[发明专利]基于线电压向量判据的配电线路单相断线判断及定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网电力技术领域，尤其涉及基于线电压向量判据的配电线路单相断线判断及定位方法。

背景技术

目前大多数的架空线断线故障判断方法都是以电流的幅值、相位及其相与相之间的幅值变化对比关系来判断线路断线，如专利申请号(201310247895.4)一种适用于6～35kV配电网的断线报警装置，其原理特点是：测量并比较配电线路主干线和分支线的A相、C相电流的幅值、相位，从而确定断线相；用于判定测量点后侧(即远离电源侧)的一相断线故障。再如专利申请号(20141053423.7)10kV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法，其方法特点：将配电线路分为若干段，在各段安装电流互感器和电压互感器，并在线路末端安装电压互感器，通过采集比较的三相电流的不平衡度及电压不平衡度来判定断线故障；用于判定测量点后侧(即远离电源侧)的一相断线故障。

缺点在于，上述的判断方法其前提条件是要求三相电路完全对称，但实际运行电网中发生一相断线时，三相电流大小变化不一定都很明显，因此极易产生误判。当线路空载、轻载、三相负载不平衡情况下容易误判，重载情况下无法正常识别断线故障，三相负载的波动、单相负载设备(如：单相配电变压器)的投切引起的电源波动可能导致频繁误判。配电网回路上测量点位置必须安装专用电流互感器设备来采集三相电流，装置安装不便。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供基于线电压向量判据的配电线路单相断线判断及定位方法，以电压有效值、相位角作为判断依据，适用于6kV～35kV电压等级中性点不接地或小电流接地配网系统，通过专用或共用的电压采集设备进行三相线电压有效值、相位同步采集计算，以同一时刻的三相电压向量数据为判断依据，比较线路断线监测测量点的三相线电压之间的有效值、相位差关系，实现对发生在测量采集点的上侧(即靠电源侧)的一相断线故障的判断和定位。

为了实现上述目的，本发明提供基于线电压向量判据的配电线路单相断线判断及定位方法，步骤如下：

步骤A、三相线电压采集和统计：在配电线路中安装若干个断线检测装置，断线检测装置周期性地同步采集三相线电压；周期性地统计每个断线检测装置所采集得的三相线电压有效值和相位角数据，计算出三相线电压平均有效值、相位角；若周期内的电压波形没有发生突变，则进入下一步骤；

步骤B、断线故障判定：对比三相线电压有效值大小变化和相位角夹角，若其中一相线电压有效值保持不变或符合正常电压波动范围，其它两相线电压有效值同时下降并超出正常波动范围；电压正常相的线电压有效值最大，其它两相较小，且线电压有效值较小的两相与线电压有效值最大相的相位夹角与180°进行比较，若在偏转角度±Δφ_ds区间内，则判定线电压正常相的超前相为断线相，其中△φ_ds表示断线相判定相位角整定值；

步骤C、输出判定结果；

步骤D、断线故障区间定位：断线点为电压异常的断线检测装置的靠近电源侧。

优选的，在步骤A和步骤B之间，设有用于校验断线检测装置的步骤A’：对断线检测装置采集得的三相线电压进行相序顺序判断，若相序顺序正常，再将三相线电压向量之和的模与电压偏差整定值ΔU₀进行比较；若大于或等于ΔU₀，则表明断线检测装置运行异常或所采集数据不符合要求，所述断线检测装置输出电压数据异常报警信息，反之进入步骤B。

进一步的，所述断线监测装置包括依次连接的电压互感器、电压采集电路、微处理器和通信模块；所述电压互感器将配电线路AB、BC、CA三相线电压分别转换为额定电压为100V的交流模拟电压；所述电压采集电路包括调理电路和A/D转换电路，对配电线路的三相线电压交流模拟电压进行数字化同步采集；所述微处理器用于计算、统计同一时刻的三相线电压向量数据，并进行三相线电压的有效值、相位角比较，判断该装置所监测的配电线路是否发生断线故障；所述通信模块用于将判断结果、三相线电压向量数据、电压数据异常报警信息远程传输到主站或智能终端。

优选的，步骤B中的三相线电压有效值大小变化和相位角夹角的对比方法为：

步骤1、检测电源侧是否出现断线：三相线电压的有效值及相位数值同时满足以下断线判定关系式时，判定电源侧出现断线：