《故障路径指示用电流和电压传感器或探测器 第1部分：通 用原理和要求》GBT 41135.1-2021 详细解读

《故障路径指示用电流和电压传感器或探测器第1部分：通用原理和要求》GB/T41135.1-2021详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义、缩略语和符号4根据电网和故障类型对FPI选择的要求5典型应用6与电网配置和运行有关的应用7FPI/DSU的主要元件8FPI/DSU的分类和使用级别(数据模型和配置定义、测试)contents目录9运行条件10额定值11设计与结构12试验附录A(资料性)本文件与IEC62689-1:2016技术性差异及其原因附录B(资料性)FPI/DSU架构的示例附录C(资料性)关于FPI/DSU通信能力的例子附录D(资料性)IEC62689-1:2016的额定绝缘水平contents目录附录E(资料性)根据使用情况对设备进行选择的指导示例(在询价、投标和订货时需提供的信息)参考文献011范围适用对象本标准适用于故障路径指示器（FPI）和配电单元（DSU），包括它们所使用的电流和/或电压传感器。这些设备主要用于探测电力系统中的故障，并指示故障所在位置。FPI和DSU作为单一设备或多种设备/功能的组合，其核心功能是探测故障电流和/或电压，并通过指示器（就地或远端）向操作人员提供故障位置信息。标准覆盖了FPI和DSU的通用原理、最低要求（性能指标）、分类、运行条件、设计与结构、试验等方面的内容，但功能性试验和通信试验除外。本标准适用于各种电压等级的配电网，包括架空线路和地下电缆系统，旨在提高供电可靠性，减少停电时间，促进智能配电网的发展。功能描述技术范围应用领域1范围01020304022规范性引用文件GB/T20000.2—XXXX标准化工作指南第2部分：采用国际标准：此文件指导了如何有效地采用国际标准，确保我国标准与国际标准保持一致性，促进国际贸易和技术交流。IEC62689-1:2016故障路径指示用电流和电压传感器或探测器第1部分：通用原理和要求：该国际标准是制定本标准的主要参考依据。通过对其内容的翻译、研究和分析。确保本标准在技术上与国际标准等效GB/TXXXXX.2故障路径指示用电流和电压传感器或探测器第2部分：其他相关要求：作为同一系列标准的另一部分，该引用文件为本标准提供了必要的补充和协调，确保整个系列标准在技术上的连贯性和一致性。GB/T1.1—XXXX标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写：该引用文件为标准的制定提供了统一的格式和编写规范，确保标准的结构清晰、内容准确，便于理解和执行。2规范性引用文件033术语和定义、缩略语和符号故障路径指示器(FPI)用于探测电力系统中故障路径并指示故障位置的设备或装置。配电单元(DSU)集成多种功能，用于配电系统中故障检测、保护和控制等任务的设备或系统。3术语和定义、缩略语和符号能够检测和测量电路中电流变化的装置，用于故障路径指示和电力系统监测。电流传感器能够检测和测量电路中电压变化的装置，用于故障路径指示和电力系统监测。电压传感器根据FPI/DSU对故障探测的灵敏度和准确性划分的等级，用于评估设备性能。故障探测能力等级3术语和定义、缩略语和符号010203IEC国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission），负责制定和发布国际电工标准。FPI故障路径指示器（FaultPassageIndicator），用于指示电力系统中故障路径的设备。3术语和定义、缩略语和符号配电单元（DistributionSubstationUnit），集成多种功能的配电系统设备。DSU电流互感器（CurrentTransformer），用于电流测量的设备。CT电压互感器（VoltageTransformer），用于电压测量的设备。VT3术语和定义、缩略语和符号3术语和定义、缩略语和符号01监控与数据采集系统（SupervisoryControlAndDataAcquisition），用于远程监控和控制电力系统的计算机系统。防护等级（IngressProtectionRating），表示外壳对固体异物和水的防护能力。电磁兼容性（ElectromagneticCompatibility），设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。0203SCADAIP等级EMC044根据电网和故障类型对FPI选择的要求4根据电网和故障类型对FPI选择的要求010203适应电网运行方式：辐射状电网：选择能够准确检测单向电流变化的FPI，确保故障快速定位。环网状电网：考虑FPI的双向故障检测能力，以及在网络中多个点同时检测故障信号的能力，以实现故障区域的精确划分。微电网和分布式能源系统选择具有灵活通信接口和智能处理能力的FPI，以应对复杂多变的能源流动情况。4根据电网和故障类型对FPI选择的要求“针对故障类型：瞬时故障：选择响应速度快、复位时间短的FPI，减少误报和漏报，确保电网快速恢复供电。永久性故障：选择具有高可靠性和稳定性的FPI，确保在恶劣环境下仍能准确指示故障位置。4根据电网和故障类型对FPI选择的要求010203接地故障选择具备接地电流检测能力的FPI，特别是在中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中，准确探测接地故障。4根据电网和故障类型对FPI选择的要求4根据电网和故障类型对FPI选择的要求探测精度和响应时间：01根据电网的具体需求，选择合适的FPI探测精度和响应时间。例如，对于关键负荷区域，可能需要更高的探测精度和更快的响应时间。02考虑到FPI的探测原理和实现方式，评估其在实际应用中的性能表现，确保满足电网的运行要求。03经济性和可靠性：4根据电网和故障类型对FPI选择的要求平衡FPI的采购成本和长期运行维护费用，选择性价比高的产品。评估FPI的可靠性和耐用性，确保在恶劣环境下仍能稳定工作，减少因设备故障导致的停电时间。055典型应用架空线应用：实时监测：在架空线路上安装电流和电压传感器，可实时监测线路的运行状态，及时发现并指示故障位置。5典型应用精准定位：结合GPS或其他定位技术，传感器能够准确报告故障发生点，缩短故障排查时间。自动化处理与配电自动化系统联动，可自动隔离故障区段，恢复非故障区域的供电。5典型应用地下电缆应用：5典型应用隐蔽故障探测：地下电缆的故障难以直观发现，电流和电压传感器能够探测到隐蔽的故障，并通过指示器显示故障位置。防水防潮：针对地下电缆的特殊环境，传感器设计需具备防水防潮功能，确保长期稳定运行。远程监控结合远程监控技术，实现地下电缆运行状态的远程监控和故障诊断。5典型应用5典型应用三相故障检测：在三相供电系统中，传感器能够同时检测A、B、C三相的电流和电压，快速定位三相短路、断路等故障。单相故障检测：针对单相供电系统，传感器能够准确检测单相接地故障，并通过指示器显示故障相别。单相应用与三相应用：010203灵活配置根据具体应用场景，可灵活配置单相或三相传感器，满足不同需求。5典型应用剩余电流应用：与其他设备联动：与断路器、接触器等设备联动，实现漏电保护功能的自动化处理。灵敏度可调：根据实际需求调整剩余电流传感器的灵敏度，确保既能准确检测漏电故障又不会误动作。漏电保护：剩余电流传感器能够检测线路中的剩余电流，当发生漏电时及时切断电源，保护人身和设备安全。5典型应用01020304066与电网配置和运行有关的应用电网配置适应性：传感器或探测器应能够适应不同类型的电网配置，包括环网、辐射网等，确保在复杂电网结构中准确指示故障路径。6与电网配置和运行有关的应用设计时需考虑电网的扩展性和灵活性，确保新设备的接入不会对现有电网配置造成负面影响。运行稳定性与可靠性：6与电网配置和运行有关的应用传感器或探测器应具有高稳定性和可靠性，能在各种恶劣环境条件下持续稳定运行，包括高温、低温、潮湿等极端环境。采用冗余设计和技术手段，提高系统的容错能力和自我恢复能力，确保在部分元件故障时仍能保持整体功能的正常运行。故障探测与隔离能力：6与电网配置和运行有关的应用传感器或探测器应能够准确探测各种类型的电网故障，包括短路、接地、过载等，并快速指示故障路径。与电网保护设备配合，实现故障的自动隔离和恢复供电，缩短停电时间，提高供电可靠性。6与电网配置和运行有关的应用通信与集成能力：01传感器或探测器应具备良好的通信能力，能够与支持IEC61850等通信协议的电网自动化系统集成，实现信息的实时交换和共享。02提供标准的通信接口和协议，方便与其他电网设备进行集成和互操作，提高系统的整体性能和效率。03远程监控与维护：支持远程监控功能，通过电网自动化系统对传感器或探测器的运行状态进行实时监控，及时发现并处理潜在问题。提供远程维护和升级功能，降低现场维护成本和难度，提高系统的可维护性和可扩展性。6与电网配置和运行有关的应用077FPI/DSU的主要元件技术类型：包括常规电流互感器（如符合IEC61869-2标准）和电子式电流互感器（如符合IEC60044-8标准），以适应不同应用场景的需求。电流传感器：准确度与性能：电流传感器应具备高准确度，确保在故障指示过程中的精确测量，减少误报和漏报。7FPI/DSU的主要元件010203安装与配置电流传感器的安装需考虑环境因素和电网特性，确保稳定运行和准确测量。7FPI/DSU的主要元件123电压传感器：选型与配置：电压传感器可根据故障探测原理和附加功能的要求选配，包括电磁式电压互感器、电容式电压互感器或电子式电压互感器。安全与隔离：电压传感器需具备良好的绝缘性能和隔离措施，确保操作人员和设备安全。7FPI/DSU的主要元件测量范围与精度电压传感器应覆盖电网正常运行和故障时的电压范围，并具备较高的测量精度。7FPI/DSU的主要元件7FPI/DSU的主要元件010203调理和指示单元(CPIU)：功能与接口：CPIU负责接收来自电流和电压传感器的信号，进行必要的调理和转换，并通过适当的人机接口（如LED指示灯、液晶显示屏等）提供故障指示。智能化与通信：部分CPIU还具备智能化功能，如故障自动判断、数据存储和远程通信等，提高故障指示的效率和可靠性。人机接口(HMI)：耐用性与环境适应性：HMI需具备较高的耐用性和环境适应性，确保在各种恶劣环境下稳定运行和准确指示。交互设计：HMI的交互设计应简洁明了，便于操作人员快速准确地理解和响应故障指示。指示方式：HMI通过直观的指示方式（如灯光、声音、显示屏等）向操作人员提供故障位置和类型的信息。7FPI/DSU的主要元件01020304088FPI/DSU的分类和使用级别(数据模型和配置定义、测试)数据模型和配置定义：8FPI/DSU的分类和使用级别(数据模型和配置定义、测试)数据模型标准化：FPI/DSU的数据模型遵循IEC61850系列标准，确保数据的一致性和互操作性。配置定义灵活性：根据实际应用场景，FPI/DSU的配置可以灵活调整，包括传感器类型、通信协议、指示方式等。信息模型详细化详细规定了用于就地指示和远端指示的FPI/DSU的信息模型，确保信息的准确传输和处理。8FPI/DSU的分类和使用级别(数据模型和配置定义、测试)测试：型式试验：对FPI/DSU进行短时热电流试验、一次端工频耐压试验、温升试验等一系列型式试验，确保其在极端条件下的稳定性和可靠性。8FPI/DSU的分类和使用级别(数据模型和配置定义、测试)例行试验：在常规生产过程中进行一系列例行试验，包括工频耐压试验、局部放电试验等，确保产品质量的一致性。针对特定应用需求进行截断雷电冲击耐压试验、着火危险试验等特殊试验，确保FPI/DSU在各种极端条件下的安全性能。特殊试验虽然不在本部分的详细要求中，但通信试验和功能性试验对于FPI/DSU的完整性能评估同样重要，确保其在电网中的有效运行和准确指示。通信与功能性测试8FPI/DSU的分类和使用级别(数据模型和配置定义、测试)099运行条件一般要求设备应在规定的运行条件下正常工作，确保故障路径指示的准确性和可靠性。运行条件包括环境温度、湿度、气压、振动等，需符合相关标准和规范的要求。设备应具备自我保护功能，能在异常运行条件下自动切断电源或发出警报，防止设备损坏或安全事故的发生。常规运行条件环境气温设备应在规定的温度范围内正常工作，避免高温或低温导致的性能下降或损坏。海拔设备应考虑海拔对运行性能的影响，确保在高海拔地区也能正常工作。振动或轻微地震设备应具备一定的抗震能力，确保在振动或轻微地震环境下仍能准确指示故障路径。户内与户外条件针对户内和户外安装的设备，需分别考虑不同的使用条件，如防尘、防水、防腐蚀等。特殊使用条件下的试验和验证设备在特殊使用条件下需进行专门的试验和验证，确保其在这些极端环境下的可靠性和安全性。维护和保养针对特殊使用条件下的设备，需制定详细的维护和保养计划，确保设备长期稳定运行。特殊使用条件1010额定值电流额定值规定了故障路径指示用电流传感器在正常工作条件下所能承受的最大电流值。此额定值确保了传感器在电网故障时，能够准确、可靠地检测并指示故障电流，同时保证传感器本身不受损坏。电压额定值针对电压传感器或同时具备电流和电压检测功能的探测器，规定了其在正常工作条件下所能承受的最大电压值。此额定值确保了传感器在高压环境下的安全稳定运行，以及故障检测与指示的准确性。功率额定值考虑到传感器在工作过程中可能产生的热量，标准还规定了传感器的功率额定值。这有助于确保传感器在长时间运行下，其内部元件不会因过热而损坏，从而维持传感器的稳定性和可靠性。10额定值绝缘额定值绝缘额定值反映了传感器在电气隔离方面的性能要求。它确保了传感器在高压与低压部分之间、传感器与外部环境之间具有足够的绝缘强度，防止电流泄漏和电击事故的发生。绝缘额定值通常包括工频耐压试验电压、冲击耐压试验电压等指标。10额定值1111设计与结构绝缘材料要求设备中的绝缘材料需具备良好的电气绝缘性能、耐热性、耐湿性及耐老化性，确保在长期使用过程中保持稳定的绝缘效果。传感器零件和部件温升要求传感器及其关键部件的设计需考虑温升问题，确保在额定运行条件下，各部件的温升不超过允许值，防止过热导致的性能下降或损坏。设备接地要求设备需具备可靠的接地装置，确保在故障情况下能迅速将电流导入大地，保护人员和设备安全。接地设计需符合相关电气安全标准。11设计与结构11设计与结构外壳防护等级外壳的防护等级设计需根据设备的使用环境确定，确保设备在户内或户外使用时能有效防止固体异物、水、机械冲击等外部因素对设备内部元件的损害。同时，外壳还需具备良好的散热性能，以保证设备长期稳定运行。1212试验型式试验：12试验短时热电流试验：验证传感器在短时间内的过载能力，确保其在极端电流条件下的稳定运行。一次端工频耐压试验：评估传感器在额定电压下的绝缘性能，确保其在正常及异常电压条件下的安全性。温升试验测量传感器在连续工作条件下的温升，验证其散热性能及长期运行稳定性。一次端额定雷电冲击耐压试验模拟雷电冲击对传感器的影响，确保其在极端天气条件下的可靠性。12试验例行试验：12试验一次端工频耐压试验：作为常规检测，确保传感器在每次生产或维护后的绝缘性能。低压元件工频耐压试验：验证传感器内低压元件的绝缘强度，确保其在正常及异常电压条件下的安全性。功能性试验检查传感器的基本功能，如故障探测、指示等，确保其在正常操作中的准确性。12试验123特殊试验：一次端截断雷电冲击耐压试验：针对特定应用场景，评估传感器在截断雷电冲击下的耐受能力。老化试验：模拟长期运行条件，评估传感器在长时间使用后的性能衰减情况。12试验着火危险试验评估传感器在异常条件下的着火风险，确保其在极端情况下的安全性。12试验试验分类与要求：试验报告：规定试验报告的格式和内容，包括试验目的、方法、结果和结论等，为后续的产品评估和维护提供依据。试验项目：详细列出各项试验的具体内容、方法和标准，确保试验的全面性和准确性。试验分类：明确型式试验、例行试验和特殊试验的分类，以及各自的目的和适用范围。12试验0102030413附录A(资料性)本文件与IEC62689-1:2016技术性差异及其原因附录A(资料性)本文件与IEC62689-1:2016技术性差异及其原因明确了与绝缘特性、电流额定值、其他额定值相关的术语和定义，确保标准的一致性和准确性。增加了与中性点接地方式相关的术语和定义，以适应我国配电网的实际情况。术语和定义的差异：010203分类和使用级别的细化：提出了更具体的分类和使用级别划分，如故障探测就地指示的FPI、故障探测远端指示的FPI，以及DSU在电网操作系统(SCADA)中的全集成等，以适应不同的应用场景和需求。明确了根据性能/功能等级的FPI/DSU分级，包括故障探测能力等级、通信能力等级、电源等级等，为产品选型提供依据。附录A(资料性)本文件与IEC62689-1:2016技术性差异及其原因附录A(资料性)本文件与IEC62689-1:2016技术性差异及其原因010203运行条件和额定值的调整：增加了对户内和户外FPI/DSU使用条件的具体要求，包括环境气温、海拔、振动或轻微地震等，确保设备在各种运行环境下的可靠性和稳定性。明确了额定值的具体要求，包括一次端工频耐压试验、温升试验、低压元件耐压试验等，确保设备满足规定的性能指标。设计与结构的要求：提出了对设备中绝缘材料、传感器零件和部件的温升要求，以及设备的接地要求，确保设备的安全性和可靠性。明确了外壳的防护等级和爬电距离的要求，防止设备在使用过程中发生触电事故或短路故障。附录A(资料性)本文件与IEC62689-1:2016技术性差异及其原因附录A(资料性)本文件与IEC62689-1:2016技术性差异及其原因试验项目的补充：01增加了短时热电流试验、一次端截断雷电冲击耐压试验、老化试验等特殊试验项目，以全面评估设备的性能和质量。02明确了型式试验、例行试验和特殊试验的分类和要求，确保试验结果的准确性和可重复性。03其他技术性差异：强调了标准中的技术内容应与我国配电网及故障路径指示用电流和电压传感器或探测器产品的实际情况相吻合，确保标准的适用性和可操作性。考虑到国内外对于产品的理解与应用方式、运行环境与电网经营管理理念的不同，本标准在转换过程中对IEC62689-1:2016的部分内容进行了适当的调整和补充。附录A(资料性)本文件与IEC62689-1:2016技术性差异及其原因14附录B(资料性)FPI/DSU架构的示例组合设备架构：介绍FPI/DSU与其他配电自动化设备（如重合器、分段器等）组合使用的情况，通过集成通信接口和智能算法，实现更高效的故障隔离和恢复。FPI/DSU典型应用架构：单一设备架构：描述FPI或DSU作为单一设备，直接安装在配电线路上，通过内置的电流和电压传感器探测故障，并通过本地或远程指示装置显示故障信息。附录B(资料性)FPI/DSU架构的示例010203FPI/DSU与电力自动化的集成：数据模型和命名空间：详细说明FPI/DSU在电力自动化系统中使用的专用命名空间和数据模型，确保与主站系统的无缝集成。附录B(资料性)FPI/DSU架构的示例通信接口配置文件：列出FPI/DSU支持的各种通信接口配置文件，包括IEC61850等标准通信协议，以满足不同应用场景下的通信需求。附录B(资料性)FPI/DSU架构的示例010203FPI/DSU的详细架构示例：电流和电压传感器配置：展示FPI/DSU中电流和电压传感器的具体配置方式，包括传感器的选型、安装位置、接线方式等。信号调理和指示单元(CPIU)：介绍CPIU在FPI/DSU中的作用，包括信号调理、故障判断、指示输出等功能，并详细说明其内部电路和算法实现。人机接口(HMI)设计描述FPI/DSU的人机接口设计，包括本地指示灯、显示屏、按钮等元件的布局和操作方式，以及远程指示接口（如以太网、无线通信模块）的配置和使用。附录B(资料性)FPI/DSU架构的示例“123FPI/DSU的扩展性和兼容性：扩展性设计：分析FPI/DSU的模块化设计思路，说明其如何支持功能扩展和升级，以适应未来配电自动化系统的发展需求。兼容性测试：介绍FPI/DSU与其他配电自动化设备、主站系统的兼容性测试方法和结果，确保其在不同厂家、不同系统间的互操作性。附录B(资料性)FPI/DSU架构的示例15附录C(资料性)关于FPI/DSU通信能力的例子通信协议与接口：IEC61850标准应用：FPI/DSU设备应支持IEC61850标准，确保在智能电网中的无缝集成和通信。ModbusRTU/TCP通信：支持ModbusRTU和TCP通信协议，便于与各种监控系统进行数据交换。附录C(资料性)关于FPI/DSU通信能力的例子通信能力等级划分：附录C(资料性)关于FPI/DSU通信能力的例子基础通信等级：具备基本的数据上报功能，能够实时上传故障指示信息至监控系统。高级通信等级：除基础通信功能外，还支持远程控制、参数设置、固件升级等高级功能，提升运维效率。附录C(资料性)关于FPI/DSU通信能力的例子通信安全与稳定性：01数据加密传输：采用AES等高级加密算法，确保数据传输过程中的安全性，防止信息泄露。02冗余通信设计：支持主备通信通道，确保在单一通道故障时，设备仍能保持通信，提高系统稳定性。03附录C(资料性)关于FPI/DSU通信能力的例子010203通信距离与范围：长距离无线通信：支持LoRa、NB-IoT等低功耗广域网通信技术，实现远距离无线通信，覆盖广泛区域。光纤通信接口：提供光纤通信接口选项，适用于需要高带宽、低延迟的通信场景。通信故障检测与自恢复：附录C(资料性)关于FPI/DSU通信能力的例子通信状态监测：实时监测通信状态，一旦发现通信异常，立即触发报警并尝试自动恢复。自适应重连机制：具备自适应重连机制，在网络波动或短暂中断后，能够自动重新建立连接，确保通信连续性。16附录D(资料性)IEC62689-1:2016的额定绝缘水平绝缘材料的选用对绝缘材料提出了具体的要求，如耐热等级、耐老化性能等，确保绝缘材料在长期使用过程中性能稳定，不降低设备的绝缘水平。额定绝缘电压详细规定了故障路径指示用电流和电压传感器或探测器的额定绝缘电压，确保其在正常和异常工作条件下均能维持足够的电气隔离和安全性。绝缘试验要求包括工频耐压试验、雷电冲击耐压试验和局部放电试验，确保传感器或探测器的绝缘系统能够抵御各种电气应力，保证长期稳定运行。爬电距离和电气间隙根据设备的额定电压和运行环境，规定了爬电距离和电气间隙的最小值，以防止因表面污染或潮湿环境引起的电气击穿。附录D(资料性)IEC62689-1:2016的额定绝缘水平17附录E(资料性)根据使用情况对设备进行选择的指导示例(在询价、投标和订货时需提供的信息)附录E(资料性)根据使用情况对设备进行选择的指导示例(在询价、投标和订货时需提供的信息)设备类型与功能需求：01明确所需设备的类型，如故障路径指示器(FPI)或配电单元(DSU)。02描述设备需具备的具体功能，如故障探测、就地指示、远端指示等。03运行环境条件：列出设备的预期运行环境，包括温度范围、湿度、海拔高度、振动情况等。明确设备是否需要在户内或户外使用，以及是否需要特殊的防护等级。附录E(资料性)根据使用情况对设备进行选择的指导示例(在询价、投标和订货时需提供的信息)010203123电源与接口要求：指定设备所需的电源类型（如直流、交流）、电压范围和功率需求。描述设备与其他系统或设备的接口要求，如通信协议、接口类型等。附录E(资料性)根据使用情况对设备进行选择的指导示例(在询价、投标和订货时需提供的信息)附录E(资料性)根据使用情况对设备进行选择的指导示例(在询价、投标和订货时需提供的信息)0302性能与精度要求：01对电