[发明专利]一种考虑单PT的中压配电网断线故障诊断方法

权利要求书

1.一种考虑单PT的中压配电网断线故障诊断方法，其特征在于，所述考虑单PT的中压配电网断线故障诊断方法包含以下步骤：

步骤1：从中压配电线路单相断线故障诊断可行性的角度，分析双PT及单PT取电方式对中压配电网断线故障诊断的影响关系，并进一步建立PT取电方式配置原则；

步骤2：从线路可诊断范围最大化及定位精度最优化角度优化PT取电方式配置原则；

所述步骤1具体操作过程为：

步骤1.1：双PT取电方式对中压配电网断线故障诊断的影响分析：

（1）双PT同相取电，如均从AB相取电，或均从BC相取电，或均从CA相取电；以双PT均从AB相取电为例进行分析：

1）双PT上游侧A相线路发生断线故障；当双PT上游侧A相线路发生断线故障时，由于双PT均从AB相取电，因此量测得到的线电压均为0；从该量测值仅能得到A相或者B相上游线路发生断线故障，但无法确定具体断线相；C相信息无法获取；

2）双PT上游侧B相线路发生断线故障；当双PT上游侧B相线路发生断线故障时，由于双PT均从AB相取电，因此量测得到的线电压均为0；从该量测值仅能得到A相或者B相上游线路发生断线故障，但无法确定具体断线相；C相信息无法获取；

3）双PT上游侧C相线路发生断线故障；当双PT上游侧C相线路发生断线故障时，由于双PT均从AB相取电，因此量测得到的线电压均正常；从该量测值仅能得到A相及B相上游线路正常运行，但无法诊断C相运行情况；

（2）双PT异相取电，如一侧从AB相取电、另一侧从BC相取电，或者一侧从AB相取电、另一侧从CA相取电；以双PT一侧从AB相取电、另一侧从BC相取电为例进行分析：

1）双PT上游侧A相线路发生断线故障；当双PT上游侧A相线路发生断线故障时，由于双PT一侧从AB相取电、另一侧从BC相取电，因此量测得到的线电压U_AB=0，U_BC值正常；从U_AB=0可得A相或者B相上游线路发生断线故障，从U_BC值正常可得B相及C相上游线路正常运行，从而可以推断三相运行状态为：A相线路发生断线故障，B相和C相线路正常运行；

2）双PT上游侧B相线路发生断线故障；当双PT上游侧B相线路发生断线故障时，由于双PT一侧从AB相取电、另一侧从BC相取电，因此量测得到的线电压U_AB=0，U_BC=0；从U_AB=0可得A相或者B相上游线路发生断线故障，从U_BC=0可得B相或者C相上游线路发生断线故障；从该量测值无法获取精确结论，可能结论如下：a）B相线路发生断线故障，A相和C相线路正常运行；b）A相和B相线路发生断线故障，C相线路正常运行；c）A相和C相线路发生断线故障，B相正常运行；d）B相和C相线路发生断线故障，A相正常运行；e）A相、B相和C相线路均发生断线故障；

3）双PT上游侧C相线路发生断线故障；当双PT上游侧C相线路发生断线故障时，由于双PT一侧从AB相取电、另一侧从BC相取电，因此量测得到的线电压U_AB值正常，U_BC=0；从U_AB值正常可得A相及B相线路正常运行，从U_BC=0可得B相或C相上游线路发生断线故障，从而可以推断三相运行状态为：A相和B相线路正常运行，C相线路发生断线故障；

通过上述分析可得：无论双PT采取同相取电还是异相取电，均无法在任何工况下精确确定线路运行状态；然而考虑到异相取电方式获取的电压信息量及相应的判断结果均优于同相取电方式，因此在双PT工况下，取电方式优先选择异相取电；

步骤1.2：单PT取电方式对中压配电网断线故障诊断的影响分析：

单PT可从AB相取电，或从BC相取电，或从CA相取电；以单PT从AB相取电为例进行分析：

（1）单PT上游侧A相线路发生断线故障；当单PT上游侧A相线路发生断线故障时，量测得到的线电压U_AB=0；从该量测值仅能得到A相或者B相上游线路发生断线故障，但无法确定具体断线相；C相信息无法获取；

（2）单PT上游侧B相线路发生断线故障；当双PT上游侧B相线路发生断线故障时，量测得到的线电压U_AB=0；从该量测值仅能得到A相或者B相上游线路发生断线故障，但无法确定具体断线相；C相信息无法获取；

（3）单PT上游侧C相线路发生断线故障；当双PT上游侧C相线路发生断线故障时，由于单PT从AB相取电，因此量测得到的线电压均正常；从该量测值仅能得到A相及B相上游线路正常运行，但无法诊断C相运行状态；

通过上述分析可得，在任何工况下，根据一个单PT的量测数据无法确定线路断线相，但若取电相发生断线故障，仍可发出故障告警；

步骤1.3：联络开关处PT取电方式对中压配电网断线故障诊断的影响分析：

联络开关处配置双PT，且双PT分别从联络开关两侧线路取电；正常工况下，由于联络开关处于断开状态，因此两个PT分别从两条不同的中压线路取电，对于其中任意一条中压线路而言，联络开关处双PT中仅有一个PT量测数据可用，因此对于任意一条中压线路而言，均可视为单PT，其取电方式对中压配电网断线故障诊断的影响关系与步骤1.2中的单PT相同；

步骤1.4：一个双PT和一个单PT相结合情况下，取电方式对中压配电网断线故障诊断的影响分析：

由步骤1.1可得，双PT优先选取异相取电；根据步骤1.1的分析可知，当双PT分别从AB相和BC相取电时，当A相或者C相上游线路发生断线故障时，此种取电方式可精准判断上游线路故障情况；当且仅当B相上游线路发生断线故障时，无法获取精准的诊断结果，此时U_AB=0，U_BC=0；为了在B相上游线路发生断线故障时仍可准确获取诊断结果，可将单PT和双PT相结合，共同判定线路运行状态；

单PT有三种取电方式，分别为从AB相取电，从BC相取电和从CA相取电，三种取电方式下，单PT和双PT量测的线电压值分别为：

单PT从AB相取电，单PT：U_AB=0；双PT：U_AB=0，U_BC=0，单PT量测数据冗余；

单PT从BC相取电，单PT：U_BC=0；双PT：U_AB=0，U_BC=0，单PT量测数据冗余；

单PT从CA相取电，单PT：U_CA值正常；双PT：U_AB=0，U_BC=0，可判定A相和C相线路正常运行，B相上游线路发生断线故障；

因此，当一个单PT和一个双PT结合时，为在任何工况下判断电网是否发生断线故障且可具体定位至哪一相断线，可将取电方式设置为：双PT异相取电，单PT选取与双PT异相的取电方式，从而满足U_AB、U_BC、U_CA三个线电压均被测量；

步骤1.5：二个单PT相结合情况下，取电方式对中压配电网断线故障诊断的影响分析：

双PT工况下，由于断路器开关处于闭合状态，因此从取电方式及量测值来看，二个单PT和一个双PT的功能可近似等效，二个单PT优先选取异相取电；

步骤1.6：三个单PT相结合情况下，取电方式对中压配电网断线故障诊断的影响分析：

由步骤1.5可知，二个单PT可近似等效于一个双PT，因此三个单PT可视为一个单PT和一个双PT；为在任何工况下判断电网是否发生断线故障且可具体定位至哪一相断线，可将取电方式设置为：三个单PT满足异相取电，从而满足U_AB、U_BC、U_CA三个线电压均被测量；

所述步骤2具体操作过程为：

步骤2.1：根据取电方式确定配电线路可诊断范围：

（1）全部为单PT的情况；

根据步骤1的分析可知，对于一条中压线路连续接有二个和三个单PT时，均优先采取异相取电；进一步地，对线路可诊断范围进行分析；

1）一个单PT工况：根据步骤1.2的分析可知，根据一个单PT的量测数据无法确定线路断线相，但若取电相发生断线故障，仍可发出故障告警；

2）二个单PT工况：若线路下游仅包含一个单PT，此时无法确定线路L2的断线相，但若取电相发生断线故障，仍可发出故障告警；若线路下游包含二个单PT，且采取异相取电方式，以分别从AB相和BC相取电为例，此时根据步骤1.5可知，当A相或C相发生单相断线故障时，可精确判定故障相，且可定位于该线路；当B相发生单相断线故障时，无法完全准确判定故障情况；

3）三个单PT工况：若线路下游仅包含一个单PT，此时无法确定线路的断线相，但若取电相发生断线故障，仍可发出故障告警；若线路下游包含二个单PT且采取异相取电方式，以分别从AB相和BC相取电为例，根据步骤1.5可知，当A相或B相发生单相断线故障时，可精确判定故障相位，且可定位于该线路；当C相发生单相断线故障时，无法完全准确判定故障情况；若线路下游包含三个单PT且采取异相取电方式，根据步骤1.6可知，此时若线路任意一相发生断线故障，可准确判定故障相，且可定位于该线路；

4）四个及以上单PT工况：对于四个单PT工况，可将连续三个单PT视为一个组合，组合内均采取异相取电；对于四个以上单PT的工况取电方式可依次类推，从而实现：a）线路末端三个PT之间的线路状态不可知或部分可知；b）其余线路状态均完全可知；

（2）单PT与双PT组合的情况；

通常情况下，双PT仅存在于变电所出线开关、分段开关、分支开关和联络开关处；根据步骤1.3的分析可知，联络开关处的双PT可视为单PT；因此，仅考虑出线开关、分段开关、分支开关处的双PT；由于一个双PT可视为二个单PT，因此对于单PT与双PT组合的情况，配电线路可诊断范围与多个单PT相同；

步骤2.2：确定一条中压线路PT取电方式：

根据上述分析可得双PT可等效为二个单PT，因此步骤2.2中仅考虑单PT；

（1）对于新建线路：根据步骤2.1的分析可得：

1）对于主干线路：从变电所开关处的PT至线路最后一个PT，可按照AB、BC、CA、AB、BC……的顺序取电，从而确保任意连续三个单PT组合均满足异相取电；

2）对于分支线路：从变电所开关处的PT至分支开关再至分支线路最后一个PT，可按照AB、BC、CA、AB、BC……的顺序取电，从而确保任意连续三个单PT组合均满足异相取电；

（2）对于在原有线路上新增用户分界开关：

1）新增用户分界开关位于线路末端：根据该分界开关上游PT取电方式，若上游两个PT取电方式相异，则新增分界开关处PT与上游两个PT取电方式互补；若上游两个PT取电方式相同，则进一步考虑上游第三个PT，直到找到两个取电方式相异的PT，此时新增分界开关处PT与上述两个取电方式相异的PT进一步相异，满足U_AB、U_BC、U_CA三个线电压均被测量；

2）新增用户分界开关下游包含一个单PT：按照就近原则，在新增分界开关上游寻找与新增分界开关下游PT的取电方式相异的最近一个PT，此时新增分界开关处PT与上述两个取电方式相异的PT进一步相异，满足U_AB、U_BC、U_CA三个线电压均被测量；

3）新增用户分界开关下游包含二个单PT：若下游二个单PT取电方式相异，则新增分界开关处PT与上述两个取电方式相异的PT进一步相异，满足U_AB、U_BC、U_CA三个线电压均被测量；若下游二个单PT取电方式相异，则按照就近原则，在新增分界开关上游寻找与新增分界开关下游PT的取电方式相异的最近一个PT，此时新增分界开关处PT与上述两个取电方式相异的PT进一步相异，满足U_AB、U_BC、U_CA三个线电压均被测量；

4）新增用户分界开关下游包含多个PT的情况与包含二个单PT的方式类似。