[發明專利]一種中壓配電網單相斷線故障診斷方法

有效

• 申請號: 202110275143.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113009281B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 歐朱建;曹岑;繆曉衛;袁健華;曹越;劉王春;徐曉軼;毛艷芳;范添翼;黃冬冬;吳夕楠;王孟希
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司南通供電分公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

1.一種中壓配電網單相斷線故障診斷方法，其特征在于，所述中壓配電網單相斷線故障診斷方法包含以下步驟：

步驟1：結合中壓開關智能終端配置情況及低壓線路配變智能終端配置情況，配電自動化主站對中壓配電線路進行簡化建模；

步驟2：對建模后的中壓配電線路按照診斷可行性及準確率進行分類，分為：不可診斷線路段、低準確率診斷線路段、高準確率診斷線路段；

步驟3：建立單相斷線故障診斷規則集，將中、低壓線路智能終端量測數據的特征與判斷規則集相匹配，并進一步定位中壓配電線路的斷線位置；

所述步驟1具體操作過程為：

步驟1.1：從電力企業圖模一體化維護工具系統中獲取中壓配電網的單線圖拓撲；

步驟1.2：對獲取的中壓配電網單線圖拓撲進行簡化，簡化原則為：對于架空線路，將未連接電源、開關、配變以及分支線的桿塔進行忽略；對于電纜線路，將對接箱進行忽略；

步驟1.3：將簡化后的中壓配電網中電源、開關、線路交叉點、配變按照下述原則進行命名：電源首字母用S表示，按照1、2、3……順序進行編號，依次由左到右、由上到下記為電源Si；變電所出線開關、分段開關、分支開關首字母均用F表示，按照1、2、3……順序進行編號，依次由左到右、由上到下記為開關Fi；聯絡開關首字母用L表示，按照1、2、3……順序進行編號，依次由左到右、由上到下記為開關Li；配變首字母用T表示，按照1、2、3……順序進行編號，依次由左到右、由上到下記為配變Ti；中壓線路交叉點首字母用J表示，按照1、2、3……順序進行編號，依次由左到右、由上到下記為節點Ji；記錄命名方式與電力企業原命名方式的對應關系；

步驟1.4：將命名后的中壓配電網設備圖形進行簡化，即將電源、開關、線路交叉點、配變均用實心黑點表示，簡化后各實心黑點的命名不改變，將各實心黑點簡稱為點；

步驟1.5：將簡化設備圖形后的中壓配電網拓撲中各點之間的線路段進行命名，命名規則為：將一段線路所接首尾兩點的字母合并，作為線路的字母標記，將首尾兩點的數字合并，作為線路的數字編號；

所述步驟2具體操作過程如下：

步驟2.1：根據輻射狀配電網的線路特征，確定配電網的潮流方向；

步驟2.2：由于開關Li采用雙PT，且兩個PT分別接于兩條線路，僅憑單個PT無法判斷本中壓線路運行狀態，因此所有與開關Li相連接的線路段可定義為不可診斷線路段，即所有命名中包含字母L的線路段均可定義為不可診斷線路段；

步驟2.3：由于配變處安裝配變智能終端，因此可根據配變智能終端量測的異常數據判斷與配變直接連接的線路段是否發生斷線故障，由于引發配變智能終端量測數據異常的原因除發生斷線故障外，還包括配變故障、終端故障等，因此僅靠單臺配變智能終端診斷線路運行狀態不能確保準確性，此類線路段可定義為低準確率診斷線路段，即所有命名中包含1個字母T的線路段均可定義為低準確率診斷線路段；

步驟2.4：根據潮流流向，若某一線路段下游部分僅包含一個智能終端，即僅包含一個開關Fi或一個配變Ti，則該線路段的運行狀態僅靠一臺智能終端診斷，由于引發智能終端量測數據異常的原因除發生斷線故障外，還包括開關故障、配變故障、終端故障，因此僅靠單臺智能終端診斷線路運行狀態不能確保準確性，可將下游部分僅包含一個智能終端的線路段定義為低準確率診斷線路段；

步驟2.5：進一步，根據潮流流向，若某一線路段下游部分包含兩個及兩個以上的智能終端，則可將該線路段定義為高準確率診斷線路段；

所述步驟3具體操作過程如下：

步驟3.1：建立單相斷線故障工況下的配電線路等效電路模型：

中壓配電網中，配電變壓器通常采用Dyn11及Yyn0兩種接線方式，針對兩種接線方式，分別建立負荷側接地和不接地工況下配電線路等效電路模型，中壓配電線路電源側通常采用直接接地或經小電阻接地，推導過程中采用直接接地方式，忽略中壓線路參數，將配變二次側負載等效至一次側，可得發生A相斷線故障工況下等效電路，分別為電源側三相電壓；E為電源相電壓幅值；ω為角頻率；分別為配變一次側線電壓；分別為配變一次側相電壓；分別為配變二次側相電壓；配變二次側電壓與一次側電壓變比為K；Z為負載阻抗；M為負載側中性點；為負載側中性點電壓；

步驟3.2：推導單相斷線工況下，配電網終端位置處的相電壓特征：

1)針對Yyn0型配變，在發生單相斷線且負載側不接地工況時，建立配電終端處相電壓特征方程；

對中性點M列寫基爾霍夫電流方程：

可得：

因此，配變一次側相電壓為：

換算到配變二次側可得：

2)針對Yyn0型配變，在發生單相斷線且負載側接地工況時，建立配電終端處相電壓特征方程；

對中性點M列寫基爾霍夫電流方程，可得：

可得：

因此，配變一次側相電壓為：

換算到配變二次側可得：

3)針對Dyn11型配變，在發生單相斷線且負載側不接地工況時，建立配電終端處相電壓特征方程；

配變一次側三相線電壓為：

換算到配變二次側可得相電壓為：

4)針對Dyn11型配變，在發生單相斷線且負載側接地工況時，建立配電終端處相電壓特征方程；

配變一次側三相線電壓為：

換算到配變二次側可得相電壓為：

5)針對開關Fi，其電壓特征與配變采用Yyn0型接線方式時一致，即負載側不接地時滿足式(3)，負載側接地時滿足式(7)；

步驟3.3：制定線路段單相斷線故障診斷規則集：

1)針對潮流下游部分僅包含一個智能終端的線路段，即低準確率診斷線路段：

若潮流下游部分僅包含一個配變Ti，且配變Ti為Yyn0型接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(4)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側不接地故障；

若潮流下游部分僅包含一個配變Ti，且配變Ti為Yyn0型接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(8)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側接地故障；

若潮流下游部分僅包含一個配變Ti，且配變Ti為Dyn11型接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(10)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側不接地故障；

若潮流下游部分僅包含一個配變Ti，且配變Ti為Dyn11型接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(12)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側接地故障；

2)針對下游部分僅包含多個配變智能終端的線路段，即高低準確率診斷線路段：

若配變均為Yyn0型接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位均滿足式(4)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側不接地故障；

若配變均為Yyn0型接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位均滿足式(8)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側接地故障；

若配變均為Dyn11型接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位均滿足式(10)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側不接地故障；

若配變均為Dyn11型接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位均滿足式(12)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側接地故障；

若配變為Yyn0型和Dyn11型混合接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位分別滿足式(4)和式(10)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側不接地故障；

若配變為Yyn0型和Dyn11型混合接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位分別滿足式(8)和式(12)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側接地故障；

3)針對下游部分包含配變智能終端和中壓智能終端的線路段，即高低準確率診斷線路段：

若配變為Yyn0型接線方式，當配變智能終端量測的三相電壓幅值和相位均滿足式(4)且中壓智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(3)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側不接地故障；

若配變為Yyn0型接線方式，當配變智能終端量測的三相電壓幅值和相位均滿足式(8)且中壓智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(7)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側接地故障；

若配變為Dyn11型接線方式，當配變智能終端量測的三相電壓幅值和相位均滿足式(10)且中壓智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(3)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側不接地故障；

若配變為Dyn11型接線方式，當配變智能終端量測的三相電壓幅值和相位均滿足式(12)且中壓智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(7)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側接地故障；

若配變為Yyn0型和Dyn11型混合接線方式，當配變智能終端量測的三相電壓幅值和相位分別滿足式(4)和式(10)且中壓智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(3)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側不接地故障；

若配變為Yyn0型和Dyn11型混合接線方式，當智能終端量測的三相電壓幅值和相位分別滿足式(8)和式(12)且中壓智能終端量測的三相電壓幅值和相位滿足式(7)時，可判定該線路段發生單相斷線負載側接地故障；

步驟3.4：對單相斷線故障進行定位：

根據步驟3.3可得發生單相斷線故障的線路段集合，進一步對故障進行定位；具體方法為：對發生斷線故障的線路段集合進行排序，排序的原則為：根據潮流方向，按照線路段下游所接開關、配變數量進行排序，數量越大，排序越靠前，數量越小，排序越靠后；單相斷線故障發生位置即為排序最靠前的線路段；步驟3.5：對照本發明中線路編號原則與電力企業圖模一體化維護工具系統中線路編號原則，將本發明中診斷的故障線路編號還原為電力企業圖模一體化維護工具系統中線路編號。