配电故障指示器检测用物理仿真平台及检测方法

技术领域

本申请涉及电力设备技术领域，具体涉及配电故障指示器检测用物理仿真平台及检测方法。

背景技术

随着人民生产生活对电力的依赖程度日益增高，配电网的安全、稳定也越来越重要。小电流接地系统下，发生接地故障时，由于故障电流较小，难以确定故障线路及故障区段，通过人工拉试的方法导致故障处理时间较长以及非故障线路停电。通过安装配电故障指示器，可以直接定位故障区段，减少故障处理时间，减小停电范围，因此配电故障指示器的可靠性至关重要。由于小电流接地系统故障特征量不明显，各种类型配电故障指示器算法各不相同，定位准确性也大不相同，为保证配网的运行可靠，需要对配电故障指示器开展入网检测。

然而，现有的对配电故障指示器进行性能检测的设备均存在结构可靠性差或无法实现复用等问题，且由于各厂家由于技术水平不同，生产出的产品良莠不齐，因此现有的配电故障指示器检测设备无法保证配电故障指示器的应用可靠性。

发明内容

针对现有技术中的问题，本申请提供一种配电故障指示器检测用物理仿真平台及检测方法，所述配电故障指示器检测用物理仿真平台的结构可靠且复用性高，能够针对不同厂家或型号的配电故障指示器进行性能检测，进而能够在保证配电故障指示器的应用可靠性的基础上，有效提高配电故障指示器检测的便捷性、效率及可靠性，并降低检测成本。

为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种配电故障指示器检测用物理仿真平台，包括：380V系统和10kV系统；

所述380V系统包括：故障发生器、380V母线和连接至该380V母线的模拟线路，该模拟线路包括依次连接的10kV系统接入点、用于模拟对应的模拟线路对地电容的参数单元和用于模拟用户负载的负载单元，所述模拟线路上还设有故障接入点；所述故障接入点用于连接所述故障发生器；

所述10kV系统包括用于连接配电故障指示器的高压馈线单元，该高压馈线单元与所述10kV系统接入点连接以基于所述380V系统对所述配电故障指示器进行性能检测。

进一步地，所述高压馈线单元包括：依次连接的接入点、开关、升压变压器、第一熔断器和10kV馈线，该高压馈线单元还包括：与该10kV馈线依次连接的电流互感器、第二熔断器和电压互感器，该电压互感器的一次侧接地，该电压互感器的二次侧与所述第二熔断器连接；

所述10kV馈线用于连接所述配电故障指示器；

所述接入点与所述10kV系统接入点连接。

进一步地，所述故障发生器包括：接地故障单元；

所述接地故障单元包括：接地故障接入点、总开关、弧光接地故障开关、金属及电阻接地故障开关、第一接地电阻单元和第二接地电阻单元；

所述接地故障接入点、总开关、弧光接地故障开关和第二接地电阻单元依次连接，所述金属及电阻接地故障开关与所述弧光接地故障开关并联，且所述弧光接地故障开关和金属及电阻接地故障开关均连接至所述第一接地电阻单元；

所述接地故障接入点用于与所述故障接入点连接。

进一步地，所述第一接地电阻单元包括：并联的第一接地电阻支路、第二接地电阻支路、第三接地电阻支路和第四接地电阻支路，且所述第一接地电阻支路、第二接地电阻支路、第三接地电阻支路和第四接地电阻支路均接地；

其中，所述第一接地电阻支路包括一个开关，所述第二接地电阻支路至第四接地电阻支路均包括串联的一个开关和一个电阻；

所述第一接地电阻单元中的各个所述开关均连接至弧光接地故障开关和金属及电阻接地故障开关。

进一步地，所述第二接地电阻单元包括：接地电阻支路、依次连接至该接地电阻支路的一侧的三个接地的电阻，所述接地电阻支路包括串联的一个电阻和一个开关；

所述接地电阻支路的另一侧连接至弧光接地故障开关和金属及电阻接地故障开关；

所述接地电阻支路与一开关并联，所述接地电阻支路和相邻的一个电阻组成的支路与一开关并联，所述接地电阻支路和依次相邻的两个电阻组成的另一个支路与一开关并联。

进一步地，所述故障发生器包括：短路故障单元；

所述短路故障单元包括：相电选择开关以及三个短路支路，且每个短路支路的一侧均设有短路故障接入点，另一侧均依次连接一个开关和一个电阻；每个所述短路支路分别并联各自对应的一个由相互连接的开关和电阻组成的支路；

所述相电选择开关设置在各个所述短路支路的一侧与对应的短路故障接入点之间；

所述短路故障单元中的各个所述电阻均经由一个开关接地；

所述短路故障接入点用于与所述故障接入点连接。

进一步地，所述模拟线路均包含有三个模拟支路，且各个模拟支路分别一对一连接至所述380V母线的三相线。

进一步地，所述参数单元包括：至少一个接地电容子单元，每个接地电容子单元均包含有三个接地电容支路，且每个所述接地电容支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；

各个所述接地电容支路均设有相互连接的电容和开关，且所述接地电容子单元中的各个电容均接地。

进一步地，所述负载单元包括：第一负载子单元和第二负载子单元；

所述第一负载子单元包括：三个第一负载支路，且各个所述第一负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第一负载支路均设有相互连接的开关和电阻；

所述第一负载子单元包括：三个第二负载支路，且各个所述第二负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；

各个所述第二负载支路均设有开关，且各个所述第二负载支路中的开关分别连接各自对应的电阻或者均连接至一个启动按钮。

进一步地，还包括：380V供电电源，该380V供电电源经一个隔离变压器连接至所述380V母线。

进一步地，还包括：均连接至所述380V母线的两个380V母线电压互感器。

进一步地，还包括：中性点单元，该中性点单元经由一接地变压器连接至所述380V母线；

所述中性点单元包括并联的第一电阻、第二电阻和消弧线圈，所述第一电阻与所述第二电阻的电阻值不同。

进一步地，还包括：电容参数单元；

所述电容参数单元包括第一对地电容模拟子单元和第二对地电容模拟子单元；

所述第一对地电容模拟子单元包括三个第一电容支路，各个第一电容支路分别一对一连接至所述380V母线的三相线；每个所述第一电容支路均包含有依次连接的电容、开关和隔离开关；

所述二对地电容模拟子单元包括三个第二电容支路，各个第二电容支路分别一对一连接至所述380V母线的三相线；每个所述第二电容支路均包含有依次连接的电容和隔离开关；

所述电容参数单元中的电容均接地。

进一步地，所述380V母线上连接有故障接入点和转移式消弧装置；

所述转移式消弧装置包括并联的三个接地的开关，且所述转移式消弧装置中的各个所述开关分别一对一连接至所述380V母线的三相线。

第二方面，本申请提供一种配电故障指示器检测方法，应用所述的配电故障指示器检测用物理仿真平台实现，所述配电故障指示器检测方法包括：

将设置有配电故障指示器的高压馈线单元连接至所述10kV系统接入点，将所述故障发生器连接至所述故障接入点；

控制所述380V系统模拟故障工况和非故障工况，并根据所述配电故障指示器的运行状态确定该所述配电故障指示器的性能检测结果，其中，该性能检测结果包括：故障定位、小电流取电和误报警检测结果中的至少一项。

由上述技术方案可知，本申请提供的配电故障指示器检测用物理仿真平台及检测方法，配电故障指示器检测用物理仿真平台包括：380V系统和10kV系统；所述380V系统包括：故障发生器、380V母线和连接至该380V母线的模拟线路，该模拟线路包括依次连接的10kV系统接入点、用于模拟对应的模拟线路对地电容的参数单元和用于模拟用户负载的负载单元，所述模拟线路上还设有故障接入点；所述故障接入点用于连接所述故障发生器；所述10kV系统包括用于连接配电故障指示器的高压馈线单元，该高压馈线单元与所述10kV系统接入点连接以基于所述380V系统对所述配电故障指示器进行性能检测，配电故障指示器检测用物理仿真平台结构可靠且复用性高，能够针对不同厂家或型号的配电故障指示器进行性能检测，进而能够在保证配电故障指示器的应用可靠性的基础上，有效提高配电故障指示器检测的便捷性、效率及可靠性，并降低检测成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中的配电故障指示器检测用物理仿真平台的连接结构示意图。

图2为本申请实施例中的配电故障指示器检测用物理仿真平台中380V系统的连接结构示意图。

图3为本申请实施例中的配电故障指示器检测用物理仿真平台中380V系统的具体部件连接结构示意图。

图4为本申请实施例中的配电故障指示器检测用物理仿真平台中高压馈线单元的结构示意图。

图5为本申请实施例中的配电故障指示器检测用物理仿真平台中的接地故障单元的结构示意图。

图6为本申请实施例中的配电故障指示器检测用物理仿真平台中的短路故障单元的结构示意图。

图7为本申请实施例中的配电故障指示器检测方法的流程示意图。

附图标号：

1、380V系统；

11、故障发生器；

12、380V母线；

13、模拟线路；

131、10kV系统接入点；

132、故障接入点；

1321、第一故障接入点；

1322、第二故障接入点；

1323、第三故障接入点；

1324、第四故障接入点；

1325、第五故障接入点；

133、参数单元；

1331、第一参数单元；

1332、第二参数单元；

1333、第三参数单元；

1334、第四参数单元；

134、负载单元；

1341、第一负载单元；

1342、第二负载单元；

1343、第三负载单元；

1344、第四负载单元；

14、第一线路；

15、第二线路；

16、第三线路；

17、第四线路；

2、10kV系统；

22、高压馈线单元；

221、二次消谐测试接口；

222、一次消谐测试接口；

223、10kV馈线；

4、配电故障指示器；

5、380V供电电源；

6、转移式消弧装置；

7、母线电压互感器单元；

8、中性点单元；

91、第一对地电容模拟子单元；

92、第二对地电容模拟子单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的一个或多个实施例中，配电故障指示器也可以简称为故障指示器，是指一种安装在电力线(架空线，电缆及母排)上指示故障电流的装置。由于小电流接地系统中单相接地故障电流较小，难以实现故障测距，对故障位置进行确定往往需要巡线人员人工查找，因此为及早确定故障点，通过在线路上安装故障指示器，实现对故障点的快速定位。故障指示器主要包括故障识别、取能以及通讯单元。故障识别单元通过故障电流变化、暂态零序电流变化等特征量对故障进行识别，确定故障位置；取能单元从线路上获取电能以保证故障识别及通讯单元的供电；通讯单元可以在发生故障后与主站进行通讯并报警。

为了提供配电故障指示器检测用设备的结构可靠性及复用性，本申请实施例提供一种配电故障指示器检测用物理仿真平台，参见图1，所述配电故障指示器检测用物理仿真平台具体包含有如下内容：

380V系统1和10kV系统2；所述380V系统1具体包含有：故障发生器11、380V母线12和连接至该380V母线12的模拟线路13，该模拟线路13具体包含有依次连接的10kV系统接入点131、用于模拟对应的模拟线路对地电容的参数单元133和用于模拟用户负载的负载单元134；所述模拟线路13上还设有故障接入点132；所述故障接入点132用于连接所述故障发生器11；所述10kV系统2具体包含有用于连接配电故障指示器4的高压馈线单元22，该高压馈线单元22与所述10kV系统接入点131连接以基于所述380V系统1对所述配电故障指示器4进行性能检测。

参见图2至图6，所述380V系统1中的380V母线12具体是指仿真380V母线，包含有三相线：第一线A、第二线B和第三线C，相对应的，每个模拟线路13均包含有三个模拟支路，且各个模拟支路分别一对一连接至所述380V母线的第一线A、第二线B和第三线C。

可以理解的是，图2中示出的设置在三条线上的相同部件用一个符号表示，可以理解为这三条线上的该部件均可以为用该符号表示，例如，第一线路14上的隔离开关QS-X1是指在第一线路14的各条模拟支路上分别设有隔离开关，且为了便于标识及方便表述，第一线路14的各条模拟支路上的隔离开关统一标记为QS-X1。

在本申请的一种具体举例中，参见图2至图6，所述模拟支路13可以由四个，分别为第一线路14、第二线路15、第三线路16和第四线路17。

其一，所述第一线路14具体包含有相互连接的隔离开关QS-X1和断路器QF-X1，且第一线路14的各条模拟支路分别设有与断路器QF-X1连接的电流互感器X1TAa、电流互感器X1TAb和电流互感器X1TAc，且所述电流互感器X1TAa、电流互感器X1TAb和电流互感器X1TAc均连接至电流互感器X1TAo，且电流互感器X1Tao分别与第一线路14的各条模拟支路的10kV系统接入点131连接，各条模拟支路的10kV系统接入点131分别连接各自对应的第二故障接入点1322、用于模拟对应的模拟线路对地电容的参数单元133和用于模拟用户负载的负载单元134；所述第二故障接入点1322用于连接所述故障发生器11，其中，所述第一线路14对应的参数单元133具体可以选取第一参数单元1331，所述第一线路14对应的负载单元134具体可以选取第一负载单元1341。

第一参数单元1331具体包含有：至少一个接地电容子单元，每个接地电容子单元均包含有三个接地电容支路，且每个所述接地电容支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；其中一个接地电容支路设有相互连接的电容C11和开关KM-C11，且电容值C

第一负载单元1341具体包含有：第一负载子单元和第二负载子单元；所述第一负载子单元具体包含有：三个第一负载支路，且各个所述第一负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第一负载支路均设有相互连接的开关KM-X1R1和电阻R11，且电阻R11的规格为55Ω，4A；所述第一负载子单元还具体包含有：三个第二负载支路，且各个所述第二负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第二负载支路均设有开关KM-X1M，且各个所述第二负载支路中的开关KM-X1M分别连接至一个启动按钮SF1，且第二负载支路的电流值I

其二，所述第二线路15具体包含有相互连接的隔离开关QS-X2和断路器QF-X2，且第二线路15的各条模拟支路分别设有与断路器QF-X2连接的电流互感器X2TAa、电流互感器X2TAb和电流互感器X2TAc，且所述电流互感器X2TAa、电流互感器X2TAb和电流互感器X2TAc均连接至电流互感器X2TAo，且电流互感器X2Tao分别与第二线路15的各条模拟支路的10kV系统接入点131连接，各条模拟支路的10kV系统接入点131分别连接各自对应的第三故障接入点1323、用于模拟对应的模拟线路对地电容的参数单元133和用于模拟用户负载的负载单元134；所述第三故障接入点1323用于连接所述故障发生器11，其中，所述第二线路15对应的参数单元133具体可以选取第二参数单元1332，所述第二线路15对应的负载单元134具体可以选取第二负载单元1342。

第二参数单元1332具体包含有：至少一个接地电容子单元，每个接地电容子单元均包含有三个接地电容支路，且每个所述接地电容支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；其中一个接地电容支路设有相互连接的电容C21和开关KM-C21，且电容值C

第二负载单元1342具体包含有：第一负载子单元和第二负载子单元；所述第一负载子单元具体包含有：三个第一负载支路，且各个所述第一负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第一负载支路均设有相互连接的开关KM-X2R1和电阻R21，且电阻R21的规格为44Ω，5A；所述第一负载子单元还具体包含有：三个第二负载支路，且各个所述第二负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第二负载支路均设有开关KM-X2R2，且各个所述第二负载支路中的开关KM-X2R2分别连接至各自对应的电阻R22，且电阻R22的规格为44Ω，5A，且第二负载单元1342的负载电流为10A。

其三，所述第三线路16具体包含有相互连接的隔离开关QS-X3和断路器QF-X3，且第三线路16的各条模拟支路分别设有与断路器QF-X3连接的电流互感器X3TAa、电流互感器X3TAb和电流互感器X3TAc，且所述电流互感器X3TAa、电流互感器X3TAb和电流互感器X3TAc均连接至电流互感器X3TAo，且电流互感器X3Tao分别与第三线路16的各条模拟支路的10kV系统接入点131连接，各条模拟支路的10kV系统接入点131分别连接用于模拟对应的模拟线路对地电容的参数单元133、各自对应的第四故障接入点1324和用于模拟用户负载的负载单元134；所述第四故障接入点1324用于连接所述故障发生器11，其中，所述第三线路16对应的参数单元133具体可以选取第三参数单元1333，所述第三线路16对应的负载单元134具体可以选取第三负载单元1343。

第三参数单元1333具体包含有：至少一个接地电容子单元，每个接地电容子单元均包含有三个接地电容支路，且每个所述接地电容支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；其中一个接地电容支路设有相互连接的电容C31和开关KM-C31，且电容值C

第三负载单元1343具体包含有：第一负载子单元和第二负载子单元；所述第一负载子单元具体包含有：三个第一负载支路，且各个所述第一负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第一负载支路均设有相互连接的开关KM-X3R1和电阻R31，且电阻R31的规格为55Ω，5A；所述第一负载子单元还具体包含有：三个第二负载支路，且各个所述第二负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第二负载支路均设有开关KM-X3R2，且各个所述第二负载支路中的开关KM-X3R2分别连接至各自对应的电阻R32，且电阻R32的规格为55Ω，4A，且第三负载单元1343的负载电流为8A。

其四，所述第四线路17具体包含有相互连接的隔离开关QS-X4和断路器QF-X4，且第四线路17的各条模拟支路分别设有与断路器QF-X4连接的电流互感器X4TAa、电流互感器X4TAb和电流互感器X4TAc，且所述电流互感器X4TAa、电流互感器X4TAb和电流互感器X4TAc均连接至电流互感器X4TAo，且电流互感器X4Tao分别与第四线路17的各条模拟支路的10kV系统接入点131连接，各条模拟支路的10kV系统接入点131分别连接用于模拟对应的模拟线路对地电容的参数单元133、各自对应的第五故障接入点1325和用于模拟用户负载的负载单元134；所述第五故障接入点1325用于连接所述故障发生器11，其中，所述第四线路17对应的参数单元133具体可以选取第四参数单元1334，所述第四线路17对应的负载单元134具体可以选取第四负载单元1344。

第四参数单元1334具体包含有：一个接地电容子单元，包含有三个接地电容支路，且每个所述接地电容支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；接地电容支路设有相互连接的电容C41和开关KM-C41，且电容值C

第四负载单元1344具体包含有：第一负载子单元和第二负载子单元；所述第一负载子单元具体包含有：三个第一负载支路，且各个所述第一负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第一负载支路均设有相互连接的开关KM-X4R1和电阻R41，且电阻R41的规格为44Ω，5A；所述第一负载子单元还具体包含有：三个第二负载支路，且各个所述第二负载支路分别一对一连接至各个所述模拟支路；各个所述第二负载支路均设有开关KM-X4M，且各个所述第二负载支路中的开关KM-X4M分别连接至一个启动按钮SF2，且第二负载支路的电流值I

另外，参见图2至图6，配电故障指示器检测用物理仿真平台还具体包含有：380V供电电源5，该380V供电电源5可以经一个隔离变压器ZT连接至所述380V母线。380V供电电源5所在电路具体包含有：分别连接至第一线A的第一供电线路、连接至第二线B的第二供电线路和连接至第三线C的第三供电线路。第一供电线路、第二供电线路和第三供电线路均设有相互连接的隔离开关QS-Z1，各个隔离开关QS-Z1分别连接各自对应的开关KM-Z1，各个开关KM-Z1分别一对一连接电流互感器Z1TA、电流互感器Z2TA和电流互感器Z3TA，各个所述开关KM-Z1与对应的电流互感器直接均经由断路器QF-PT连接至380V母线电压互感器ZTV，电流互感器Z1TA、电流互感器Z2TA和电流互感器Z3TA均连接至隔离变压器ZT，且所述隔离变压器ZT分别连接第一供电线路、第二供电线路和第三供电线上各自对应的隔离开关QS-Z2，各个隔离开关QS-Z2分别一对一连接开关KM-Z2，各个开关KM-Z2分别连接第一供电线路、第二供电线路和第三供电线上各自对应的电流互感器Z2TAa、电流互感器Z2TAb和电流互感器Z2Tac，且电流互感器Z2TAa、电流互感器Z2TAb和电流互感器Z2Tac均连接至一个电流互感器Z2TAa。

配电故障指示器检测用物理仿真平台的所述380V母线上还连接有第一故障接入点1321和转移式消弧装置6；所述转移式消弧装置6具体包含有并联的三个接地的开关，分别为开关KM-XHC、开关KM-XHB和开关KM-XHA，且所述转移式消弧装置中的开关KM-XHC、开关KM-XHB和开关KM-XHA分别一对一连接至所述380V母线的第三线C、第二线B和第一线A。

配电故障指示器检测用物理仿真平台还具体包含有：两个母线电压互感器单元7，每个母线电压互感器单元7均包含有一个连接至所述380V母线的380V母线电压互感器，分别为380V母线电压互感器ZTV1和380V母线电压互感器ZTV2。380V母线电压互感器ZTV1分别经由开关KM-PT2和断路器QF-PT2连接至所述380V母线；380V母线电压互感器ZTV2经由断路器QF-PT1连接至所述380V母线。

配电故障指示器检测用物理仿真平台还具体包含有：中性点单元8，该中性点单元8可以经由一接地变压器JDB连接至所述380V母线；所述中性点单元具体包含有并联的第一电阻、第二电阻和消弧线圈，所述第一电阻与所述第二电阻的电阻值不同。第一电阻为小电阻NR1、小电阻NR1经由开关KM-N1连接至电流互感器NTA，第二电阻为高阻NR2、高阻NR2经由开关KM-N2连接至电流互感器NTA，消弧线圈NXH经由开关KM-N3连接至电流互感器NTA，电流互感器NTA连接接地变压器JDB，接地变压器JDB经由开关KM-JDB和断路器QF-JDB连接至380V母线。

配电故障指示器检测用物理仿真平台还具体包含有：电容参数单元，所述电容参数单元具体包含有第一对地电容模拟子单元91和第二对地电容模拟子单元92。

所述第一对地电容模拟子单元91具体包含有三个第一电容支路，各个第一电容支路分别一对一连接至所述380V母线的三相线；每个所述第一电容支路均包含有依次连接的电容、开关和隔离开关；具体为一个第一电容支路上的电容MCa2经由开关KM-MC2连接至隔离开关QF-MC2A，另一个第一电容支路上的电容MCb2经由开关KM-MC2连接至隔离开关QF-MC2B，再一个第一电容支路上的电容MCc2经由开关KM-MC2连接至隔离开关QF-MC2C，隔离开关QF-MC2A、隔离开关QF-MC2B和隔离开关QF-MC2C均连接至380V母线，且第一对地电容模拟子单元91的电阻值Cm1＝2.55μF。

所述二对地电容模拟子单元92具体包含有三个第二电容支路，各个第二电容支路分别一对一连接至所述380V母线的三相线；每个所述第二电容支路均包含有依次连接的电容和隔离开关；具体为一个第二电容支路上的电容MCa1经由隔离开关QF-MC1A连接至380V母线，另一个第二电容支路上的电容MCb1经由隔离开关QF-MC1B连接至380V母线，再一个第二电容支路上的电容MCc1经由隔离开关QF-MC1C连接至380V母线，所述电容参数单元中的电容均接地，且二对地电容模拟子单元92的电阻值Cm1＝5.1μF。

在本申请的配电故障指示器检测用物理仿真平台的一个实施例中，所述高压馈线单元22具体包含有：依次连接的高压馈线接入点、开关、升压变压器、第一熔断器和10kV馈线223，10kV馈线223用于连接配电故障指示器4；该高压馈线单元还具体包含有：与该10kV馈线依次连接的电流互感器、第二熔断器和电压互感器，该电压互感器的一次侧接地；所述电压互感器的二次侧与所述第二熔断器之间设有二次消谐测试接口221；所述高压馈线接入点与所述10kV系统接入点连接。

参见图4，所述高压馈线接入点有三组，其一为接入点A

所述高压馈线单元22中的接入点A

在本申请的配电故障指示器检测用物理仿真平台的一个实施例中，所述故障发生器具体包含有：接地故障单元；

参见图5，所述接地故障单元具体包含有：接地故障接入点JGZ、总开关KM-JZ-1、电流互感器JTA、弧光接地故障开关KM-J1、金属及电阻接地故障开关KM-J2、第一接地电阻单元和第二接地电阻单元；所述接地故障接入点JGZ、总开关KM-JZ-1、弧光接地故障开关KM-J1和第二接地电阻单元依次连接，所述金属及电阻接地故障开关KM-J2与所述弧光接地故障开关KM-J1并联，且所述弧光接地故障开关KM-J1和金属及电阻接地故障开关KM-J2均连接至所述第一接地电阻单元；所述接地故障接入点JGZ用于与所述故障接入点132连接。

其中，所述第一接地电阻单元具体包含有：并联的第一接地电阻支路、第二接地电阻支路、第三接地电阻支路和第四接地电阻支路，且所述第一接地电阻支路、第二接地电阻支路、第三接地电阻支路和第四接地电阻支路均接地；

其中，所述第一接地电阻支路具体包含有一个开关KM-J3，电阻值R＝0Ω；所述第二接地电阻支路具体包含有串联的一个开关KM-J4和一个电阻J1R，电阻值R＝7.5Ω；所述第三接地电阻支路具体包含有串联的一个开关KM-J5和一个电阻J2R，电阻值R＝15Ω；所述第四接地电阻支路具体包含有串联的一个开关KM-J6和一个电阻J3R，电阻值R＝30Ω。所述第一接地电阻单元中的各个所述开关均连接至弧光接地故障开关和金属及电阻接地故障开关。

其中，所述第二接地电阻单元具体包含有：接地电阻支路、依次连接至该接地电阻支路的一侧的三个接地的电阻，分别为电阻值R＝60Ω的电阻J7R、电阻值R＝60Ω的电阻J6R、电阻值R＝60Ω的电阻J5R、电阻值R＝60Ω的电阻J4R和开关KM-J10，开关KM-J10和电阻J4R并联有一个开关KM-J9，电阻J5R、电阻J4R和开关KM-J10并联有一个开关KM-J8，电阻J6R、电阻J5R、电阻J4R和开关KM-J10并联有一个开关KM-J7。

在本申请的配电故障指示器检测用物理仿真平台的一个实施例中，所述故障发生器具体包含有：短路故障单元；

参见图6，所述短路故障单元具体包含有：相电选择开关KM-DZ以及三个短路支路，且每个短路支路的一侧均设有短路故障接入点DGZ，另一侧均通过各自一一对应的电流互感器DTAa、电流互感器DTAb和电流互感器DTAc分别连接各自对应的一个开关和一个电阻；每个所述短路支路分别并联各自对应的一个由相互连接的开关和电阻组成的支路；所述相电选择开关KM-DZ设置在各个所述短路支路的一侧与对应的短路故障接入点之间；所述短路故障单元中的各个所述电阻均经由一个开关接地；所述短路故障接入点用于与所述故障接入点132连接。具体来说，电流互感器DTAa依次连接开关KM-D2-A和电阻值R＝3.8Ω的电阻，且开关KM-D2-A和电阻值R＝3.8Ω的电阻所在支路与开关KM-D1-A和一个电阻值R＝1.8Ω的电阻所在支路并联；电流互感器DTAb依次连接开关KM-D2-B和电阻值R＝3.8Ω的电阻，且开关KM-D2-B和电阻值R＝3.8Ω的电阻所在支路与开关KM-D1-B和一个电阻值R＝1.8Ω的电阻所在支路并联；电流互感器DTAc依次连接开关KM-D2-C和电阻值R＝3.8Ω的电阻，且开关KM-D2-C和电阻值R＝3.8Ω的电阻所在支路与开关KM-D1-C和一个电阻值R＝1.8Ω的电阻所在支路并联。

为了提供配电故障指示器检测用设备的结构可靠性及复用性，本申请实施例提供一种应用本申请提供的配电故障指示器检测用物理仿真平台实现的配电故障指示器检测方法，参见图7，所述配电故障指示器检测方法具体包含有如下内容：

步骤100：将设置有配电故障指示器的高压馈线单元连接至所述10kV系统接入点，将所述故障发生器连接至所述故障接入点；

步骤200：控制所述380V系统模拟故障工况和非故障工况，并根据所述配电故障指示器的运行状态确定该所述配电故障指示器的性能检测结果，其中，该性能检测结果包括：故障定位、小电流取电和误报警检测结果中的至少一项。

从上述描述可知，本申请实施例提供的配电故障指示器检测方法，能够针对不同厂家或型号的配电故障指示器进行性能检测，进而能够在保证配电故障指示器的应用可靠性的基础上，有效提高配电故障指示器检测的便捷性、效率及可靠性，并降低检测成本。

为进一步说明本方案，在本申请的一个具体应用实例中，利用配电物理仿真平台实现铁磁谐振以及各种故障工况的模拟。平台包括380V系统和10kV系统，380V系统包括主变、母线、出线单元、中性点接地模块、短路故障模拟单元、接地故障模拟单元、控制单元、保护单元；10kV系统包括升压变压器、模拟线路、PT、电容。由380V系统模拟各种运行、故障工况，10kV系统实现配电装置性能检测。

系统由380V电源供电，经隔离变压器ZT为380V仿真母线供电。母线经接地变JDB引出系统中性点，通过转换开关选择系统中性点接地方式(不接地、高阻接地、低电阻接地、消弧线圈接地，四选一)，详细说明见模块说明中的中性点设备说明。ZTV1和ZTV2为380V母线电压互感器，用于测量母线电压。KM-MC2为电容参数单元，用于模拟母线真实对地电容参数。

平台包括4条模拟线路，模拟线路包括10kV系统接入点(CAD图中彩色圆点)，故障接入点，参数单元，以及负载单元。10kV系统接入点可通过可接入高压馈线单元，用于实现10kV配电故障指示器、消谐装置等装置性能检测；故障接入点可连接接地故障发生器或短路故障发生器，用于模拟各种故障；参数单元模拟线路实现真实线路参数模拟；负载单元用于模拟用户负载。

通过选择开关选择故障模式(接地、短路二选一)；通过转换开关选择短路故障模式(50A三相；50A两相二选一)；故障模拟单元根据故障模拟类型通过切换开关控制，控制单元继电器针对故障类型(高阻接地、金属接地、弧光接地、两相短路、三相短路)选择性控制，但不允许以上两个故障同时发生(软件闭锁)；

在系统接地方式为“中性点不接地、低电阻接地、高阻接地、经消弧线圈接地”时，故障类型(高阻接地、金属接地、弧光接地、两相短路、三相短路)控制节点闭合时间为1s(时间可调)；

在系统发生单相接地故障时，通过控制器计算自故障发生开始后延时0.3S(时间可调节)后，实现系统快速投切母线消弧装置。

(一)控制单元及保护装置

控制单元根据系统不同功能分别控制，在电源变电柜、中性点成套柜、第一馈出线柜、第二馈出线柜、故障模拟柜，每面柜体内均设置一个集中控制单元，采用西门子S7-200PLC进行各自独立的模块化控制；通过现场通讯系统与后台主机进行通信，操作人员可在工程师站完成物理仿真平台的调试与故障模拟工作。

主变进出线、馈出线均配置单独保护装置，具备电压、电流保护功能；具备电压、电流精确测量功能。

每段馈线出线开关均配置单独测量装置，具备电压、电流保护功能；具备电压、电流精确测量功能。

(二)技术指标

系统供电电源：三相、380V、100A、50Hz；

线路满负荷工作电流：10A；

线路短路电流：1000A；

系统容流：30A；

正常运行电压互感器PT二次电压：100V；

正常运行电流互感器CT二次电流：<＝5A；

系统整体测量精度0.5级。

(三)主要设备及参数

3.1.柜体尺寸(GGD)

电源变电柜：1000×800×2200mm(宽×深×高)；

中性点成套柜：1200×800×2200mm(宽×深×高)

馈出线1柜：1000×800×2200mm(宽×深×高)；

馈出线2柜：1000×800×2200mm(宽×深×高)

高压馈线柜：1500×800×2200mm(宽×深×高)；

故障模拟柜：1200×800×2200mm(宽×深×高)；

故障录波屏：800×800×2200mm(宽×深×高)；

综合测试屏：800×800×2200mm(宽×深×高)。

3.2.主变

额定电压：380V；

额定电流：60A；

变比：380V/380V；

绝缘型式：环氧树脂浇筑；

额定容量：40kVA；

组别：YN/zn11；

1min工频耐压：35kV。

3.3.消弧线圈

额定电压：220V；

额定电流：33A；

调节范围：3～30A；

1min工频耐压：3kV。

3.4.中性点电阻(高阻)

阻值：220Ω；

短时额定电流：20A。

3.5.中性点电阻(低电阻)

阻值：3.34Ω；

短时额定电流：66A、10S。

3.6.I类负载

负载类型：电阻；

额定电流：3A、2A、1A；

温升：30K。

设计说明：

单组设计参数：1A，220Ω，220W*3,星形接线。

选型：单只参数5A，220Ω，5500W，3只星形接线(1组)。单只电阻功率为额定功率25倍，主要考虑其表面温升；

以单只参数5A，220Ω，5500W，3只星形接线(1组)为基准控制，实现单组1A。

阻性负载4组，按3A、2A、1A组合，第一组负载IR1＝1A、第二组负载IR2＝2A、第三组负载IR3＝1A、第四组负载IR4＝3A。

3.7.II类负载

负载类型：电机

额定电流：0.3A、0.6A

设计说明：

送风机设计参数：三相、380V、0.3A，100W一组；

送风机设计参数：三相、380V、0.2A，40W四组(馈线柜及故障模拟柜)；

总计冲击性负载(电机)三组，第一组负载I1＝0.3A、第二组负载IR2＝0.6A、第三组负载IR3＝0.9A。

3.8.故障模拟电阻

类型：电阻；

额定电流：100A(5s)、50A(5s)、5A。

3.9.电感

额定电流：50A；

压降：单只2％，用于单条线路时两台串联；

额定电压：0.38kV；

额定容量：18.5KW。

3.10.电力电容

类型：三相电容器；

额定电流：5A；

额定电压：1.9kV；

工作电压：0.38kV；

额定电容：16.5uF；

额定容量：14.5Kvar。

3.11.升压变

额定电压：10.5kV；

电压变比：0.38//10/；

绝缘型式：环氧树脂浇筑(三相组合Y/y0)；

额定容量：20VA。

3.12.电压互感器-高压测量

额定电压：10kV；

电压变比：10/√3/0.1/√3/0.1/3(三相组合Y0/y0/△,0.2级)；

绝缘型式：环氧树脂浇筑，三相五柱式；

额定容量：15VA。

3.13.电压互感器-母线低压测量

额定电压：0.38kV；

电压变比：0.38/√3/0.1/√3/0.1/3(三相组合Y0/y0/△,0.2级)；

绝缘型式：非包封结构，三相五柱式；

额定容量：20VA。

3.14.高压熔断器

型号：XRNP-12/0.5A，含熔断器及座；

数量：6套，用于升压变及10kV电压互感器。

3.15.断路器

塑壳断路器1(主回路+出线+短路故障模拟)

品牌：Schneider；

型号：CVS160B；

订货号：LV516303；

型式：固定式前连接、3极、In＝160、电磁TM-D保护；

尺寸：(W x H x D,mm)＝105x 161x 86；

数量：待定。

3.16.电流互感器

型号：LMZ1-0.66；

参数：10VA、100/5、0.2S；

绝缘型式：环氧浇注。

3.17.故障录波

采样率：

主机单通道A/D最大采样速度100KSBS，实际采样速度5kHz(每周波100点)。录取故障前4个周波及故障后8个周波。

故障录波启动条件：

零序电压启动：只要系统零序电压超过设定的启动值(为二次值，默认10V，可设)，主机立即启动录波；

相电流启动：只要系统任何一点相电流超过设定的启动值(为二次值，默认2A,可设)，主机立即启动录波；

设置启动值：设置启动值的文件在主机NANDFLASH盘的XDL文件夹中“CTPT”子文件里，打开“CTPT”子文件里面有4行数字，第3行数字为零序电压启动值；第4行数字为相电流启动值。可以根据实际需要更改启动值，改完后保存即可。

(四)模块单元

4.1.接口预留

在系统中预留了若干个接入点，该接入点全部为复用接口，可以接入单相接地故障、短路故障、电源、负载、联络等多种模块。

4.2.负载单元

通过接入口，可以方便的接入各种类型的负载单元。

配置1组负载单元，由连续可调电阻、电感、电容负载系统组成，产生最大10A的负载电流，可以模拟三相负载不平衡、负荷突加突卸、不同功率因素超前、滞后等各种电力工况。

4.3.故障模拟单元

通过接入口，可以接入故障模拟单元模块，包括短路故障和单相接地故障。

短路故障单元：可以模拟两相短路、三相短路，短路电流可控。配置保护装置。通过开关选择两相相间故障或三相相间故障，开关可选区相间故障的故障电阻。

接地故障单元：单相接地故障单元，可以模拟的单相接地故障包括：金属性接地、经不同阻值接地、弧光接地、经过渡电阻的弧光接地故障等。接地电阻选择开关，可选取0-240Ω接地电阻调节。通过不同开关组合模拟金属性接地、经不同阻值接地、金属性弧光接地、经过渡电阻的弧光接地故障。

4.4.中性点设备

配置独立接地变压器，引出系统中性点，可通过转换开关实现中性点不接地(所有开关均打开)、中性点经低电阻接地、中性点经消弧线圈接地等，接地变压器JDB采用Z型接线，容量为8.8kVA；消弧线圈容量为8.8kVA，11档，手动调节，电流补偿范围10～40A，级差不超过3A，手动调节；低电阻选用3.34Ω66A 10s；高阻选用220Ω1A 10s；并预留信号源接口。

4.5.高压馈线单元

高压馈线单元通过升压变压器将380V升至10kV，10kV馈线223为一闭合圆环，圆环可用于安装实际10kV的配电故障指示器，用于配电故障指示器性能校验；升压变压器为10kV真型PT，一次侧中性点预留一次消谐装置安装接口，二次侧预留二次消谐装置接口，可用于消谐装置性能校验。

(五)平台功能说明

平台通过开合QS-X1-4及QF-X1-4开关模拟4条线路投切及刀闸操作；通过合入开关KM-X1M、开关KM-X4M投入感性负载，开关KM-X1R1至开关KM-X4R1投入阻性负载，从而模拟负荷变化以及调节负荷电流大小。

部件状态：

1)故障定位试验：

试验步骤：

a.在平台上安装配电故障指示器；

b.启动平台，在配电故障指示器安装区段设置故障参数；

c.投入故障单元，记录配电故障指示器是否动作正确；

d.切除故障；

e.改变故障参数，重复c-d步；

f.在所有故障位置完成所有类型故障；

g.关闭平台，结束试验；

h.汇总配电故障指示器动作正确性。

检测评估标准：

短路故障、金属性接地故障、中电阻接地故障识别准确度应达到100％，弧光接地故障准确度应达到80％，高阻接地故障准确度应达到70％；配电故障指示器识别故障后应能正确发出翻牌或闪光报警，同时向主站发送数据。

2)小电流取电试验：

配电故障指示器供电不足时会导致录波、数据发送不完整，从而降低可靠性。可通过调节仿真平台负载来改变模拟线路电流，设置线路电流在5A时，验证配电故障指示器故障识别、报警、数据传输能力。

试验步骤：

a.在平台上安装配电故障指示器；

b.启动平台，在配电故障指示器安装区段设置故障参数；

c.调节负载，设置线路电流为5A；

d.投入故障单元，查看配电故障指示器报警功能是否正常；

e.切除故障；

f.关闭平台，结束试验；

g.查看配电故障指示器录波、数据传输功能是否正常。

3)误报警试验(新增试验内容)

通过平台模拟线路投切、负荷变化工况，配电故障指示器不应误判为接地故障，从而检验配电故障指示器误报警能力。

试验步骤：

a.在平台上安装配电故障指示器；

b.启动平台；

c.进行各模拟线路投入和切除,记录配电故障指示器是否误报警；

d.分别投入和切除阻性、感性负载，记录配电故障指示器是否误报警；

e.关闭平台，结束试验；

检测评估标准：

投切线路、负荷变化时配电故障指示器均不得出现误报警情况。

也就是说，本申请研制了一种基于配电物理仿真平台的配电故障指示器性能检测装置，并提出相应检测方法。利用配电物理仿真平台模拟各种接地、短路故障以及正常投切、改变负荷等工况，检测配电故障指示器故障识别准确度，可以针对各种原理类型配电故障指示器进行检测，同时模拟小电流运行工况，检测装置取能供能能力，实现配电故障指示器的性能全面检测。利用配电物理仿真平台实现铁磁谐振以及各种故障工况的模拟。平台包括380V系统和10kV系统，380V系统包括主变、母线、出线单元、中性点接地模块、短路故障模拟单元、接地故障模拟单元、控制单元、保护单元；10kV系统包括升压变压器、模拟线路、PT、电容。由380V系统模拟各种运行、故障工况，10kV系统实现配电装置性能检测。

10kV模拟导线为绝缘导线，配电故障指示器可直接安装于模拟导线上。380V系统依靠短路故障单元模拟两相短路、三相短路，接地故障单元模拟金属性接地、经不同阻值接地、弧光接地、经过渡电阻的弧光接地故障等。通过在配电故障指示器安装区段设置各种故障(故障参数见表1所示)，验证配电故障指示器能否正确识别并报警；通过在其他区段设置各种故障，验证配电故障指示器是否误动作；在配电故障指示器安装线路进行投切线路、倒闸操作、负荷转移等操作，验证配电故障指示器是否误动作；调整负荷使模拟线路电流为5A，设置故障，配电故障指示器在小电流取电时能够可靠工作。由于平台模拟了真实10kV故障、运行工况环境，因此适用于各种原理、类型配电故障指示器的性能检测。

表1

配电故障指示器性能检测开展试验如下：

1)故障定位试验：

分别在配电故障指示器安装区段与其他区段按表1所示各种故障参数设置故障，以检验配电故障指示器能否正确定位故障。

试验步骤：

a.在平台上安装配电故障指示器；

b.启动平台，在配电故障指示器安装区段设置故障参数；

c.投入故障单元，记录配电故障指示器是否动作正确；

d.切除故障；

e.改变故障参数，重复c-d步；

f.在所有故障位置完成所有类型故障；

g.关闭平台，结束试验；

h.汇总配电故障指示器动作正确性。

检测评估标准：

短路故障、金属性接地故障、中电阻接地故障识别准确度应达到100％，弧光接地故障准确度应达到80％，高阻接地故障准确度应达到70％；配电故障指示器识别故障后应能正确发出翻牌或闪光报警，同时向主站发送数据。

2)小电流取电试验：

配电故障指示器供电不足时会导致录波、数据发送不完整，从而降低可靠性。可通过调节仿真平台负载来改变模拟线路电流，设置线路电流在5A时，验证配电故障指示器故障识别、报警、数据传输能力。

试验步骤：

a.在平台上安装配电故障指示器；

b.启动平台，在配电故障指示器安装区段设置故障参数；

c.调节负载，设置线路电流为5A；

d.投入故障单元，查看配电故障指示器报警功能是否正常；

e.切除故障；

f.关闭平台，结束试验；

g.查看配电故障指示器录波、数据传输功能是否正常。

检测评估标准：

在负荷电流为5A时，配电故障指示器录波、报警、数据传输功能均应正常。

本申请针对配电故障指示器性能不全面的问题，研制了基于配电物理仿真平台的配电故障指示器性能检测装置，并提出相应检测方法，主要技术关键点和欲保护点如下：

1)通过配电物理仿真平台实现各种接地、短路故障及正常运行工况真实模拟，10kV模拟线路预留配电故障指示器安装位置，实现检测配电故障指示器故障定位准确度及小电流取电能力的功能。平台模拟了真实10kV故障、运行工况环境，因此适用于各种原理、类型配电故障指示器的性能检测。

2)提出配电故障指示器性能检测试验项目、试验步骤以及检测评估标准。

需要说明的是，在本文中，关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。