线路负载及故障检测装置原理

1. 电缆故障测试仪都有哪些原理

YDL-208二次脉冲 电缆故障测试仪

一、概述：
本测试仪用于检测各种动力电缆的高阻泄漏故障、闪络性故障、低阻接地和断路故障。
由于本仪器采用目前国际上最先进的“二次脉冲法”技术，加之自主开发的测试技术和高频高压数据信号处理装置，使其具有最好的电缆故障波形判断能力和最简单方便的操作系统。本仪器具有独立的知识产权，是国内率先研制成功、国内独一无二的“二次脉冲法”电缆故障测试仪。
二次脉冲法的先进之处在于使现场测得的故障波形得到大大简化，将复杂的高压冲击闪络波形变成了非常容易判读的类似于低压脉冲法的短路故障波形。降低了对操作人员的技术要求和经验要求。极大地提高了现场故障的判断准确率。任何人都能方便、准确地判读波形，标定故障距离，达到快速准确测试电缆故障的目的。YDL-208电缆故障测试仪的整体技术可以和国外同类产品媲美，其性能价格比也大大优于国内外同类产品。
YDL-208电缆故障测试仪采用真彩显示触摸屏幕，波形显示特别清晰。由于采用定义清晰的屏幕模拟按键，使得操作也十分简单。
二、仪器功能与特点：
1． 可测35KV以下等级所有电缆的高、低阻故障，适应面广。
2． 采用国际最先进的“二次脉冲法”测试技术。同时还有传统的冲击高压闪络法和低压脉冲法。
3． 任何高阻故障均呈现类似低压脉冲法测试短路故障的波形特征，极易判读。
4． 具有方便用户的软件和全中文菜单以及荧屏触摸按键操作。按键定义简单明了。
5． 大液晶屏作为显示终端，仪器具有强大的数据处理能力和友好的显示界面。
6． 具有极安全的采样高压保护措施。测试仪器在冲击高压环境中不会死机和损坏。
7． 具有标准打印机接口。
8． 无测试盲区。
9． 内置电源，可在无电源环境下测试电缆的开路及低阻短路故障。
三、主要性能指标：
1．测试方法：二次脉冲法；冲击高压电流取样法；低压脉冲法.
2．冲击高压：低于35KV
3．数据采样速率: 48MHz、24 MHz、12MHz、6 MHz
4．测试距离：＞16Km
5．读数分辨率：1m
6．系统测试精度小于20cm
7．测试电缆长度设有：短距离（＜1Km ）； 中距离（＜3Km）；
长距离（＞3 Km）三种
测试脉冲幅度：约400VPP
8． 二次脉冲发送及故障反射信号的自动显示，使得故障特征波形的表示极为简单。所有的高阻故障波形仅有一种，即类似低压脉冲法测试的短路故障波形。
9．具有测试波形储存功能：能将现场测试到的波形按规定顺序方便地储存于仪器内，供随时调用观察。可以储存大量的现场测试波形。
10．能将测得的故障点波形与好相的全长开路波形同时显示在屏幕上进行同屏对比和叠加对比。使得故障距离的判断更加准确。
11．内置电源：充满电后可连续工作1小时，亦可外接交流电源工作。
12．工作条件: 温度-10℃～+45℃，相对湿度 90%，大气压力750±30mmHg。

2. 电缆故障测试仪应用的原理有哪些

电缆故障测试仪（又称地下电缆故障检测仪）可以有效解决了地埋电缆故障点查找难的问题，因此，在城市、工厂、矿区等大型企业单位得到了广泛的应用。大家都知道电缆故障测试仪是由电缆故障测距仪、电缆故障定点仪等主要设备组成，满足现代电缆检测中的各种故障检测需求。
目前，大多数电缆故障测试仪的工作原理，都是采用域反射法（TDR）,指脉冲反射仪在不通过高压冲击器的情况下,独立测量电缆的低阻与断路故障，通过向故障电缆发射脉冲信号，在脉冲信号传输中，并把电缆数据实时传输到检测主机，形成电缆波形数据图，通过波形数据分析，来确定电缆故障点到测试端的距离。

在确定电缆故障点的距离后，明确电缆路径的情况下，就可以直接使用电缆故障定点仪来确定电缆故障点的位置，如果电缆路径情况不明，那就需要使用电缆路径仪设备来查找电缆路径后，在进行电缆故障精准定点；目前，市场上电缆故障定点仪常用的定点技术是声磁同步、电压跨步法居多。

以上就是电缆故障测试仪设备的配套设备及工作原理介绍，不过以上这些设备只能检测电缆的低阻故障。如果查找电缆的高阻故障，还要配套高压设备，才能进行电缆故障查找。
回复者：华天电力

3. 谁能告诉我线路故障指示器发展史!

配电网线路故障指示器的发展史，主要可以分为两个阶段，第一代就是90年代之前基于“过流法”设计的短路故障指示器，第二代就是90年代出现的基于”电流突变法”。有的厂家采用“电流跳变率法”（电路突变量与突变时间的比值），其实质采用的也是”电流突变法”设计的。虽然最近几年出现了所谓的“二合一”故障指示器即接地短路故障指示器，但这些产品的检测技术仍然是第二代设计技术。

第二代故障指示器的短路故障检测原理在一定程度上突破了第一代产品采用“过流法”的局限性，目前几乎所有故障指示器的短路故障检测原理都是采用”电流突变法”。这个原理的核心就是通过检测到输配电线路的电流出现一个突变增量，线路跳闸停电（电流为零）从而判定为线路短路故障的发生，这个突变增量是一个常量或者在一定范围内是一个常量。这一短路故障检测方法虽然从一定程度上解决了过流法存在的误报警、漏报警的局限性，但解决得不彻底，因为不同结构的线路、同一线路不同的运行管理方式、不同的地理环境、甚至不同的运行时刻都会导致短路故障电流突变增量的不同，因此以一个常数化的电流突变量作为短路故障判断依据显然存在局限性，不可避免会出现误判或漏判。而且，第二代故障指示器判断线路跳闸停电的主要依据是线路电流为“零”，姑且不说故障指示器在电流信号检测方面的灵敏度（目前大多数第二代故障指示器的电流检测灵敏度在5A以上），仅将线路电流为“零”作为跳闸停电的判据是不充分的，因为许多负载轻的线路即使没有停电而当负载退出运行时，线路电流却已经为零或很小，因此线路电流为零并不能必然得出跳闸停电的结论，只有线路电压为零才能作为跳闸停电的充分必要条件，因此第二代故障指示器在判断线路跳闸停电时采用的方法存在先天不足，无法准确判断线路跳闸停电的现象，因此也就无法准确判断短路故障。另一方面，第一代和第二代故障因为需要根据不同线路或同一线路的不同位置需要分别整定电流值或电流突变增量值，不易于规模化生产，现在普遍的做法就是自行确定一个经验值或者根据客户提出的特别需求来进行生产，这反过来又严重影响了故障检测的可靠性。

这几年国内出现了所谓的二合一故障指示器，就是在第二代短路故障指示器基础上增加了中性点非接地系统单相接地故障的检测功能，即同时具备短路故障检测、接地故障检测功能的故障指示器，这些故障指示器检测接地故障的原理比较有代表性的有两类，第一类以暂态量大小为接地故障的主要依据（即暂态量法），另一类以线路电容电流信号与线路接地故障时的电压首半波信号相位一致作为接地故障的主要依据（即首半波法）。对于暂态量法，由于线路负荷性质各种各样，各种高频信号极容易干扰暂态量信号的检测；对于首半波法，这个原理基于接地故障发生在电压峰值，这个依据是不充分的，因为大多数接地故障并不发生在电压峰值，甚至会发生在电压过零点，因此首半波法无法准确检测接地故障。

随着国民经济发展，电网改造、新网建设的规模越来越大，结构越来越复杂，线路运行管理方式、负载、环境千变万化，第一代、第二代故障指示器的故障检测技术已无法适应电网的发展趋势，显然也越来越无法适应用户对供电可靠性的需求，因此一种不受线路结构、运行管理方式、地理环境、负载变化、甚至运行时刻影响的新一代故障指示器成为广大供用电客户的迫切需求，这就是第三代故障指示器——智能故障指示器。

智能故障指示器突破了第一代和第二代故障指示器在故障检测方面的局限性。在短路故障检测方面，将微机保护原理引入故障指示器的设计技术中，采用检测电流变比率If/I0（故障电流与负荷电流的比值）突变值的方法并结合线路跳闸停电来检测短路故障，这个变比率突变值按照故障指示器内置的曲线算法并根据负荷电流的大小自动动态整定，克服了”电流突变法”采用的电流突变值静态固定不变的缺陷，因此不受线路结构、运行管理方式、地理环境、甚至运行时刻的影响，从根本上克服了目前市场上基于过流法或”电流突变法”设计原理的故障指示器存在的误报警或漏报警的缺陷，因此短路故障检测准确可靠。

相对于第二代故障指示器来讲，智能故障指示器对线路跳闸停电的判断依据也做了彻底的改进，将线路电压为零作为跳闸停电的主要依据，因为线路电压为零是线路跳闸停电的充分必要条件，这是相对于第二代故障指示器的另一个重要发明。

在中性点非接地系统单相接地故障检测方面，智能故障指示器发明了暂态量突变法。这个方法主要是利用线路接地故障发生瞬间线路暂态量各信号频率分量（300Hz～4000Hz的信号分量）均方根值发生突变这一特征，检测这些信号的均方根值的突变增量，并将这个突变增量结合线路电压（对地电压）下降的现象作为检测接地故障的主要依据。因为接地瞬间的突变量，不受线路存在的各高频干扰信号以及线路励磁涌流影响，易于可靠检测，因此采用这个方法克服了目前市场上以暂态量大小为判据的接地故障检测方法的局限性，也克服了首半波法的不准确性，抗干扰能力强，故障检测准确可靠。

智能故障指示器采用的故障检测技术，是对目前第二代故障指示器技术质的飞跃。可根据各种实际线路自动动态整定故障特征值，不受线路结构、运行管理方式、地理环境、负载变化、运行时刻的影响，适用范围广，真正满足了不同用户的需要，并且易于大规模生产，是检测、定位配电线路短路或接地故障的第三代故障指示器产品，是真正意义上的智能故障指示器，并正式宣告了第三代故障指示器即智能故障指示器时代的到来。

答案摘自：http://www.tsh-ep.com/show.php?contentid=106

4. 线路保护测控装置的保护原理说明

2.1 方向元件2.1.1本装置的相间方向元件采用90°接线方式，按相起动，各相电流元件仅受表中所示相应方向元件的控制。为消除死区，方向元件带有记忆功能。 相间方向元件 I U A IA UBC B IB UCA C IC UAB 表1 方向元件的对应关系
本装置Arg(I/U)=-30°～90°，边缘稍有模糊，误差<±5°。
图1-1 相间方向元件动作区域
2.1.2 本装置的零序方向元件动作区为Arg(3U0/3I0)=-180°～-120°及120°～180°，3U0为自产，外部3I0端子接线不需倒向。边缘误差角度<±5°
图1-2 零序方向元件动作区域
说明：在现场条件不具备时，方向动作区由软件保证可以不作校验，但模拟量相序要作校验。
2.2 低电压元件低电压元件在三个线电压(Uab、Ubc、Uca)中的任意一个低于低电压定值时动作，开放被闭锁保护元件。利用此元件，可以保证装置在电机反充电等非故障情况下不出现误动作。
2.3 过电流元件装置实时计算并进行三段过流判别。为了躲开线路避雷器的放电时间，本装置中I段也设置了可以独立整定的延时时间。装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致。装置在执行三段过流判别时，各段判别逻辑一致，其动作条件如下：
In为n段电流定值，Ia,b,c为相电流
2.4 零序过电流元件零序过电流元件的实现方式基本与过流元件相同，满足以下条件时出口跳闸：
1)3I0>I0n ；I0n： 接地N段定值
2)T>T0n ；T0n： 接地N段延时定值
3)相应的方向条件满足（若需要）
本功能通过压板实现投退,带方向的选择由控制字选定，零序三段可设为反时限。
2.5 反时限元件反时限保护元件是动作时限与被保护线路中电流大小自然配合的保护元件，通过平移动作曲线，可以非常方便地实现全线的配合。常见的反时限特性解析式大约分为三类，即标准反时限、非常反时限、极端反时限，本装置中反时限特性由整定值中反时限指数整定。各反时限特性公式如下：
a.一般反时限(整定范围是0.007～0.14)
b.非常反时限(整定范围是0.675～13.5)
c.极端反时限(整定范围是4～80)
其中： tp为时间系数，范围是（0.05~1）
Ip为电流基准值
I为故障电流
t为跳闸时间
注意：整定值部分反时限时间为上面表达式中分子的乘积值，单位是秒。
本装置相间电流及零序电流均带有定、反时限保护功能，通过设置控制字的相关位可选择定时限或反时限方式。当选择反时限方式后，自动退出定时限II、III段过流及II、III段零流元件，相间电流III段和零序电流III段的功能压板分别变为相间电流反时限及零序电流反时限功能投退压板。
2.6 充电保护本装置用作充电保护时（如母联或分段开关中），只需投入加速压板、整定加速电流及时间定
值，加速方式由控制字选择为后加速方式即可实现该功能。断路器处于分位大于 30 秒后该功能投
入，充电保护功能在断路器合上后扩展到 3 秒左右。
2.7 加速本装置的加速回路包括手合加速及保护加速两种，加速功能设置了独立的投退压板。
本装置的手合加速回路不需由外部手动合闸把手的触点来起动，此举主要是考虑到目前许多变电站采用综合自动化系统后，已取消了控制屏，在现场不再安装手动操作把手，或仅安装简易的操作把手。本装置的不对应启动重合闸回路也作了同样的考虑，详见后述。
手合加速回路的启动条件为：
a) 断路器在分闸位置的时间超过30秒
b) 断路器由分闸变为合闸，加速允许时间扩展3秒
保护加速分为前加速或重合后加速方式，可由控制字选择其中一种加速方式。
本装置设置了独立的过流及零流加速段电流定值及相应的时间定值，与传统保护相比，此种做法使保护配置更趋灵活。本装置的过流加速段还可选择带低电压闭锁，但所有加速段均不考虑方向闭锁。
2.8 三相重合闸本系列所有型号的装置都设有三相重合闸功能，此功能可由压板投退。
2.8.1 启动回路
a) 保护跳闸启动
b) 开关位置不对应启动
在不对应启动重合闸回路中，仅利用TWJ触点监视断路器位置。考虑许多新设计的变电站，尤其是综合自动化站，可能没有手动操作把手，本装置在设计中注意避免使用手动操作把手的触点，手跳时利用装置跳闸板上的STJ动合触点来实现重合闸的闭锁。
2.8.2 闭锁条件
断路器合位时重合充电时间为15秒；充电过程中重合绿灯发闪光，充电满后发常绿光，不再闪烁。本系列的装置设置的重合闸“放电”条件有：
a) 控制回路断线后，重合闸延时10秒自动“放电”
b) 弹簧未储能端子高电位，重合闸延时2秒自动“放电”
c) 闭锁重合闸端子高电位，重合闸立即“放电”
2.8.3 手动捕捉准同期(选配)
有手合（4x3）或遥合开入量输入，检查是否满足准同期条件，满足即提前一个导前时间发出合闸令，将开关合上，否则不合闸。母线或线路抽取电压过低，则不再检测准同期条件。准同期方式及同期电压相别选择同重合闸，可参见整定值。准同期专用出口为备用出口二（4x15-4x16），准同期条件包括：
a)母线与线路抽取电压差小于整定值。
b)频率差小于整定值
c)加速度小于整定值
d)导前角度小于整定值，且（母线与线路抽取电压的夹角－导前角度 ）< 15度
e)断路器在分闸位置
f)手合或遥合开入量输入
2.8.4 两次重合闸（选配）
保护瞬动后一次重合，如果燃弧仍存在，一次重合不成功再次跳开，允许经过一段较长延时等燃弧烧尽后再二次重合。
2.9 低周减载利用这一元件，可以实现分散式的频率控制，当系统频率低于整定频率时，此元件就能自动判定是否切除负荷。
低频减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额。
考虑低频减载功能只在稳态时作用，故取AB相间电压进行计算，试验时仍需加三相平衡电压。当此电压（UAB）低于闭锁频率计算电压时，低周减载元件将自动退出。
说明：现场试验条件不具备时，该试验可免做。模拟量正确，则精度由软件保证。
2.10 低压解列适用于发电厂和系统间的联络线保护，可以实现低压控制，当系统电压低于整定电压时，此元件就能自动判定是否切除负荷。
低压解列的判据为：
1)三相平衡电压，U相<UDY
2)dV/dt<V/T
3)T>Tudy
4)负序线电压<5V
5)本线路有载(负荷电流>0.1In)
本功能通过控制字实现投退,PT断线时闭锁低压保护。
2.11 过负荷元件过负荷元件监视三相的电流，其动作条件为：
1)MAX(IF)>Ifh
2)T>Tgfhgj：告警
3)T>Tgfhtz：跳闸
其中Ifh为过负荷电流定值。
本功能通过压板实现投退,过负荷告警与跳闸的选择由控制字选定。
2.12 PT断线检测在下面三个条件之一得到满足的时候，装置报发“PT断线”信息并点亮告警灯：
1)三相电压均小于8V，某相(a或c相)电流大于0.25A，判为三相失压。
2)三相电压和大于8V，最小线电压小于16V，判为两相或单相PT断线。
3)三相电压和大于8V，最大线电压与最小线电压差大于16V，判为两相或单相PT断线。
装置在检测到PT断线后，可根据控制字选择，或者退出带方向元件、电压元件的各段保护，或者退出方向、电压元件。PT断线检测功能可以通过控制字（KG1.15）投退。
2.13 小电流接地选线小电流接地选跳系统由WDP210D装置和WDP2000监控主站构成。当系统发生接地时，3U0抬高。当装置感受到自产3U0有突变且大于10V，即记录当前的3U0，3I0。与此同时，母线开口三角电压监视点向主站报送接地信号。主站则在接到接地信号后调取各装置内记录的3U0,3I0量，计算后给出接地点策略。
无主站系统时，单装置接地试跳判据为：合位时3U0大于18V，试跳分位后3U0小于18V，即判为本线路接地。
2.14 数据记录本装置具备故障录波功能。可记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、Ux、Ii0，可记录的状态量为断路器位置、保护跳闸合闸命令。所有数据记录信息数据存入FLASH RAM中，可被PC机读取。可记录的录波报告为8个以上，每次录波数据总时间容量为1S，分两段记录，动态捕捉并调整记录时间。可记录的事件不少于1000次。本装置除记录系统扰动数据外，还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值事件及装置告警事件等。
2.15 遥信、遥测、遥控功能 遥控功能主要有三种：正常遥控跳闸操作和合闸操作，接地选线遥控跳闸操作。
遥测量主要有：IAc、(IBc)、ICc、UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、COS￠、P、Q、F 和电度。所有这些量都在当地实时计算，实时累加，三相有功无功的计算消除了由于系统电压不对称而产生的误差，且计算完全不依赖于网络，精度达到 0.5 级。
遥信量主要有：16 路遥信开入、装置变位遥信及事故遥信，并作事件顺序记录，遥信分辨率小于2ms。

5. 接地故障检测原理是什么

接地故障检测原理：
一.被动式检测法
通过检测和捕捉接地故障瞬间，配网系统各项数值变化，来判断故障发生和故障位置、故障相。
主要包括：
1）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。
缺陷：可靠性低。
2）电容电流脉冲幅值法：
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。
缺陷：可靠性低。
3）首半波法：
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，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。缺陷：可靠性60%~70%，主要在于雷击故障会造成误判断。
二.主动检测法：
不对称电流法:
不对称电流法检测单接地故障的原理就是按照小电流接地系统单相接地故障的特点，通过检测使故障线路上产生的不对称电流信号的特征来实现故障选线和故障点定位的。当线路上任何一点发生单相接地故障时，装在变电站内或线路上的不对称电流源检测到故障信息后,首先判断出故障相,然后对故障相施加特定信号，安装在线路上的故障检测装置检测流过本线路的特定信号，若满足故障特征则故障检测装置给出报警，从而指示出故障位置。
故障发生瞬间，不对称电流源检测到开口三角电压升高，准电子pt检测到故障发生，并确认故障特征持续事件大于5秒，即控制内部高压交流接触器，发出脉动信号。
优点：
1.安全性高 ：不对称电流源产生的信号不影响 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），不对称电流源在系统正常运行时与一次线路完全隔离。同时由于不对称电流源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。
2.准确性高：不对称电流源使故障线路上流过具有明显特征的电流信号 ，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 ，准确性极高。

6. 架空线路型故障指示器工作原理

架空线路型故障指示器工作原理如下：在白天发生线路故障时，指示器进行翻牌显示。夜晚天黑时，光电管阻值变大，故导通单片机，翻牌复位，同时导通发光管工作。当天亮时，由于故障指示器预定复位时间未到，光电管接收到光线阻值减小，单片机进行复位，截止发光管工作，导通翻牌机构，故又恢复翻牌指示。

7. 电缆故障定位仪的工作原理

电力电缆故障测试仪由电力电缆故障测试仪主机、电缆故障定位仪、电缆路径仪三个主要部分组成。电缆故障测试仪主机用于测量电缆故障故障性质，全长及电缆故障点距测试端的大致位置。电缆故障定点仪是在电缆故障测试仪主机确定电缆故障点的大致位置的基础上来确定电缆故障点的精确位置。对于未知走向的埋地电缆，需使用路径仪来确定电缆的地下走向。电力电缆故障进行测试的基本方法是通过对故障电力电缆施加高压脉冲，在电缆故障点处产生击穿，电缆故障击穿点放电的同时对外产生电磁波并同时发出声音。 许多电力公司采用锤击(脉冲)法。这种技术在一个简单的电缆系统中探测高阻故障是最有效的。锤击法包括采用一个脉冲或冲击电压来冲击停电的电缆，当一个有效的高压脉冲击中故障区域时，故障点就闪络，并产生一个操作人员可听见的沿电缆表面传输的锤击声。但探测电缆故障往往需要几次锤击，多次重复冲击可能会损坏电缆。
不过据美国西雅图市照明公司负责电气安装和维修的治理人员DennisMinier说，由于这种方法简便易行，因此他们一直采用锤击法来探测电缆故障。 (TDR)是一种在电缆结构上通过改变所产生的脉冲反射来显示的低压电弧反射技术。这种脉冲反射是记录在TDR的屏幕上，并且同特性图形(在故障前进行和记录的特性图形)相比较，或者与同一条电缆线路上的健全相所作出的特性图形相比较。故障点的距离是由图形散射点来确定的。TDR法是探测低阻故障最有效的方法之一。问题是TDR的图形分析需要经培训过的和有经验的操作员来进行分析操作。
高阻故障和复杂的系统，就要求设备具有更高的能量等级。高压电弧反射的一些方法，例如数字式电弧反射法和差异电弧反射法，均要求非凡的设备和经严格培训过的操作员操作。 由于电弧反射法十分复杂，使得锤击法仍然是最通用的应用技术。这种技术比较简单，无需非凡的仪器，也不要求熟练的分析人员。而新仪器具有多功能性，用于锤击法可以使电缆的潜在损坏减少到最小。
在电缆上使用脉冲的时间尽量短，且能提高故障探测效率，是许多电力公司共同追求的目标。在地下直埋电缆和简单的地下住宅配电系统中，目前有两种装置可以达到以上两个目标。 一种装置是由美国加州帕洛阿尔托市的美国电力研究协会开发的，叫做快速故障探测器(FFF)。这种FFF可探测回路断电之前，当电缆第一次燃弧时由故障发射出的波形，而被捕捉的波形，经处理储存在FFF监视器中，而监视器是连接在URD系统中通常的断开点。这种装置有两个传感器，以便监视一个回路两半边的暂态故障。当故障发生时，两个暂态峰值之间的时间间隔给出了到故障点的距离。FFF能自动地工作，并且无需严格培训的操作人员。这种廉价的装置，完全可以安装在URD回路中，作为永久性的监测仪器，以探查所发生的故障。或者说在故障发生之后，该装置可以作为探测工具使用。由于该装置在故障之后采用电缆额定值或低于额定值的电压脉冲进行一次性的冲击，而且放电只进行一次，因此对电缆损坏的机会最小。
每一单相的开式辐射形或环形回路，仅需要一台FFF，而3相系统则每相均需安装一台装置，通过RS-232接口可把故障位置信息发送到电力公司总部快速响应的遥控通信计算机中心。 另一种装置叫做第一响应(FirstResponse)装置，是一种电池供电的锤击物高压耦合器同一种单锤击来组成隔离变压器之间故障电缆段的电缆雷达系统，并能测量到故障点的距离。该装置采用数字式电弧反射技术，探测时需要高能量的滤波器。在复杂系统中的高阻故障，常产生干扰信号，这些信号通过一些接头和星形连接的分接头，干扰探测，因此需要更高的能量来快速而准确地查明故障。专用的送电线路和复杂的网络系统，通常设有人孔和管道，而这些人孔和管道可能积聚大量的水，因而在城市和工业区里，这些复杂的网络系统往往产生许多由水导致的电缆故障。由于水的特性象缘绝体，因此探测水故障是很困难的，也就是说要探测到闪络的准确故障点是困难的。为了探测闪络，其电压能级或脉冲发生器的电容必须提高到能引起击穿为止。要查明纸绝缘的铅包电缆(PILC)和挤压绝缘电缆的水故障，使其引起闪络的能级就需要高达5400J，这比探测URN故障所需能量高好几倍。这就相应地要求装设滤波器以便有效地保护仪器和操作人员免受来自高压的危险。
位于美国马里兰州中部的巴尔的摩市煤气和电力公司(BGE)，正在应用一种由AVO公司制造的先进的故障/电缆分析系统--BiddleDART-6000，获得了十分显著的成效。该装置可应用于许多种类型电缆中，能十分有效地提高故障探测效率，并可使冲击时间最短。
BGE公司自1963年以来，已应用了雷达技术。对直线电缆的低阻故障、断线故障及短路故障和许多干纸/铅包电缆故障，采用TDR法均能清楚地探明故障点。但是，TDR法有某些固有的限制，并且不能始终作为单独的仪器和方法来探测挤压绝缘电缆的高阻故障，及纸绝缘铅包电缆的高阻水故障。另外，在探测多种星形连接的馈电线和充油输电电缆的一些故障时，TDR的操作员也面临着一些难以判定的问题。
早期的电弧反射技术，由于对电离故障仅要求低能脉冲，因此反射技术似乎符合探测URD系统的高阻挤压电缆故障的要求。但是，当故障特性表明需要更高能级来击穿故障时，就必须有一种更大和更好的滤波器，以保护仪器和操作员免遭高压的危险。
BiddleDART-6000采用计算机分析数据，用雷达探测，可适用常规的TDR法、电弧反射法、冲击法(电流冲击)和衰减法(电压冲击)等探测方法。差异电弧反射技术是由AVO公司的首席科学家JPSteiner提出的，用来帮助操作员作出判定。DART技术通过冲击前和冲击时，冻结TDR的一些轨迹(图形)来提高标准的电弧反射法的探测能力。这一技术排除了那些无关的和干扰的反射，仅留下由故障引起的TDR反射。这种探测方法可应用于探测复杂系统，并且简化了TDR的信号判定过程。
DART-6000系统配有大功率滤波器，可承受3000000J/h的冲击，完全能与大型脉冲发生器相匹配。该设备答应把高达1000A的电流输送到故障点。Biddle滤波器对BGE公司所用脉冲发生器(锤击器)无非凡限制。因此该设备为使用者提供了在探测各种电缆故障状态时，仅需一台设备就能完成多种工作的可能性。
自DART-6000投入市场以来，逐渐显出它的优越性能。在探测地埋挤压绝缘电缆故障时，其成功率高达99.5。在探测其他电缆系统的故障时，例如电网馈电线、配电馈电线、PILC故障和某些水故障方面，其探测成功率也达70以上。目前，DART-6000与BGE公司制造的20kV/30-Mfd、40kV/12-Mfd及25kV/12-Mfd的锤击器(脉冲发生器)相结合的探测设备，相继投入了市场，获得了较高的市场占有率。

8. 电缆故障指示器原理是什么

四信智慧电力电缆故障指示器是一种能够根据电网线路中电流、电压的变化来对电网运行故障进行智能判断、检测以及定位的重要设备仪器。它通常被安装在电力输送网络之中，主要用来监视检测线路可能出现的短路以及单相接地等故障，当电力网络中发生短路现象，则线路中的电流值瞬间突变，此时的故障电流在通过指示器时就会触动指示器的翻牌或闪光动作，而非故障电流则不会影响其正常显示。同时故障指示器大都配备了自动延时复位功能，当故障排除之后，恢复电力输送，故障指示器会自动复位，为下一次的检测做好准备，这使得电网日常的检测维护更加方便快捷。

9. 变频器逆变器损坏为什么会跳过流故障其检测电路的原理是怎样的

1.1 主回路常见故障分析
主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中许多常见故障是由电解电容引起。电解电容的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定，在回路设计时已经选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命，一般温度每上升10 ℃，寿命减半。因此一方面在安装时要考虑适当的环境温度，另一方面可以采取措施减少脉动电流。采用改善功率因数的交流或直流电抗器可以减少脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。
在电容器维护时，通常以比较轻易测量的静电容量来判定电解电容器的劣化情况，当静电容量低于额定值的80%，绝缘阻抗在5 MΩ以下时，应考虑更换电解电容器。
1.2 主回路典型故障分析
故障现象：变频器在加速、减速或正常运行时出现过电流跳闸。
首先应区分是由于负载原因，还是变频器的原因引起的。假如是变频器的故障，可通过历史记录查询在跳闸时的电流，超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否有过载或突变，如电机堵转等。在负载惯性较大时，可适当延长加速时间，此过程对变频器本身并无损坏。若跳闸时的电流，在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内，可判定是IPM模块或相关部分发生故障。首先可以通过测量变频器的主回路输出端子U、V、W， 分别与直流侧的P、N端子之间的正反向电阻，来判定IPM模块是否损坏。如模块未损坏，则是驱动电路出了故障。假如减速时IPM模块过流或变频器对地短路跳闸，一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路故障;而加速时IPM模块过流，则是下半桥的模块或其驱动电路部分故障，发生这些故障的原因，多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起。
1.3 控制回路故障分析
控制回路影响变频器寿命的是电源部分，是平滑电容器和IPM电路板中的缓冲电容器，其原理与前述相同，但这里的电容器中通过的脉动电流，是基本不受主回路负载影响的定值，故其寿命主要由温度和通电时间决定。由于电容器都焊接在电路板上，通过测量静电容量来判定劣化情况比较困难，一般根据电容器环境温度以及使用时间，来推算是否接近其使用寿命。
电源电路板给控制回路、IPM驱动电路和表面操作显示板以及风扇等提供电源，这些电源一般都是从主电路输出的直流电压，通过开关电源再分别整流而得到的。因此，某一路电源短路，除了本路的整流电路受损外，还可能影响其他部分的电源，如由于误操作而使控制电源与公共接地短接，致使电源电路板上开关电源部分损坏，风扇电源的短路导致其他电源断电等。一般通过观察电源电路板就比较轻易发现。
逻辑控制电路板是变频器的核心，它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大规模集成电路，具有很高的可靠性，本身出现故障的概率很小，但有时会因开机而使全部控制端子同时闭合，导致变频器出现EEPROM故障，这只要对EEPROM重新复位就可以了。
IPM电路板包含驱动和缓冲电路，以及过电压、缺相等保护电路。从逻辑控制板来的PWM信号，通过光耦合将电压驱动信号输入IPM模块，因而在检测模快的同时，还应测量IPM模块上的光耦。
1.4 冷却系统
冷却系统主要包括散热片和冷却风扇。其中冷却风扇寿命较短，临近使用寿命时，风扇产生震动，噪声增大最后停转，变频器出现IPM过热跳闸。冷却风扇的寿命受限于轴承，大约为10000～35000 h。当变频器连续运转时，需要2～3年更换一次风扇或轴承。为了延长风扇的寿命，一些产品的风扇只在变频器运转时而不是电源开启时运行。
1.5 外部的电磁感应干扰
假如变频器四周存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。减少噪声干扰的具体方法有：变频器四周所有继电器、接触器的控制线圈上，加装防止冲击电压的吸收装置，如RC浪涌吸收器，其接线不能超过20 cm;尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主回路分离;变频器控制回路配线绞合节距离应在15 mm以上，与主回路保持10 cm以上的间距;变频器距离电动机很远时(超过100 m)，这时一方面可加大导线截面面积，保证线路压降在2%以内，同时应加装变频器输出电抗器，用来补偿因长距离导线产生的分布电容的充电电流。变频器接地端子应按规定进行接地，必须在专用接地点可靠接地，不能同电焊、动力接地混用;变频器输入端安装无线电噪声滤波器，减少输入高次谐波，从而可降低从电源线到电子设备的噪声影响;同时在变频器的输出端也安装无线电噪声滤波器，以降低其输出端的线路噪声。
1.6 安装环境
变频器属于电子器件装置，对安装环境要求比较严格，在其说明书中有具体安装使用环境的要求。在非凡情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件锈蚀、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构;温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，非凡是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。
除上述几点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于非凡的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空气加热器等必要措施。
1.7 电源异常
电源异常大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混合形式。这些异常现象的主要原因，多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电的单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。
假如四周有直接启动的电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，其电源应和变频器的电源分离，减小相互影响。
对于要求瞬时停电后仍能继续运行的设备，除选择合适价格的变频器外，还应预先考虑电机负载的降速比例。当变频器和外部控制回路都采用瞬间停电补偿方式时，失压回复后，通过测速电机测速来防止在加速中的过电流。
对于要求必须连续运行的设备，应对变频器加装自动切换的不停电电源装置。像带有二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态，但也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大，及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。
1.8 雷击、感应雷电
雷击或感应雷击形成的冲击电压，有时也会造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路开闭会产生较高的冲击电压。为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件。真空断路器应增加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，应在控制时序上，保证真空断路器动作前先将变频器断开。
2 变频器本身的故障自诊断及预防功能
老型号的晶体管变频器主要有以下缺点：轻易跳闸、不轻易再启动、过负载能力低。由于IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠性。
假如使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”，其中的“启动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因，将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算，计算出当前时刻所需要的转矩，迅速对输出电压进行修正和补偿，以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。
此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后，仍能保持继续运行，例如：对自由停车过程中的电机进行再启动;对内部故障自动复位并保持连续运行;负载转矩过大时，能自动调整运行曲线，能够对机械系统的异常转矩进行检测。

10. 线路故障指示器原理

1.背景
配电网故障指示器能够检测故障电流并根据需要指示其方向，配网自动化主站可以根据故障指示器的动作信息，可以自动定位故障区段，加快故障的定位速度。本文对故障指示器的相关功能与设计要求进行介绍，以期对产品设计以及使用有所帮助。

2.故障指示器类型
故障指示器按照适用线路可以分为架空线路型，电缆线路型， 按照监测故障的方式可以分为外施信号型，暂态和稳态信号检测型，按照指示方式分为就地指示型和远传型，这几种类型是故障指示器的不同方面划分的，因此可以组合为架空线路就地指示外施信号型故障指示器。

架空线路型主要用在架空线路上面 ，其顶端有自动卡线机构，可以使用专用的绝缘工具带电安装，这种悬挂式故障指示器采用接触器电流探头，内置电场传感器测量线路电压，电压信号可以用于过流短路故障的辅助判据。

图1 架空线远传型故障指示器
电缆型故障指示器可以卡在电缆线芯上，如下图所示，与架空线路的不同，电缆线路故障指示器可以接入零序电流互感器，用零序电流电流作为检测量，检测接地故障。

图2 电缆故障指示器
就地指示型故障指示器一般采用指示牌或者灯光方式，下图是指示牌方式，当前比较主流的是采用LED灯方式，维护人员巡检可以通过指示牌或者灯光判断故障指示器是否动作。

图3 就地指示型故障指示器
远传型故障指示器需要有远传装置，如上图1所示，与故障指示器之间采用无线连接，远传装置汇集三个故障指示器的信号，通过GPRS等方式转发到配电网自动化主站。远传装置一般采用太阳能电池板或者TA取电方式，并辅以可充电电池作为辅助电源。

外施信号型需要在故障期发生后向系统注入信号，此信号源安装在变电站接地变的中性点，如果是不接地系统，则安装在母线上。通过零序电压信号检测到接地后，则信号注入装置投入，信号的特征如下，此信号在线路，接地点和大地之间形成回路，接地分支回路出线至接地故障点之间的所有故障指示器都会检测到此注入信号，并将信息上传到配电网自动化主站，主站根据此信息可以判断出接地点,此种检测可靠性比较高。