障地點(diǎn)隔離故障，有效控制故障影響的停電范圍，大大減少了用戶停電時(shí)間。

什么是電力線故障指示器

圖示是不同種類的電力線故障指示器，這些指示器安裝在電力線路上，按卡線結(jié)構(gòu)分類有架空型、電纜型、面板型等故障指示器，通過(guò)傳感器探測(cè)線路通過(guò)的電流，可以監(jiān)測(cè)短路、接地等故障，當(dāng)發(fā)生故障情況時(shí)，白天會(huì)翻牌顯示紅色，夜間LED閃光顯示。電力線故障指示器的主要性能參數(shù)包括電壓等級(jí)、負(fù)荷電流、導(dǎo)線截面、動(dòng)作次數(shù)、重量、抗風(fēng)能力、電池壽命等，還要求耐高低溫、抗腐蝕，并且信號(hào)不受線路、勵(lì)磁涌流、高次諧波、電流波動(dòng)以及電纜分布電容旁路的影響。

不同的電力線故障指示器也有不同的固定方式，比如架空型電力線故障指示器也分拉桿式和彈簧式，如下圖所示，都可以帶電安裝，卸落也非常方便。

電力線故障指示器都可以自動(dòng)復(fù)位、全戶外免維護(hù)，方便批量安裝。各種電力線故障指示器通常應(yīng)用在變電站出線、高壓用戶入口、長(zhǎng)線路分段、電纜分支箱的進(jìn)出線等處。與其它電力設(shè)備比如電力變壓器的龐大體積比起來(lái)，電力線故障指示器實(shí)在是個(gè)小個(gè)子。

電力線故障指示器的原理

電力線故障指示器是這樣檢測(cè)接地故障和短路故障的：

目前使用非常廣泛的接地故障檢測(cè)是采用首半波檢測(cè)原理，發(fā)生接地故障時(shí)，接地相的電壓會(huì)降低，采樣接地瞬間的電容電流突變并且超過(guò)一定數(shù)值，采樣接地瞬間的電容電流首半波與接地瞬間的電壓首半波相位同相，就判定是接地故障。

發(fā)生短路故障時(shí)，線路的短路瞬間電流正突變并且保護(hù)動(dòng)作停電，就判定是短路故障。

電力線故障指示器的工作

有了故障指示器以后，如何查找故障點(diǎn)呢？如下圖所示：電力線路發(fā)生短路或接地故障以后，從變電站到故障點(diǎn)的這條線路上所有的故障指示器都會(huì)動(dòng)作，白天給出紅色翻牌顯示、晚上閃光指示，而故障點(diǎn)之后的故障指示器不會(huì)動(dòng)作，這樣，就可以發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生的區(qū)間，找到故障分支，確認(rèn)故障點(diǎn)。

電力線故障指示器的作用

如果下一級(jí)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了短路和接地故障，上一級(jí)的供電系統(tǒng)必須要在規(guī)定的時(shí)間里進(jìn)行分?jǐn)啵苑乐拱l(fā)生重大事故。通過(guò)電力線故障指示器的報(bào)警信號(hào)，就可以迅速找到發(fā)生故障的區(qū)段，從而及時(shí)恢復(fù)無(wú)故障區(qū)段的供電，既節(jié)約了工作時(shí)間，又減少了停電時(shí)間和停電范圍，還可以提高配電網(wǎng)運(yùn)行水平和事故處理效率。

在偏僻的山區(qū)，供電半徑長(zhǎng)、支線多，供電所人員少，一旦出現(xiàn)故障停電，如果不能快速查找故障，就會(huì)導(dǎo)致停電時(shí)間延長(zhǎng)，也會(huì)導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

電力線故障指示器的使用可以極大地減輕運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短故障處置的時(shí)間，提高供電可靠性。帶無(wú)線通信功能的電力線故障指示器可以及時(shí)通知線路運(yùn)維人員迅速趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，有效縮短線路故障恢復(fù)時(shí)間，提升配電網(wǎng)運(yùn)維水平。

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新型電力線故障指示器

現(xiàn)在的智能型帶無(wú)線通信功能的故障指示器，在線路發(fā)生故障時(shí)，除了翻牌及閃光顯示，同時(shí)將信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)射單元，短距離發(fā)送給匯集單元。匯集單元的通訊終端通常安裝在架空線路桿塔上，將RF信號(hào)接收后，將故障信號(hào)通過(guò)2G/3G/4G模塊再傳送出去，現(xiàn)在也有很多開始采用LoRa和NB-IoT模塊通訊的。

暫態(tài)錄波型電力線故障指示器還可以對(duì)線路電流進(jìn)行精確測(cè)量和高速錄波，把各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的錄波數(shù)據(jù)傳送到匯集站去處理，不僅可以用于精準(zhǔn)檢測(cè)線路故障類型、快速定位故障區(qū)段，縮短線路故障的響應(yīng)和處理時(shí)間，提高供電可靠性，還可以提前預(yù)警線路異常狀態(tài)、幫助準(zhǔn)確定位接地故障、回溯反演故障過(guò)程。

電網(wǎng)線路跨越大江大河，深入山區(qū)腹地，越是這些偏遠(yuǎn)地區(qū)，越能體現(xiàn)電力線故障指示器的作用，也使得電力線故障指示器的通訊傳輸需要物聯(lián)網(wǎng)的新技術(shù)。

電力線故障指示器不是頻繁工作，采集裝置的數(shù)據(jù)傳輸距離要求也比較遠(yuǎn)，所以LoRa和NB-IoT都比其它通信方式更適合，NB-IoT在中國(guó)未來(lái)發(fā)展前景更好，雖然NB-IoT模塊成本偏高，未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用后成本應(yīng)該可以大幅降低。對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)等4G信號(hào)覆蓋不好的地方，LoRa的信號(hào)會(huì)比NB-IoT穩(wěn)定，都是低功耗，LoRa比NB-IoT相對(duì)略省電一些。NB-IoT在城市里穿透性更好。

結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)智能電網(wǎng)的投資發(fā)展，電力系統(tǒng)越來(lái)越需要電力線故障指示器這個(gè)小個(gè)子發(fā)揮作用，成為電力線監(jiān)測(cè)的偵察兵，而電力線故障指示器眾多的安裝數(shù)量、廣泛布置在不同地形、地域，就需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)把這些“眼睛”和智能配電網(wǎng)線路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這個(gè)“大腦”連接起來(lái)，未來(lái)的發(fā)展前景十分看好。