国网福建省供电有限公司石狮市供电公司一种低压线路故障指示装置的研制创新型.doc

一种低压线路故障指示装置
国网福建电力有限公司石狮市供电公司创客QC小组
一、小组概况
表1　　　　创客QC小组简介表 制表人：赖晓琼 制表日期：2018年4月15日
小组名称
国网福建省电力有限公司石狮市供电公司创客QC小组
成立日期
2017年4月15日
课题名称
一种低压线路故障指示装置的研制
课题类型
创新型
组 长
洪心愿
活动日期
2018年4月16日至2018年12月31日
注册日期
2018年4月16日
小组人数
9人
注册编号
闽电质[2018]924号
活动次数
18次
QC教育时间
20小时以上
姓名
性别
文化程度
职称
组内职务
组内分工
洪心愿
男
大专
助理工程师
组长
全面负责，提出方案，制定对策表
林世民
男
本科
高级工程师
组员
选择课题，选择方案并确定最佳方案
蔡剑福
男
本科
工程师
组员
QC教育，技术指导，标准化
蔡凌琳
男
本科
助理工程师
组员
目标值设定和目标可行性分析
蔡金堆
男
专科
助理工程师
组员
对策实施，总结及今后打算
赖晓琼
男
本科
助理工程师
组员
对策实施，效果检查确认
张家阳
男
本科
助理工程师
组员
专利查新，效果检查确认
张梅仙
女
本科
工程师
组员
对策实施，QC发布
葛建伟
男
硕士
工程师
组员
对策实施，PPT制作
表2　　　创客QC小组成员表 制表人：赖晓琼 制表日期：2018年4月16日

二、课题选择
1.问题提出
2017年11月15日12:41分,厝仔村多位客户致电95598反映多户没电，抢修人员现场检查为新投运的厝仔村#9公用变0.4kV 422空气开关跳闸，抢修人员对台区低压线路巡视无异常后对422开关进行试送电,线路恢复正常供电；11月30日10：01分客户再次致电95598反映多户没电，抢修人员现场检查仍为厝仔村#9公用变0.4kV 422空气开关跳闸对台区低压线路巡视无异常后试送422开关恢复正常供电，供电所分析可能是新埋设的地埋电缆故障，2017年12月6日办理工作票对422开关至6609-B01杆段低压电缆做电缆预防性试验（停电时长2小时50分），经检测电缆正常；2018年1月30日再次停电更换厝仔村#9公用变0.4kV 422开关故障才最终排除(故障原因为开关本体故障),期间2018年1月18日9:28分厝仔村#9公用变0.4kV 422开关又跳闸一次。
同样的问题也发生在古宅村#2公用变,2018年01月27日、2018年01月30日二次开关跳闸，直至2018年2月2才停电更换古宅村#2公用变422开关并对所接的电缆进行绝缘摇测才排除故障。
未能及时判断是开关故障还是低压线路或电缆故障，导致公用配变频繁停电及停电时间偏长的问题多次发生影响供电可靠性，进而造成客户的频繁停电投诉。福建省电力系统内兄弟单位也发生类似问题,为此国网福建电力有限公司技术监督领导小组办公室和国网福建电力有限公司电力科学研究院联合发出一期的技术监督简报对该问题进行分析。

图1 技术监督简报截图 拍摄人：洪心愿 拍摄日期：2018年11月20日
2.问题分析
对于普通低压空气开关的跳闸问题目前常用的处理方法为排除法。第一步是在开关跳闸后对开关后段线路巡视，巡视无异常后对开关进行试送电，如送电成功则进一步检查开关的电流电压等参数判断是否为过负荷或其他原因；如开关无法合闸或合闸后马上跳闸则进行第二步：开工作票断开开关后的线路，对开关进行试送，若开关无法合闸则判断为开关故障，如开关可以合闸但带负荷后又出现跳闸的情况则判断为开关后段线路故障。第三步：若开关故障则更换开关，如是开关后段线路故障则须重新办理工作票对后段的线路作进一步的故障查找。但以上方法对于偶发性故障无法判断，且如要判断开关或开关后段是否发生故障需停电且耗时较长。

表3 石狮公司2017年低压故障查找时长统计表
制表人：洪心愿 制表日期：2018年4月16日

3.查新并确定课题
从以上问题分析可知 ，如能研制一种低压线路的故障指示装置，迅速确定并判断故障区段，找出故障点将极大的缩短故障的查找时间，提升抢修速度，缩短故障的停电时间，提升电力客户的用电满意度。为确保不会重复制作，小组成员在中华人民共和国国家知识产权局网站查询了专利，并未查询到低压线路故障指示装置的相关专利。

图2 专利查询结果载图 截图人：张家阳 截图日期：2018年4月16日

因此小组确定此次QC活动课题为：

一种低压线路故障指示装置的研制

三、 活动计划
课题选择确定后，课题小组讨论编制了活动计划表如下

表4　　　活动计划和实际进度表 制表人：蔡剑福 制表日期：2018年4月16日
阶段
项目
进度
月份
2018年4月
2018年5月
2018年6月
2018年7月
2018年8月
2018年9月
2018年10月
2018年11月
2018年12月
P
选择课题

设定目标

提出方案

方案选择

制定对策

D
对策实施

C
效果检查

A
标准化

总结打算

计划进度: 实际进度:

四、目标设定及可行性分析
1、目标设定：
经过小组成员共同讨论我们确定本次活动目标：
目标1：短路故障正确指示率100%；
目标2：故障查找时间由原来170分钟降低为85分钟。
要求在2018年9月下旬完成低压线路故障指示装置的研制，且在11月底完成效果确认。

图3 活动目标图　　制图人：张梅仙 制图日期：2018年5月10日

2、可行性分析：
（1）目标值分析:目前10kV线路已有各种类型的线路故障指示装置且故障指示器的正确动作率均较高；参照类似原理研制0.4kV低压线路故障指示装置成功的可能性较高；其次故障指示装置正确指示故障区段，查找故障的范围将缩小一半以上，因此查找故障的时间降低一半是有可能的实现的。
（2）技术条件分析，元器件的网络交易平台发达，所需的元器件采购方便，供电所加工元件及组装设备所需的各种工具齐全，石狮供电公司有配电实训基地具备试验的条件。

图4 网络采购平台截图 截图人：张梅仙 截图日期：2018年5月10日

（3）人员能力分析，本小组常年开展QC活动，有丰富的经验，小组成员既有现场经验丰富的技师，又有设计经验丰富的高级工程师，在人员配备及专业技术知识上都有实现目标的条件，先后有新型接户管、低压断路器防误操作装置、变压器线夹超温报警装置和单梯防滑装置的研制成功案例，完成以上目标是有可能的。
通过以上分析小组成员认为目标具有可行性。

图5 小组成果获奖截图 制图人：洪心愿 截图日期：2018年5月10日
五、提出方案并确定最佳方案
(一)设计需求
课题经过目标设定及可行性论证，小组认为，要实现目标，低压线路故障指示装置至少具备三个功能，一是能够实现短路故障报警；二是能够实现线路过载停电报警；三是故障排除后指示器自动复归功能为下次指示做准备。为此，小组进行了对应的需求分析，如表5所示

表5 　低压线路故障指示装置功能需求分析表
制表人：张家阳 制图日期：2018年6月7日
序号
实现功能效果
1
装置能正确识别短路故障，在合闸励磁涌流及其他系统波动时不误动
2
装置能正确识别线路过载，大负荷启动时不误动
3
装置动作后能在设定的时间完成自动
4
装置就地指示方式具有全方位进行观察的功能
5
根据不同过载电流能发出不同的指示信号
6
装置应具备能在线路不停电的情况安装
7
装置发出的故障指示应直观、易判断
8
装置具有可靠、实用、安全性好等优点

（二）提出总体方案
为了研制出一种低压线路故障指示装置,小组成员运用“头脑风暴法”,充分发挥全体成员的创新思维，针对研制什么类型的低压线路故障指示装置提三种方案，并用亲和图归纳整理。
组合式线路故障指示装置
每相架空导线安装一个电流互感器
每相互感器通过导线与杆上故障指示器连接
杆上安装一个故障指示器集中显示各相故障

每相架空导线安装一个无线故障报警装置
无线报警装置将故障信息传送至杆上集中器
集中器通过无线通讯将故障信息传送至主站
远程报警式故障指示装置
低压线路故障指示装置类型
线路故障指示装置的实用性在实践中得到体现
要多做试验
积极与外界进行沟通交流和推广。
多进行改进，要使用其实用又安全。
研制低压线路故障指示装置，提升低压线路故障查找的效率，迅速隔离故障，让灯先亮起来提供技术支持。
争取能申请为我们的专利产品

独立式线路故障指示装置
每相架空导线安装一个故障指示装置
各相故障指示装置独立指示本相线路故障
就地指示故障点至电源侧的故障情况

图6 低压线路故障指示装置类型亲和图　　制图人：洪心愿 制图日期：2018年6月7日

（三）方案对比选择
根据对三种研发方案，从可行性、经济性、有效性、研发周期、实施难点等进行论证分析，如表6所示：
表6 低压线路故障指示装置初选方案对比分析表
制表人：张家阳 制图日期：2018年7月16日
方案
方案一：组合式线路故障指示装置
方案二：远程报警故障指示装置
方案三：独立式低压线路故障指示装置
差异化描述
每相架空导线上安装一只电流互感器，电流互感器通过导线与安装于杆上配电箱内的故障指示器连接,故障指示器根据判断是否故障,并发出相应的就地故障指示。
每相架空导线安装-个无线故障报警装置,无线报警装置将每相故障信息传送至杆上集中器,集中器通过无线通讯网络将故障信息传送至主站。
每相架空导线安装一个故障指示装置，各相故障指示装置独立指示本相线路故障，线路发生故障时故障点至电源侧故障指示装置发出相应故障指示。
可行性
通过测量各相的电压电流及突变时间判断故障类型
通过测量各相的电压电流及突变时间判断故障类型
通过测量各相的电压电流及突变时间判断故障类型
经济性
每套价格1800元
成本高每套价格5000元,且每月需交纳通讯费
每套价格160元
有效性
可实现故障就地指示
可实现故障就地指示及远程故障信息上报
可实现故障就地指示
实施难点
适用性差，报警电源为交流220V,故障越级跳闸时自身电源被断开无法指示，需与开关箱配合使用,不便于推广
需另外建专用的业务主站,且每月需交纳通讯费用不适用于低压配网点多面广的特点，不便于推广

无需对线路进行改造,适用于低压配网点多面广,目前市面上无销售应自行制作并完成相关测试工作。
总结
装置的研制方案要求性能稳定可靠、经济、安装使用方便、便于实施推广应用，因此选择方案三为最佳的研制方案。
结论
不采用
不采用
采用
（四）方案逐级分解
1.方案Ⅰ级分解
通过对低压线路故障指示装置所要实现功能的分析，对方案进行了Ⅰ级分解，分为三大部分：装置机构、检测控制单元、故障指示部分。低压故障指示装置系统图如下：

图7方案I级分解系统图 制图人：张梅仙 日期：2018年7月25日
2.方案Ⅱ级分解及方案Ⅲ分解
通过对各功能模块进行分析，得出了设计的第Ⅱ级分解及第Ⅲ级分解，见图8所示，并对各功能模块进行优选。

图8方案Ⅱ级分解和Ⅲ级分解图 制图人：张梅仙 日期：2018年7月25日
1.1装置机构部分
1.1.1装置固定形式
线路故障指示装置通过卡线装置，将故障指示装置固定在导线上，经小组成员研究讨论，共提出了三种方案加以比较，如表7所示。
表7　故障指示装置的固定形式细化方案比较表
制表人：赖晓琼 制表日期：2018年8月3日
装置固定方式
三种备选方案
方案一：卡线式
方案二：压簧式
方案三：螺栓式
图示

结构
结构复杂,有固定铁芯,卡位凳,限位登,活动铁芯,支撑弹簧,限位片,拉簧,手柄等构成
结构简单,只有固定铁芯和压簧组成
结构简单,由U型铁,固定螺栓、调节螺栓及保护堑组成
适用线径
35~400mm
16~400mm
25~400mm
安装方便性
安装方便，不用借助工具，先拉出活动铁芯，将导线套入指示器的卡位登，下压支撑弹簧到位后，松开活动铁芯，利用支撑弹簧固定好导线。
安装方便，不用借助工具，将两个压簧向外拉开，套入导线，松开压簧，指示器即固定好。
安装步骤复杂，安装前要将U型铁先从指示器上拆除，将导线卡入指示器和U型铁之间，接着将U型铁固定在指示器上，最后使用螺丝刀旋紧调节螺栓将紧线器固定牢固。
牢固性
螺旋弹簧弹性较小,牢固性一般
压簧弹性大,安装牢固性高
安装牢固适中,安装牢固性适中
安全性
构件多，部分构件易损坏后易造成指示器掉落
构件少，安装牢固不易滑动或脱落
螺母易掉落，且调节螺栓力道调节不好易损伤导线
价格
5.7元
2.2元
4.8元
总结
故障指示装置固定形式主要考虑安全性、牢固性、通用性、及安装方便性等方面，压簧式固定方式的综合指标最高。经评估，小组决定采用方案二中的压簧式。
选定方案
不采用
采用
不采用
1.1.2装置机壳类型
线路故障指示装置的机壳，是故障指示故障指示装置的重要部分，用于安置故障指示装置的检测控制单元及故障指示部分，经小组成员研究讨论，共提出了两种方案加以比较，如表8所示。
表8故障指示装置的机壳类型细化方案比较表
制表人：赖晓琼 制表日期：2018年8月3日
装置机壳类型
两种备选方案
方案一：PVC长方体形
方案二：PVC圆柱球形
图示

风动性
有棱角,风的受力面大,在架空线路上安装易被风吹动,接触点与导线的磨擦大
外形圆滑,风的受力面小,在架空线路上安装不易被吹动,接触点与导线摩擦小
排污性能
有棱角,易沾染灰尘,自洁力差,灰尘不易掉落,较易被沾污,无法保持洁净
圆滑,不易沾染灰尘,自洁力好,在雨水的帮助下灰尘易被冲洗,保持洁净
适用性
长方体只适用于光电显示的报警方式
圆柱体机械翻牌报警及光电显示均可适用
透光性
好
好
价格
3元/个
4元/个
总结
通过对两个方案的分析比较，PVC圆柱球形,因外形圆滑,不易积灰尘自洁力好,适用性广能同时满足机械翻牌及光电报警显示方式，故小组决定采用方案二PVC圆柱球形。
选定方案
不采用
采用

2.2检测控制单元
2.2.1电路主板模块
检测控制单元的电路主板模块包括交流铁芯线圈、检测控制电器、直流铁芯线圈，信号检测、模数转换、微控制器、驱动电路等是线路故障指示装置的核心部件，经小组成员研究讨论，共提出了两种方案加以比较，如表9所示。

表9 故障指示装置电路主板模块细化方案比较表
制表人：赖晓琼 制表日期：2017年8月8日

电路主板模块
两种备选方案
方案一：全破纤绿油板
方案二：印刷电路板
图示

差异化分析
按照标准IC间距（2.54mm）布满焊盘、可按自己的意愿插装元器件及连线的印制电路板。
设计主要是版图设计，板的尺寸根据所选元器件布局后总面积及最大管脚尺寸而定。
价格
15元
55元
实施难度
(1)初步确定电源、地线的布局
(2)考虑利用元器件的引脚
(3)考虑利用排针
(4)考虑充分利用板上的空间
总结：实施效果复杂
(1)标准化设计，易互换
(2)绘制原理图
(3)利用protel DXP布置PCB

总结：实施效果良好
安全性
电路容易氧化
电路不易氧化
调试方便性
发现错误后需设置跳线
前期设计原理图需检查
美观性
(1)体积较大
(2)焊接氧化后焊盘易失去光泽

总结：焊接不美观
(1)设计上可以标准化，利于互换
(2)布线密度高，体积小，重量轻(3)利于电子设备的小型化
总结：焊接美观
总结
由于电路板的安全性、实施效果、美观性均要求严格，方案二虽然价格较贵，但满足核心要求，选为最佳。
选定方案
不采用
采用
2.2.2装置工作电源
工作电源是故障指示装置检测及发生故障指示的基础保证，经小组成员研究讨论，共提出了四种方案加以比较，如表10所示。

表10 故障指示装置电路主板模块细化方案比较表
制表人：赖晓琼 制表日期：2017年8月11日
工作电源
四种备选方案
方案一：太阳能及电池复合供电
方案二：风力发电机电池复合供电
方案三：线路感应及电池复合供电
方案四：锂电池供电
图示

体积
160×90mm
158×100mm
40×40mm
25×25mm
安全性
同等发电容量时体积大,在架空线路上受风面积大导致故障指示装置安装在安装点受力大易发生松脱或造成导线断线
靠风力发电,故障指示装置与导线固定点受力大,特别是大风天气会加大导线的振动,易导致导线断线事故发生
电磁振荡回路的铁芯和感应线圈及采样线圈,并联接由电容和稳压管组成的整流电路及储存电路,直接从所在线路感应取电
锂电池直接供电,电压稳定,安全性高
稳定性
稳定性差,易受环境及天气影响,在平整多尘环境及太阳日照不好时发电效率低
稳定性差,易天气影响,微风或无风天气时发电效率低
稳定性好,不受环境及天气影响,只要线路有电流经过就能提供稳定电压
稳定性好,不受环境及天气影响
寿命
8年
6年
10年
2.5年
价格
50元
32元
28元
5元
实施难度
难度系数3：根据所需的电压及电流设计选择太阳能电池板的面积组装,焊接并整流稳压及充放电路的制作
难度系数2：安装发电机及风叶,配合整流稳压及充放电电路制作
难度系数4：根据线路的电压设计及装置电路的工作电流设计电磁振荡电路、稳定及整流及储存电路制作
难度系数1：实施简单：根据装置的工作电压及电流直接选购及组装电池
总结
可靠的工作电源模块是装置工作的前提，综合考虑体积、安全性、稳定性和寿命等方面要求。经评估，小组决定采用方案三中的线路感应及电池复合供电。
选定方案
不采用
不采用
采用
不采用
2.3故障指示部分
2.3.1故障指示方式
线路故障发生后，故障指示装置应及时正确的发出故障指示，故障指示信号应简单明了便于巡视人员做出正确的判断，经小组成员研究讨论，共提出了三种方案加以比较，如表11所示。
表11 故障指示装置故障指示部分细化方案比较表
制表人：张梅仙 制表日期：2017年8月15日
故障指示部分
三种备选方案
方案一：光电显示方式
方案二：机械翻牌指示
方案三：机械光电复合
图示

实施难度
结构简单,只有控制启动电路及发光指示灯
结构相对复杂,有控制启动电路及翻牌驱动线圈,翻牌机构
结构较为复杂,除了控制启动电路及翻牌驱动线圈,翻牌机构还有发光指示灯
体积
5×5×18mm
65×65×30mm
65×65×48mm
白天效果
在室外架空线路上指示不明显,不易发现
在室外架空线路上指示明显,易发现
室外架空线路上翻牌指示明显,易发现
夜晚效果
光电指示明显,易发现
不易发现,应借肋手电才能发现翻牌指示
光电指示明显,易发现
寿命
2万小时
3万次
3万次+2万小时
能效
0.36W
0.10W
0.25W
价格
0.2元
2.2元
2.4元
总结
故障指示装置故障指示主要考虑指示效果、稳定性、使用寿命、及能效等方面，机械光电复合式的综合指标最高。经评估，小组决定采用方案三中的机械光电复合。
选定方案
不采用
不采用
采用

3.方案Ⅳ级分解
对方案Ⅳ级分解如图9所示。

图9方案Ⅳ级分解图 　　制图人：张梅仙 制图日期：2018年8月15日
3.1机械光电复合指示的指示灯选择
小组根据实际需求，设计出了普通发光二极管与LED发光指示灯，分别对其稳定性和优缺点进行现场试验。试验结果如表12。
表12 装置故障光电指示灯细化方案比较表制表人：张梅仙制表日期：2018年8月15日
指示灯
两种备选方案
方案一：普通发光二极管
方案二：LED发光指示灯
图示

发光角度
≥120。
≥150。
色差
单个亮度小，易出现色差
纯色亮度高，无色差
体积
5×18mm
5×12mm
光亮度
≥5cd/m2
≥80cd/m2
价格
0.1元/个
1.5元/个
寿命
2万小时
10万小时
散热能力
通过光脚散热，散热面积小，长时间会造成光衰减现象
散热面积大，冷性发光，稳定性强
焊接
5秒内焊接完成
5秒内焊接完成
总结
通过对两个方案的分析比较，贴片式LED发光亮度更大，寿命更长，更易于施工，故小组决定采用方案二中的LED指示灯。
选定方案
不采用
采用
（五）确定最佳方案
小组经过逐步试验与分析，小组确定了实现目标的最佳方案，如图10所示。

图10 最佳方案图　制图人：洪心愿 制图日期：2018年8月15日
六、 制定对策表
确定完最佳方案后，小组将研发方案提交本单位营销部专业技术负责人及安全监察部技术负责人审核，得到了审核通过，如图11所示。

图11 生产工具技术方案审查图　制图人：洪心愿 制图日期：2018年8月20日
接下来，小组制定了详细的对策实施表，明确各个对策的目标和措施，并确定了负责人及完成时间。如表13所示。

表13　　　　对策实施计划表 制表人：赖晓琼 制表日期：2018年8月20日
课题方案
一种低压线路故障指示装置的研制
序号
对策
目标
措施
地点
完成时间
负责人
1
原理设计及实物布局
功能结构及方案原理合理、操作流程清晰
1.设计故障指示装置的功能结构图
2.及原理设计图；
3.设计原理流程图
4.绘制外观结构图。
永宁所办公室
2018.9
洪心愿
蔡剑福
2
购置
元器件
1.所购各元件参数符合要求；
2.元器件的购置完成率达100%
1.制定购置计划，采用网购或联系厂家方式进行采购。
2.核准元器件数量、型号及参数。
永宁所
2018.9
蔡金堆葛建伟
3
电路焊接、编程及功能电路检测
1.完成元器件的焊接和CPU编程;
2.虚焊点个数为0；
3.调试正确率100%
1.绘制电路图并仿真；
2.制作PCB电路板；
3.采用C语言编程；
4.验证并调试电路功能。
永宁所创新工作室
2018.9
林世民
赖晓琼
4
整体组装与调试
1.内部元器件布置紧凑,功能齐全，满足设计需求；
2.短路故障停电指示正确率100%；
3.过载停电指示正确率100%
1.按图组装各元器件；
2.进行故障指示装置各项功能测试。
永宁所创新工作室
2018.9-11
张家阳蔡凌琳

七、 对策实施
（一）对策实施一：原理设计及实物布局
1.设计低压线路故障指示装置的功能结构图及原理设计图
（1）根据本次活动要实现的线路故障指示装置短路及过载报警功能，小组首先绘制了工作原理逻辑图，如图12。

图12 故障指示装置工作原理逻辑图　制图人：洪心愿 制图日期：2018年9月1日
（2）对线路故障指示装置的工作原理进行分析，小组得出了线路故障指示装置的功能结构，并进行制图描述，得出功能结构图，如图13所示。

图13 故障指示装置功能结构图　制图人：洪心愿 制图日期：2018年9月3日
（3）小组对线路故障指示装置的功能进行分析、解刨，提出了实现该功能的总体及各部分设计，用Visio绘制出原理设计图，如图14所示。

图14 故障指示装置原理设计图　制图人：洪心愿 制图日期：2018年9月5日

(4)小组根据Visio绘制的方案原理。细分软件编程步骤，如图15所示。

图15 单片机流程图　制图人：蔡剑福 制图日期：2018年9月9日
2.绘制外观结构图
小组绘制出低压线路故障指示器的外观结构图,如图16所示：

编号
名称
1
主体
2
卡凳
3
压簧
4
指示体
5
立柱
6
LED发光灯
图16 故障指示器的外观图　制图人：蔡剑福 制图日期：2018年9月10日
3.效果检查
实施效果：经小组多人复核后，原理设计清晰明朗，工作步骤清楚，符合本次课题的需求；检测电路原理清晰，功能明确，可以实现对短路及过载停电的指示。
（二）对策实施二：购置元器件
1.制定元器件采购清单
小组成员根据选定的方案讨论并制定出了元器件采购清单，如表14所示。

序号
名称
规格型号
单位
需量
价格
(元)
采购
人员
备注
1
单片机
STM32F103VEH6
个
30
42.00
蔡金堆
联系供货单位
2
PCB板
38×45mm单面板
块
30
32.00
3
LED发电管
3V,5mm
只
120
2.4
葛建伟
购买地点：电子城
4
电阻、电容
-
个
若干
11.00
5
锂电池
CR2450-3V
个
30
5.00
6
翻牌驱动线圈
3V,Ф1.5×24mm
个
30
2.50
7
短路传感器感应线圈
3V,Ф0.8×35mm
个
30
2.00
8
取电电感线圈
3V,Ф20×34mm
个
30
8.00
9
顶针底座
Ф2.0×3mm
个
30
0.35
张家阳
网上采购
10
顶针调节旋钮
Ф2.7×5mm
个
30
0.75
11
翻牌顶针
Ф2.7×19mm
个
30
1.00
12
永久磁铁
Ф2.8,4×14mm
个
30
0.80
13
压簧插销
Ф4.3×40mm
个
60
1.50
14
压簧
Ф60，44×42mm
个
60
2.00
15
立柱
Ф50，19×61×12mm
个
60
3.00
16
红白半球翻牌
Ф65×45mm
套
30
1.20
17
U型底座
Ф69×65mm
个
30
2.90
18
马鞍卡凳
13×43×12mm
个
30
0.80
19
透明PVC壳体
Ф74×95mm
个
30
3.50
20
密封防水胶

千克
10
25.00
表14　　　元器件采购清单 制表人：张家阳 制表日期：2018年9月11日

2.效果检查
元器件购置完成后，为保证所购元器件规格型号、参数、数量均正确无误，特安排专人进行核准，统计如表15所示。

表15　　　元器件检查统计表 制表人：张家阳 制表日期：2018年9月17日
序号
名称
规格型号是否正确
参数是否满足
数量是否满足
元器件采购完成率
检查人员
1
单片机
√
√
√
完成率100%
洪心愿
2
PCB板
√
√
√
3
LED发电管
√
√
√
完成率100%
赖晓琼
4
电阻、电容
√
√
√
5
锂电池
√
√
√
6
翻牌驱动线圈
√
√
√
7
短路传感器感应线圈
√
√
√
8
取电电感线圈
√
√
√
9
顶针底座
√
√
√
完成率100%
张家阳
10
顶针调节旋钮
√
√
√
11
翻牌顶针
√
√
√
12
永久磁铁
√
√
√
13
压簧插销
√
√
√
14
压簧
√
√
√
15
立柱
√
√
√
16
红白半球翻牌
√
√
√
17
U型底座
√
√
√
18
马鞍卡凳
√
√
√
19
透明PVC壳体
√
√
√
20
密封防水胶
√
√
√
实施效果：小组完成了所有元器件的购置，元器件参数均满足要求。
（三）对策实施三：电路焊接、编程及功能电路检测
1.小组根据原理图绘制了电路的PCB图，并完成了电路板的制作，如图17所示：

图17 电路板制作　制图人：蔡凌琳 制图日期：2018年9月20日

2.小组采用IAR集成开发环境中进行程序源代码的编写和编译，并通过JTAG接口实现成型下装、调试等功能。C语言程序编写如图18所示：
C语言程序

图18 编程语句　 制图人：蔡凌琳 制图日期：2018年9月21日
3.效果检查
（1）焊接完成后，小组对检测回路进行测试。

图19检测输出电平信号　制图人：张家阳 制图日期：2018年9月22日
在实验室环境下，通过有无输入电源两种情景进行50次模拟测试，得出检测回路的输出电平信号。
表16　　　输出稳定率测试表 制表人：赖晓琼 制表日期：2018年9月22日

通过测试，可知电路板输出稳定率已可达100%。
实施效果：经小组多人复核，元器件无任何虚焊点，检测回路输出稳定率达100%，实验电路可靠。
（四）对策实施四：整体组装与调试
1、小组开始按图组装各元器件。根据安装图依次安装了先进行了机械翻牌的组装（红白半球翻牌、翻牌顶针、顶针底座和顶针调节旋钮），接着将翻牌部分与U型底座组装在一起，然后将翻牌驱动线圈放入U型底座安装孔内，接着将电路板和电池放于驱动线圈上方；将短路传感器感应线圈穿入铁芯与两根立柱安装在一起；接头将两根立柱及线圈固定于U型底座上。最后将马鞍卡凳安装在立柱间，完成指示部分及电路板与底座的安装。

图20故障指示装置组装图　制图人：张家阳 制图日期：2018年9月22日
2、 将指示部分、电路板及底座套入透明PVC壳体内；接着对透明PVC壳体内进行密封防水胶的填充，密封胶填充后应让故障指示装置整体自然风干48小时。密封胶完全风干后，将压簧安装于故障指示装置的立柱上，低压线路故障指示装置全部组装完毕。如图21所示：

图21故障指示装置成品图　制图人：张家阳 制图日期：2018年9月23日

3、试验检测，完成低压线路故障指示装置研制后，参照《配电线路故障指示器技术条件》进行了6组模拟试验。

图22故障指示装置模拟试验图　制图人：张家阳 制图日期：2018年9月25日
（1）小组在实验室进行了模拟相间短路试验，正常负荷电流为I1，相间短路故障使得负荷电流由I1突增为△I跃变至I2，经过时间△t断路器动作跳闸使得电流降为零，指示器动作，负荷电流变化过程及试验数据如图23所示。

图23相间短路故障负荷电流示意图及试验数据
制图人：赖晓琼 制图日期：2018年9月25日
通过相间短路试验，发现低压故障指示装置对短路故障的正确动作率100%，性能稳定。
（2）小组在实验室进行了模拟线路突合负载涌流试验，电流从零突然增加至I1经过△t后电流恢复为I2，指示器应不动作，电流变化过程及试验数据如图24所示。

图24线路突合负载涌电流示意图及试验数据　
制图人：赖晓琼 制图日期：2018年9月25日
通过模拟线路突合负载涌流试验，重复十次，故障指示装置不误动，正确动作率100%，性能稳定。
（3）小组在实验室进行了模拟负荷瞬时突变试验，电流从I1持续15s，然后突增到I2,持续△t后恢复为I1，指示器应不动作，电流变化过程及试验数据如图25所示。

图25负荷瞬时突变示意图及试验数据　制图人：赖晓琼 制图日期：2018年9月25日
通过模拟负荷瞬时突变试验，重复十次，故障指示装置不误动，正确动作率100%，性能稳定。
(4）小组在实验室进行了模拟人工投切大负荷试验，线路电流I1持续15s，突增为I2后持续3s，然后下降为0，指示器应不动作，电流变化过程及试验数据如图26所示。

图26人工投切大负荷电流示意图及试验数据　
制图人：赖晓琼 制图日期：2018年9月25日
通过模拟人工投切大负荷试验，重复十次，故障指示装置不误动，正确动作率100%，性能稳定。
（5）小组在实验室进行了模拟空载合闸励磁涌流试验，线路电流从0突增为I1后持续0.2s，然后下降为O，指示器应不动作，电流变化过程及试验数据如图27所示。

图27空载合闸劢磁涌流电流示意图及试验数据　
制图人：赖晓琼 制图日期：2018年9月25日
通过模拟空载合闸励磁涌流试验，重复十次，故障指示装置不误动，正确动作率100%，性能稳定。
（6）小组在实验室进行了模拟最小不动作电流试验，线路电流为I1持续15s，然后突增为I2经过△t后降为O，指示器应不动作，电流变化过程及试验数据如图28所示。

图28小负荷突变电流示意图　制图人：赖晓琼 制图日期：2018年9月25日
通过模拟小负荷突变电流试验，重复十次，故障指示装置不误动，正确动作率100%，性能稳定。
经过6组模拟试验，该低压线路故障指示装置在发生相间短路时正确动作率100%，在线路突合负载、负荷突变、大负荷投切、空载合闸及最小不动作电流均未发生误动，故障指示装置动作指示符合设计要求。
八、 效果检查
（一）QC活动成果前后对比
低压线路故障指示装置研制成功后，经报营销部批准后在永宁镇供电所的10个高故障的公用变台区，的低压分支线加装低压线路故障指示装置，8处发生故障台区的故障指示装置均正确指示故障区段,未发生故障台区,故障指示装置未发生误动,故障指示正确率100%。
表17　　低压线路故障指示装置安装台帐表
制表人：张家阳 制表日期：2018年11月15日

图29低压线路故障指示装置现场安装细节图
制图人：洪心愿 制图日期：2018年11月18日

表18　低压线路故障指示装置正确动作率统计表
制表人：张家阳 制表日期：2018年11月15日

低压线路故障指示装置的故障正确指示率100%，达到了之前设定活动目标。

图30 故障正确指示率活动前后对比 制图人：蔡凌琳 2018年11月15日

小组调查统计了10加装低压低压线路故障指示装置台区，其中8个发生故障的台区，开关跳闸后抢修人员到现场进行故障查找，平均故障的查找时间如表19。

表