一、企業簡述
珠海市中力電力設備有限公司成立於2006年，是專業從事配網自動化和電力金具等產品的研發生產和銷售，具有自主智慧財產權及創新開發能力的國家級高新技術企業。公司已通過了ISO9001：2015國際質量標準體系認證，ISO14001：2015國際環境標準體系認證，OHSAS18001：2007職業健康安全管理體系認證和GJB 9001C-2017武器裝備質量管理體系認證，於2008年獲得全國工業產品生產許可證，2017年獲得GB/T29490-2013智慧財產權管理體系認證。
公司自成立以來，注重科技投入，提高企業自主創新能力。先後累計投入研發經費二千萬元人民幣，成立研發技術中心，致力於電力線路金具、配網自動化和其它產品（智能電子鎖、智能無線傳感器、10KV串聯多腔室滅弧防雷保護器）的研發與技術改良。與華中科技大學產學研合作。公司具有院士1人，高級工程師10人，工程師8人，大專以上學歷佔公司總人數的63%。已獲得26項國家實用新型專利，12項國家發明專利，多項監控軟體著作權證書。2014年獲得國家技術高新科技企業。
公司研發生產的銅快捷端子、電錶接線夾於2014年被廣東省科技廳認定為廣東省高新技術產品（粵高企協[2014]53號），銅快捷端子，該產品2016年又獲得國家電網新技術推廣應用產品（國網運檢技術[2016]108號文）。研發生產的配電線路狀態檢測器產品2020年入編國家發改委主管的《中國戰略新興產業》雜誌社：領跑一「十三五」項目彙編。同時被國家發改委評為中國戰略新興產業信息聚合傳播平臺。入庫「示範企業」的獎勵。
公司產品暢銷全國，得到了業界的肯定與好評。產品銷售南網廣東、海南、廣西省電力公司。國網黑龍江、吉林、江西、四川、安徽、陝西、湖北、北京市、天津市、內蒙古電力公司使用以來，沒出現過任何質量問題，十多年的市場證明，產品達到節能型、長壽命、免維護、零故障。質量優、導電性能好、運行安全可靠、易操作、拆裝簡便、各項技術指標均達到國網、南網設計和運營標準，是南網和國網的合格供應商。
公司秉承「堅持產品創新，服務電網安全」為企業核心理念，精益求精為客戶提供精準服務，最大程度實現企業的社會價值。
二、配電線路運行現狀
1、概述
在配電系統中，尤其是農網配電系統，以架空線路為主且配網自動化程度較低，但線路數量多、分支多，運行方式複雜，故障發生頻繁。在故障發生後，故障點的查詢費時費力，維護線路的工作量大，故障快速準確定位對於提高供電可靠性具有重要的意義。
目前對故障點的監測主要有線路故障指示器和線路FTU兩種方式。問題是多數故障指示器沒有自動定位功能，配電線路發生故障，需要人工沿線查找，增加了故障查找時間和難度。而利用FTU能夠實現故障的自動定位和隔離，但現場運行的大量配網設備無光纖通道（尤其是以架空線路為主的農網），也無預留自動化所必須的接入點，大量的設備更換和專用通訊通道的架設造成巨額資金投入，一次設備改造困難，工程費用高。因此，全面實現具有定位功能的故障指示器在配網自動化中的應用是對現有配網自動化的有力補充，對於提升供電系統的穩定性， 降低配網系統故障給系統運行帶來的影響有著較為重要的意義。
珠海市中力電力設備有限公司開發的配電線路狀態檢測器是基於故障指示器技術、GSM/GPRS通信技術和GIS （地理信息系統）技術的一套自動高效的故障點檢測及定位系統,同時是一套具有遠程傳輸能力的可分布監控、集中管理、即時通知型的智能化故障管理系統.主要用於配電系統各種故障點的檢測和定位，包括相間短路和單相接地故障。監控中心的故障定位軟體系統與大量現場的故障檢測和指示裝置相配合,在故障發生後的幾分鐘內即可在控制中心通過與地理信息系統相結合,顯示故障位置和故障發生時間,幫助維修人員迅速趕赴現場，排除故障，恢復正常供電，提高供電可靠性，同時大大減少故障巡線人員，提高工作效率。是現有配網自動化的有力補充。
2、與現有故障指示器對比
三、配電線路狀態檢測器的組成及實現的功能
配電線路狀態檢測器由智能感知採集單元、匯集單元和系統智能分析主站組成，採集單元通過無線通信將信息傳輸給匯集單元；匯集單元通過行動網路上傳信息給系統主站；主站軟體可以根據信息對配電網架空線路進行接地故障和相間短路檢測定位。
配電線路狀態檢測器可以高精度實時在線監測中壓配電網線路電流、對地電場，在線路狀態發生異常改變時觸發高採樣錄波，主站系統根據錄波數據可實現小電流接地系統接地故障準確定位、複雜故障過程回溯反演、線路異常狀態提前預警，大大提高了接地故障的定位準確率。智能系統主站下發故障定位結果給用戶指導巡線（通知途徑：簡訊和手機APP），從而用戶利用定位結果縮短故障處理時間。
系統組成如下圖所示：
1、採集單元
產品特點：
★ 架空線上電流測量精度±0.5%;
★ 電流、電場高頻(12.8KHz )實時錄波，捕獲小電流接地故障瞬間暫態波形信號；
★ 高精度(＜20μs)無線時間同步實現三相電流、對地電場波形同步採集；
★ 低負載線路上(3A)持續獲得穩定電源，三級充放電精細管理，高效率能量運用；
★ 低功耗無線雙向通信，支持程序遠程升級和維護；
★ 帶電安裝、拆卸，IP67防護等級。
主要技術參數：
2、匯集單元
功能特點：
★ 高可靠電源系統，太陽能和免維護蓄電池主備供電。
★ 通信終端30分鐘同步一次即可保證高精度(＜20μs)三相無線時間同步。
★ 三相合成獲取暫態零序電流、電場信號,實現接地故障就地精準檢測、定位、通信穩定可靠。
★ 匯集單元與採集單元建立短距無線網絡,支持星形拓撲結構；藉助基於4G無線網絡的電力VPN專網與主站監測平臺建立通信，將數據上傳至主站，實現對配電網絡的故障信息和運行工況的監測。
★ 可靠的工業級設計，通訊模塊採用國際主流廠商工業級無線通信晶片，具備通道監視、通道切換和故障報警功能，支持系統診斷和自愈功能；支持通信中斷恢復後數據續傳,防止數據丟失。
★ 高可靠電源、低功耗設計，後備電源能使匯集單元連續工作15天。
★ 定時自檢,並向監控中心發送自檢信息,可遠程維護與升級。
★ 具備電源管理功能，可監測電池電壓，控制蓄電池啟動、退出和活化等功能。
★ 機箱堅固防鏽，配合密封圈、防水接頭,實現IP55防塵防水等級,確保在戶外
長時間安全穩定運行。
主要技術參數
3、監測主站
主站系統可以部署為雲端模式和伺服器模式，方便用戶多樣化的要求，用戶隨時隨地可以進行查看分析和維護更新。主站系統利用大數據獲取並構建案例庫，結合人工智慧學習算法發現規律，實現工況識別、原因識別、故障預測，大大提高了整個系統的可靠性，線路故障識別及定位準確率不低於90%。
主要包括以下功能模塊：
★ 運行狀態檢測模塊 ★ 一次接線圖 ★ 故障錄波模塊
★ 實時數據展示模塊 ★ 歷時曲線模塊 ★ 故障報警模塊
★ 地理信息系統模塊 ★ SOE記錄模塊 ★ 故障定位模塊
主站界面展示：
4、手機APP
在監控主站系統管理模塊中授權的手機可利用該APP登陸查看被授權線路的工況，接收被授權線路的故障事件通知等。可通過掃描二維碼下載我司APP軟體。
登陸界面，並用授權的手機號碼獲取驗證碼後登陸。
登陸後界面展示：
四、配電線路狀態檢測器的故障檢測原理
1、永久短路故障檢測原理
當採集單元檢測到一個正常電流I1持續一定的時間（可設置）後，突變到I2，I2-I1>設置的突變閾值，隨後線路進入停電狀態持續一定的時間（可設置）後，則採集單元判定為永久短路。
2、瞬時短路故障檢測原理
當採集單元檢測到一個正常電流I1持續一定的時間（可設置）後，突變到I2，I2-I1>設定的突變閾值，隨後線路進入停電狀態持續一定的時間（小於設定的停電時間閾值）後，又突變到I3，I3大於設定的突變閾值，持續一定的時間後，線路電流恢復到I4，I4大於設備判斷來電的正常電流值。模擬為重合閘成功，則採集單元判定為瞬時短路。
3、接地故障檢測原理
配電線路狀態檢測器通過12.8KHz高採樣率採集記錄下故障瞬時的電流波形（故障前4個周波，故障後8個周波），疊加得到零序電流波形，根據故障發生瞬時的暫態零序電流波形進行接地故障檢測定位，原理如下圖所示。
當線路發生單相接地時，同一母線的所有監測點都會觸發錄波，記錄故障暫態波形並上傳至主站，接地故障瞬時的暫態零序電流波形，幅值較大，而且不受接地方式影響，同時故障線路和健全線路的暫態零序電流波形不同，故障線路上接地故障點前後的暫態零序電流波形也不同，後臺主站根據以上判據，綜合分析故障波形特徵就可以定位出接地故障所在區段。
五、案例分享
1、典型接地故障案例
2019-07-31 21:27:54 配電線路狀態檢測器報XX線174號杆至155號支1號杆之間發生C相瞬時接地故障。經查線發現用戶保險燒壞，實際故障位置與系統報警位置相符。
截圖分別為故障線路最前端監測點、故障點前監測點（臨近）、故障點後監測點（臨近）的零序電流和三相電場波形，三張圖電場波形變化一致，表現為C相電場跌落，AB相電場升高，為C相接地故障；通過零序電流對比可見，215號杆和174號杆零序電流特徵高度相似，且幅值較大，與155支1號杆零序電流相比暫態特徵方向相反，可判斷故障點在174號杆與155支1號杆之間。
2、電纜頭爆裂故障案例
2019-08-02凌晨IWOS平臺陸續報兩次事件；
事件一：2019-08-02 01:05:03 XX線2號杆之後（12支1號杆,55號杆）之前發生B-C相瞬時短路故障 。
事件二：2019-08-02 01:09:30 XX線2號杆之後（12支1號杆,55號杆）之前發生C相瞬時接地。
首次短路重合成功，約4分鐘後同一故障區段C相發生單相接地故障，經查線故障為電纜頭爆裂，實際故障位置與系統報警位置相符。
截圖分別為故障點前監測點和故障點後兩個不同的分支的監測點的三相電流和電場波形，由波形可見，2號杆有明顯的B、C相短路電流，約持續2.5周波後線路跳閘停電，電流、電場消失。而12支1號杆與55號杆在同一時刻的波形中未見有短路電流流過，所以12支1號杆與55號杆不在短路故障路徑上，可判斷為2號杆之後與12支1號杆、55號杆之前為故障點存在的區間。
截圖分別為故障線路故障點前監測點（臨近）和故障點後兩個不同的分支的監測點（臨近）以及同母線下非故障線路出口監測點的零序電流和三相電場波形，四張圖電場波形變化基本一致，表現為C相電場跌落，AB相電場升高，為C相接地故障；通過零序電流對比可見，2號杆零序電流暫態峰值和穩態值均遠大於12支1號杆、55號杆和XXX線1號杆的零序電流。且零序電流方向明顯與其他三個監測點相反，可判斷故障點位置在2號杆之後，12支1號杆、55號杆之前。
3、斷線故障案例
2019-08-08凌晨平臺連續報兩次事件：
事件一：2019-08-08 04:03:48 10kVXX線85號支11號支1號杆之後發生A相瞬時接地。
事件二：2019-08-08 04:07:35 10kVXX線85號支11號支1號杆之後再次發生A相瞬時接地。
經查線故障為用戶電纜斷線，實際故障位置與系統報警位置相符，系統報警正確。
截圖分別為故障點前監測點、故障線路非故障路徑監測點和非故障線出口監測點的波形，兩次事件的波形圖的電 場波形變化分別基本一致，表現為A相電場跌落，BC相電場升高，為A相瞬時接地故障；通過零序電流對比可見 零序電流均表現為弧光放電，且85號支11號支1號杆零序電流放電尖峰遠大於85號支11號杆和嘎雄線2號杆的零 序電流，且零序電流極性明顯與其他兩個監測點相反，兩個事件均可判斷故障點位置都在85號支11號支1號杆之後。
本次事件系統捕捉到兩次瞬時接地故障，均表現為弧光接地，且故障位置相同，經班組查線發現故障位置線路架設較低、弧垂較大與線下金屬廠房屋頂接觸，發生接地故障，接觸過程中導線逐漸燒斷，發展為斷線故障。
六、結束語
配電線路狀態檢測器是適合於10kv配電線路中各種線路故障判斷、故障區間定位和數據在線監控的最佳選擇，是當前配網自動化的最佳補充。該裝置可實現對線路上的設備分布、設備狀態數據、歷史信息、故障事件（接地、短路、瞬時等故障）等信息進行全景監測；可實現對線路事件、系統負荷等數據的分析；能實時準確定位出故障區間，同時根據系統大資料庫波形對比，準確分辨出是什麼故障，如樹障、絕緣子擊穿、避雷器擊穿、設備老化等，通過簡訊方式發給用戶。該裝置除了以上功能外，更大的優勢是在事故未發生之前，通過系統提供給用戶的信息及波形，可提前消除故障隱患，起到了一個預防作用。此外，手機app可隨時隨地方便查看線路狀態和故障信息，真正實現了方便快速判斷故障和幫助用戶更好更快的解決故障的目的。
近三年來，配電線路狀態檢測器在廣東電網下屬的肇慶、惠州、雲浮、韶關、汕頭等局以及國網的黑龍江等局得到了廣泛應用，已投入運行的有近6000套，銷售收入達到了近5000萬元。隨著該產品的投入使用，大大提高了使用單位的運維水平，極大縮短了故障點查找時間，大大減少了停電時間和停電範圍，提高了供電可靠性，產生了良好的經濟效益，受到各供電局的一致好評。