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摘 要：设计了一款光纤型接地及短路故障指示器，解決了传统故障指示器易受电磁干扰的问题。该指示器能够实时准确地监测、指示线路的接地故障和短路故障，提供报警信息为故障查找提供快捷途径。
关键词：接地故障 短路故障 光纤
中图分类号：TM507 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0077-01
接地及短路故障指示器[1-2]是配套安装在配电网络的环网开关柜、电缆分接箱、箱式变电站中，用于指示相应电缆区段的单相接地或短路故障的一种实时监测装置。一旦线路发生故障，故障区段便可通过指示器报警告知给运维人员，故障点就可很快被找到。传统故障指示器的控制器和传感器之间多采用铜导线进行信息传输，抗干扰性能差，经常出现错误报警。光纤型故障指示器采用光纤进行信号传输，抗干扰性能强，有效地避免错误报警。同时，该故障指示器还能将报警信息实时发送到监控中心的服务器，在监控电脑的屏幕上显示出故障所在的区域和具体位置，引导检修人员迅速确定故障区段并找出故障点。
1 硬件设计
光纤型故障指示器主要由控制器和传感器两部分组成。传感器分为短路故障传感器和接地故障传感器两种，每种传感器内部集成感应线圈和电光转换电路；控制器硬件主要包括：光电转换单元、控制单元、故障指示单元、智能化单元和供电单元，其结构框图如图1所示。
1.1 控制单元
控制单元是整个装置的核心，选用飞思卡尔的MC9S08QG8。MC9S08QG8是飞思卡尔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内核，其内置8 KB FLASH存储器，512 B RAM，SCI/SPI/IIC接口，8位模/数定时器模块，A/D模块等。MC9S08QG8还集成了背景调试系统以及可进行实时总线捕捉的内置在线仿真（ICE）功能，具有单线的调试及仿真接口（BDM）。[3]
1.2 光电转换单元
选用硅光敏三极管3DU33作为光电接收器件。3DU33接收峰值波长为880 nm，其光电流典型值可达10 mA（在1000LX光照下），可直接驱动其他器件，无需外接放大电路，简化PCB布局。
1.3 故障指示单元
故障指示单元选用高亮度的发光二极管用以指示短路故障、接地故障以及电池电量不足等信息，简便直接，便于巡检人员观察。
1.4 智能化单元
智能化单元可实现遥信和遥控功能。当指示器产生相应的报警指示信号后，可将报警信号输出远传。指示器也可接收远方的复位信号，对指示器进行远程复位操作。
2 软件设计
光纤型故障指示器的主要功能包括：
（1）短路报警指示：短路传感器用于检测线路的相电流，当线路发生短路故障且故障电流达到或超过报警电流设定值时，短路传感器发出报警信号，通过光纤传输给主机，主机接收到此信号后，产生相应的报警指示信号。
（2）接地报警指示：接地传感器在工作中检测线路的零序电流，当线路发生接地故障且接地故障电流达到或超过报警电流设定值时，接地传感器发出报警信号，通过电缆传输到主机，主机接收到此信号后，产生相应的报警指示信号。
（3）人工复位：当指示器产生报警后，可通过触发指示器主机面板上的“复位/测试”按钮来解除报警信号。
（4）智能化：指示器产生相应的报警指示信号后，可将报警信号输出远传。指示器也可接收远方的复位信号，对指示器进行远程复位操作。
（5）自动复位：当指示器发出报警信号后，如果无人工复位，则指示器将在设定的复位时限后自动复位。
（6）测试：指示器可进行工作性能自检。通过按下主机面板上的“复位/测试”按钮，并保持1.5 s进行测试。
因此，光纤型故障指示器的软件应覆盖上述功能，其主程序流程如图2所示。
3 结语
光纤型故障指示器可以有效地适用开关设备复杂的工作环境，抗干扰性能强，实时检测线路接地故障和短路故障，提供报警信息，为解决故障查找提供了快捷、有效途径。该指示器对迅速恢复供电，缩短停电时间，提高配电网络供电的可靠性和安全性，有着十分重要的意义。
参考文献
[1] 张宏波，袁钦成.故障指示器在智能电网中的应用[J].能源技术经济，2012（1）：69-72.
[2] 欧立新.接地、短路故障指示?器在10kV架空线路的应用[J].农村电工， 2012（9）：26-27.
[3] Freescale.MC13202 Reference Manual[EB/OL].http：//cache.freescale.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/MC9S08QG8.pdf？fromsite=zh-Hans&Parent_nodeId=&Parent_pageType=，2009-11.
关键词：接地故障 短路故障 光纤
中图分类号：TM507 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（c）-0077-01
接地及短路故障指示器[1-2]是配套安装在配电网络的环网开关柜、电缆分接箱、箱式变电站中，用于指示相应电缆区段的单相接地或短路故障的一种实时监测装置。一旦线路发生故障，故障区段便可通过指示器报警告知给运维人员，故障点就可很快被找到。传统故障指示器的控制器和传感器之间多采用铜导线进行信息传输，抗干扰性能差，经常出现错误报警。光纤型故障指示器采用光纤进行信号传输，抗干扰性能强，有效地避免错误报警。同时，该故障指示器还能将报警信息实时发送到监控中心的服务器，在监控电脑的屏幕上显示出故障所在的区域和具体位置，引导检修人员迅速确定故障区段并找出故障点。
1 硬件设计
光纤型故障指示器主要由控制器和传感器两部分组成。传感器分为短路故障传感器和接地故障传感器两种，每种传感器内部集成感应线圈和电光转换电路；控制器硬件主要包括：光电转换单元、控制单元、故障指示单元、智能化单元和供电单元，其结构框图如图1所示。
1.1 控制单元
控制单元是整个装置的核心，选用飞思卡尔的MC9S08QG8。MC9S08QG8是飞思卡尔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内核，其内置8 KB FLASH存储器，512 B RAM，SCI/SPI/IIC接口，8位模/数定时器模块，A/D模块等。MC9S08QG8还集成了背景调试系统以及可进行实时总线捕捉的内置在线仿真（ICE）功能，具有单线的调试及仿真接口（BDM）。[3]
1.2 光电转换单元
选用硅光敏三极管3DU33作为光电接收器件。3DU33接收峰值波长为880 nm，其光电流典型值可达10 mA（在1000LX光照下），可直接驱动其他器件，无需外接放大电路，简化PCB布局。
1.3 故障指示单元
故障指示单元选用高亮度的发光二极管用以指示短路故障、接地故障以及电池电量不足等信息，简便直接，便于巡检人员观察。
1.4 智能化单元
智能化单元可实现遥信和遥控功能。当指示器产生相应的报警指示信号后，可将报警信号输出远传。指示器也可接收远方的复位信号，对指示器进行远程复位操作。
2 软件设计
光纤型故障指示器的主要功能包括：
（1）短路报警指示：短路传感器用于检测线路的相电流，当线路发生短路故障且故障电流达到或超过报警电流设定值时，短路传感器发出报警信号，通过光纤传输给主机，主机接收到此信号后，产生相应的报警指示信号。
（2）接地报警指示：接地传感器在工作中检测线路的零序电流，当线路发生接地故障且接地故障电流达到或超过报警电流设定值时，接地传感器发出报警信号，通过电缆传输到主机，主机接收到此信号后，产生相应的报警指示信号。
（3）人工复位：当指示器产生报警后，可通过触发指示器主机面板上的“复位/测试”按钮来解除报警信号。
（4）智能化：指示器产生相应的报警指示信号后，可将报警信号输出远传。指示器也可接收远方的复位信号，对指示器进行远程复位操作。
（5）自动复位：当指示器发出报警信号后，如果无人工复位，则指示器将在设定的复位时限后自动复位。
（6）测试：指示器可进行工作性能自检。通过按下主机面板上的“复位/测试”按钮，并保持1.5 s进行测试。
因此，光纤型故障指示器的软件应覆盖上述功能，其主程序流程如图2所示。
3 结语
光纤型故障指示器可以有效地适用开关设备复杂的工作环境，抗干扰性能强，实时检测线路接地故障和短路故障，提供报警信息，为解决故障查找提供了快捷、有效途径。该指示器对迅速恢复供电，缩短停电时间，提高配电网络供电的可靠性和安全性，有着十分重要的意义。
参考文献
[1] 张宏波，袁钦成.故障指示器在智能电网中的应用[J].能源技术经济，2012（1）：69-72.
[2] 欧立新.接地、短路故障指示?器在10kV架空线路的应用[J].农村电工， 2012（9）：26-27.
[3] Freescale.MC13202 Reference Manual[EB/OL].http：//cache.freescale.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/MC9S08QG8.pdf？fromsite=zh-Hans&Parent_nodeId=&Parent_pageType=，2009-11.