光纖型接地及短路故障指示器

摘 要：設計了一款光纖型接地及短路故障指示器，解決了傳統故障指示器易受電磁干擾的問題。該指示器能夠實時準確地監測、指示線路的接地故障和短路故障，提供報警信息為故障查找提供快捷途徑。

關鍵詞：接地故障 短路故障 光纖

中圖分類號：TM507文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0077-01

接地及短路故障指示器[1-2]是配套安裝在配電網絡的環網開關柜、電纜分接箱、箱式變電站中，用于指示相應電纜區段的單相接地或短路故障的一種實時監測裝置。一旦線路發生故障，故障區段便可通過指示器報警告知給運維人員，故障點就可很快被找到。傳統故障指示器的控制器和傳感器之間多采用銅導線進行信息傳輸，抗干擾性能差，經常出現錯誤報警。光纖型故障指示器采用光纖進行信號傳輸，抗干擾性能強，有效地避免錯誤報警。同時，該故障指示器還能將報警信息實時發送到監控中心的服務器，在監控電腦的屏幕上顯示出故障所在的區域和具體位置，引導檢修人員迅速確定故障區段并找出故障點。

1 硬件設計

光纖型故障指示器主要由控制器和傳感器兩部分組成。傳感器分為短路故障傳感器和接地故障傳感器兩種，每種傳感器內部集成感應線圈和電光轉換電路；控制器硬件主要包括：光電轉換單元、控制單元、故障指示單元、智能化單元和供電單元，其結構框圖如圖1所示。

1.1 控制單元

控制單元是整個裝置的核心，選用飛思卡爾的MC9S08QG8。MC9S08QG8是飛思卡爾8位微控制器系列中具有很高集成度的芯片，采用高性能、低功耗的HCS08內核，其內置8 KB FLASH存儲器，512 B RAM，SCI/SPI/IIC接口，8位模/數定時器模塊，A/D模塊等。MC9S08QG8還集成了背景調試系統以及可進行實時總線捕捉的內置在線仿真（ICE）功能，具有單線的調試及仿真接口（BDM）。[3]

1.2 光電轉換單元

選用硅光敏三極管3DU33作為光電接收器件。3DU33接收峰值波長為880 nm，其光電流典型值可達10 mA（在1000LX光照下），可直接驅動其他器件，無需外接放大電路，簡化PCB布局。

1.3 故障指示單元

故障指示單元選用高亮度的發光二極管用以指示短路故障、接地故障以及電池電量不足等信息，簡便直接，便于巡檢人員觀察。

1.4 智能化單元

智能化單元可實現遙信和遙控功能。當指示器產生相應的報警指示信號后，可將報警信號輸出遠傳。指示器也可接收遠方的復位信號，對指示器進行遠程復位操作。

2 軟件設計

光纖型故障指示器的主要功能包括：

（1）短路報警指示：短路傳感器用于檢測線路的相電流，當線路發生短路故障且故障電流達到或超過報警電流設定值時，短路傳感器發出報警信號，通過光纖傳輸給主機，主機接收到此信號后，產生相應的報警指示信號。

（2）接地報警指示：接地傳感器在工作中檢測線路的零序電流，當線路發生接地故障且接地故障電流達到或超過報警電流設定值時，接地傳感器發出報警信號，通過電纜傳輸到主機，主機接收到此信號后，產生相應的報警指示信號。

（3）人工復位：當指示器產生報警后，可通過觸發指示器主機面板上的“復位/測試”按鈕來解除報警信號。

（4）智能化：指示器產生相應的報警指示信號后，可將報警信號輸出遠傳。指示器也可接收遠方的復位信號，對指示器進行遠程復位操作。

（5）自動復位：當指示器發出報警信號后，如果無人工復位，則指示器將在設定的復位時限后自動復位。

（6）測試：指示器可進行工作性能自檢。通過按下主機面板上的“復位/測試”按鈕，并保持1.5 s進行測試。

因此，光纖型故障指示器的軟件應覆蓋上述功能，其主程序流程如圖2所示。

3 結語

光纖型故障指示器可以有效地適用開關設備復雜的工作環境，抗干擾性能強，實時檢測線路接地故障和短路故障，提供報警信息，為解決故障查找提供了快捷、有效途徑。該指示器對迅速恢復供電，縮短停電時間，提高配電網絡供電的可靠性和安全性，有著十分重要的意義。

參考文獻

[1]張宏波，袁欽成.故障指示器在智能電網中的應用[J].能源技術經濟，2012（1）：69-72.

[2]歐立新.接地、短路故障指示?器在10kV架空線路的應用[J].農村電工， 2012（9）：26-27.

[3]Freescale.MC13202 Reference Manual[EB/OL].http：//cache.freescale.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/MC9S08QG8.pdf？fromsite=zh-HansParent_nodeId=Parent_pageType=，2009-11.