新型一二次融合成套柱上断路器故障测距装置方案
随着配电自动化建设的不断加速，传统柱上断路器（分界开关）在故障定位、短路隔离、遥信遥测等方面已逐渐难以满足数字化电网的要求。
传统设备普遍存在以下问题：
测距功能缺失或精度低，故障区段锁定效率不足。
二次系统依赖外部电源及复杂接线，可靠性弱。
现场巡检工作量大、运维成本高。
设备之间缺乏互联互通，难以与配网自动化主站深度融合。
基于数字化、智能化趋势，电网企业亟需一种 一二次深度融合、具备高精度故障测距、智能判断、远程控制及可视化状态监测 的新一代柱上断路器设备。本方案提出的 新型一二次融合成套柱上断路器故障测距装置 以低功耗智能采集、融合通信、AI分析为核心，实现真正意义上的自动化配电终端。
一、总体构成
装置整体采用“一体化、智能化、模块化”设计，由以下部分组成：
一体化智能柱上断路器（一次部分）
采用真空灭弧室
内置高精度电流、电压传感器
配备低温启动技术与防雷防潮保护
融合式智能控制单元（IMCU）
将测控、通信、保护、测距功能合为一体
支持高频采样与全波分析
具备边缘计算能力
高精度故障测距模块
采用行波法+阻抗法双算法融合
结合北斗授时与本地AI判别模型，提高准确度与抗干扰能力
通信系统
4G/5G/NB-IoT 自适应
支持专网通信、IEC 104、MQTT
自动上报故障数据和波形记录
本地可视化平台与主站对接平台
Web端/APP
展示实时状态、测距结果、负荷曲线、故障波形
二、主要功能
1. 故障精确测距功能
通过内置的行波采样与阻抗计算技术，可在故障发生后 1 秒内 自动完成定位：
精度：≤ 200 米
支持短路、接地、断线等多类型故障测距
自动判断故障是上行线路还是下行线路
测距数据通过无线网络实时上传，为调度人员快速处理提供依据。
2. 一二次融合技术
该装置将一次侧传感、二次侧测控的全部功能融合在统一平台上，优势包括：
| 融合方式 | 优势 |
| 电流/电压数字化输出 | 提高精度与抗干扰能力 |
| 智能保护 + 遥控合分闸一体化 | 降低二次系统复杂度 |
| 云端+边缘双运算架构 | 现场快速响应 & 远程智能分析 |
完全摆脱传统 CT/VT 接线、二次屏柜等外设，使安装与运维更简单。
3. 自主式智能保护功能
内置的保护模型包括：
过流保护
涡流闭锁
短路限流
重合闸控制
单相接地保护
冷负荷投切控制
通过边缘计算模型可根据历史负荷、天气、线路健康度自动调整保护定值，提高系统适应性。
4. 断路器在线监测
装置集成多项监测内容：
温度、湿度、气压、倾斜角
机械寿命计数
触头磨损度
电池电量、柜体潮湿监测
当监测参数异常时，系统自动产生告警并上报，实现精细化运维。
5. 数据上传与主站对接
兼容国网南网调度系统
支持 IEC 101/104、IEC 61850、Modbus
支持私有协议定制
主站可以实时查看：
每次故障波形
开关动作记录
测距结果
历史趋势图
电压、电流、负荷情况
三、技术原理说明
1. 行波测距原理
装置利用故障瞬间产生的高频行波信号，结合时间差计算故障点距离。
公式：
v：行波速度
t1/t2：两个采样点的波头到达时间
通过高速DSP与AI滤波模型，可有效识别噪声与反射波，提高判定准确率。
2. 阻抗法辅助测距
装置根据故障前后相量变化计算等效阻抗，与线路阻抗模型比对得到距离。
行波法与阻抗法融合后对不同线路状况适应性更强。
四、应用场景
城乡配电线路
易发生雷击、树障、风偏的山区线路
分布式光伏接入较多的台区
长线路、联络线路
电力运维单位的故障抢修业务
该装置特别适合解决 配电网故障查找难、故障处理慢、用户停电久 的问题。
五、安装与运维方式
1. 快速安装
无需二次接线
设备模块即插即用
一小时可完成单台安装调试
2. 运维智能提醒
系统自动生成运维工单，对以下情况进行推送：
开关寿命到达阈值
环境监测数据异常
通信中断
电池电量不足
负荷持续异常偏高
六、方案优势总结
故障测距精度高 —— 行波+阻抗双法融合。
可靠性强 —— 模块化高防护设计（IP67）。
通信稳定 —— 多模通信+心跳机制保障在线率。
安装运维简单 —— 一二次深度融合，不依赖复杂配线。
智能化程度高 —— 边缘计算+AI分析让配网更“懂自己”。
与主站完全兼容 —— 易接入、易调度。
降低抢修时间 —— 故障区段定位效率提升 80% 以上。
新型一二次融合成套柱上断路器故障测距装置是面向未来数字配电网的核心装备。它不仅提高了故障处置效率，更将配网从“被动抢修”带入“智能主动响应”时代。