[发明专利]基于相电流幅值的配电网断线故障定位与辨识方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于相电流幅值的配电网断线故障定位与辨识方法及系统，基于当前采样时刻三相电流的幅值与上一采样时刻三相电流的幅值的差值判断是否发生断线故障，若发生，将当前采样时刻三相电流的幅值最小的相记为发生短线故障的相；计算上一采样时刻线路上各相邻处之间的故障相电流幅值之差，以及当前采样时刻线路上各相邻处之间的故障相电流幅值之差，进而确定故障区域的上游点及下游点，基于故障区域的上游点及下游点的故障相电流幅值判断断线故障类型。本发明仅利用相电流幅值即可实现配电网断线故障定位以及断线不接地、断线电源侧接地或断线负荷侧接地故障的辨别，无需信号同步、不依赖于快速采样，具有较高的可靠性和更好的实用性。

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，具体涉及一种基于相电流幅值的配电网断线故障定位与辨识方法及系统。

背景技术

配电网是直接面向用户的供电网络，是电力系统的重要组成部分，其供电可靠性和供电质量直接影响工业生产和社会经济发展，同时也与人们的生活质量密切相关。配电网络规模随着城市的发展而日益庞大和复杂。由于网络中线路众多，设备数量庞大且水平不一，在日常运行过程中，容易因自身和外部原因发生故障。

随着架空绝缘导线在配电网中应用比例的逐年上升，断线发生概率也在不断增加，使得断线故障已成为配电网的一个重要故障类型。配电线路发生断线故障的原因主要有：(1)外力作用，比如树木被风刮倒拉断线路，或者施工不慎导致物体高坠压断线路等；(2)电气作用，比如年久受损线路由于短路或者过载等原因流过大电流致使受损处发热烧断导线，或者电场分布不均导致断线；(3)自然灾害，比如雷击电弧断线、冻雨结冰断线等；(4)人为原因，比如施工质量差、金具盗窃和乱搭乱扯线路等原因导致断线。

配电网发生断线故障后，在电源侧和负载侧都将出现明显的三相电压、电流不平衡现象，导致电动机因缺相运行转速急剧下降甚至烧毁，造成严重的电气设备损害和较大的经济损失。除此之外，断线故障发生时往往还伴随着接地故障，但此类断线接地复合故障与常见的单相接地故障又有所不同，若不及时排查故障，极有可能导致人畜触电、山林失火等安全事故，对人民的生命财产安全造成巨大的威胁。因此，有必要对断线故障监测引起重视。

实际配电网复杂的运行状况，断线故障可分为断线不接地故障、断线电源侧接地故障、断线负荷侧接地故障3类。目前，配电网对短路和接地故障的处理相对成熟，但对于断线故障的监测识别还比较欠缺。由于断线接地故障在原理和本质上不同于普通的接地故障，因此不能借助现有的接地选线和定位装置处理。特别是线路断线不接地及断线负荷侧接地的情况下，由于无明显的过电流，系统依然可以带故障运行，运维人员很难发现断线故障，且无法由变电站内继电保护装置反映。目前，对断线故障的处理方式主要还是依靠用户反馈和人工巡线，导致工作人员获取故障信息滞后，故障确认和处理花费时间较长。随着对断线故障的重视和关注程度提升，已有学者提出了一些断线故障检测方法，但大多具有一定的局限性。例如，有学者提出了一种基于零序电压幅值和相位的小电流接地系统单相断线接地复故障类型的诊断判据，但仅利用中性点电压信息无法实现断线故障的选线和定位。有学者提出了一种基于负序电流和负序电压相位关系的断线故障区段定位方法，但需要获取序分量并计算相关系数，算法较为复杂且无法辨别故障类型。也有学者提出了一种相电流与相电压的组合选线判据，但仅适用于不接地系统且所需电气特征量较多。还有学者提出了基于零序电压幅值差的配电网断线故障隔离方法，但对设备通信和数据同步的要求较高。

综上所述，由于实际配电网断线故障可能伴随接地故障较为复杂，且其故障特征不明显，给断线故障的识别、定位带来了较大的困难，同时断线故障的危害不容忽视，因此，有必要对配电网断线故障监测方法进行研究。然而，现有短路、接地故障保护方法不适用于断线故障，且缺乏简单实用、经济可靠的断线故障保护方法。因此，如何实现对配电网各类断线故障的快速监测和定位，并提高保护方法的实用性、经济性、可靠性，是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容