判断与处理配电线路故障「10kv以下三相供电,电压允许偏差」

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配电网一般来说是指35kV及其以下电压等级的电力网络，作用是向城市里各个配 电站和各类用电负荷供电。目前我国大部分城市配电线路采用的是10kV电压等级向用户供 电。配电线路分布面广，总长度长，但运行环境恶劣，极易因雷击，机械外力作用和线路负荷 过载而发生断线故障，严重威胁供电的安全性和可靠性。线路发生断线故障后，系统的电压 质量将会受到十分明显的影响，系统的三相对称性遭到破坏，同时还有可能致使电动机因 缺相运行而烧毁，大大减小了设备的使用寿命。此外断线后还会有很大的可能继续发生各 种接地故障，这样将可能引发火灾，甚至电死人畜，造成难以挽救的后果。

[0003] 现有技术通过分析配电网发生单相断线故障时负序电流在系统中的分布规律，得 出故障后系统负序电流大部分由故障点经故障线路流向电源，而非故障线路的负序电流相 对较小，以此作为故障选线的理论依据，且故障相电流绝对值差分后最大最小的差值在三 相处理结果中是最大的，可以初步判定故障相，然后取半个周波内负序电流与故障相电压 的乘积对时间的积分值作为能量测度，动作判据为：按躲开其他馈线单相断线故障的最大 能量测度进行整定。

[0004] 现有技术针对10kV架空线路辐射状的拓扑特点，利用故障分量法对单相断线故障 的负序电压分布进行分析，提出了基于负序电压幅值的单相断线判据。并结合负荷监测点 到电源点的最小路径分析，提出了基于负荷监测仪的单相断线故障区域判定方法，通过划 定发生单相断线故障的可能区域和不可能区域，同时将这两个区域作差集运算，得出最小 断线故障区域。

[0005] 上述技术中的故障分析和故障检测定位方案有如下缺点：

[0006] ①上述文献都是针对的是单相断线故障提出的处理办法，对附加接地故障，尤其 是对多相断线故障缺乏充分的分析，解决方案相对单一，且难以判断故障类型；

[0007] ②通过检测负序电流电压作为判定依据，需要在负荷侧增加设备，增加了投资和 设备运维的工作量；

[0008] ③通过比较电压电流相位差作为判定依据，在特殊负荷类型情况下容易造成误判 断，可靠性难以保障；

[0009] ④通过划分区域来确定故障位置仍难以准确确定故障区段，需要辅助人工巡查确 定具体故障点。

问题拆分

包括：获取配 电网各节点的电压、电流信息；根据采集到的配电网电流信息确定发生故障的线路，并判断故障 线路是否为断线故障；判定是单相还是多相断线 故障；判定单相或者多相断线故障的具体故障类 型；通过向前或向后比较各节点电压信息是否一 致，确定具体的故障区段。本发明有益效果：通过 采集到的电压电流信息，不仅可以进行单相断线 及其接地复杂故障的判定，还能够对多相断线及 其接地复杂故障进行准确检测和定位，缩短了故 障处理的时间。

问题解决

提出了一种基于三相电压电流的10kV配电线 路断线故障判定方法，该方法仅仅依靠现有设备上可以获得的信息，不用增添新的设备；判定原理简单，可靠性高；能够对单相以及多相断线及其接地复杂故障进行准确判定。

[0011] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

[0012] 基于三相电压电流的10kV配电线路断线故障判定方法，包括：

[0013] (1)获取配电网各节点的电压、电流信息；如果某测量点或某几个测量点的电压电 流变化幅度超过设定阈值，则配电线路发生故障；

[0014] (2)根据采集到的配电网电流信息确定发生故障的线路，并判断故障线路是否为 断线故障，如果是，进入下一步，否则，结束；

[0015] (3)判断故障类型为单相断线故障还是多相断线故障；如果是单相断线故障，进入 步骤(4)；如果是多相断线故障，进入步骤(5)；

[0016] (4)根据故障前相电压有效值、故障后电源侧母线各相电压的有效值以及电压整 定值之间的关系，判定单相断线故障的具体故障类型；进入步骤(6)；

[0017] (5)根据故障前相电压有效值、故障后电源侧母线各相电压的有效值、故障后负荷 侧相对地电压以及电压整定值之间的关系，判定多相断线故障的具体故障类型；进入步骤 (6)；

[0018] (6)通过向前或向后比较各节点电压信息是否一致，确定具体的故障区段。

[0019] 进一步地，所述步骤(2)中，如果配网线路三相电流中出现一相电流缺失或者三相 电流全部降低，则该配网线路确定为故障线路；

[0020] 故障线路出现至少一相电流的绝对值小于电流整定门槛值时，判定故障线路为断 线故障。

[0021] 进一步地，所述步骤(3)中，

[0022] 如果同时满足以下条件，则判断为单相断线故障：

[0023] 1)其中一相的电流有效值的绝对值不大于电流整定门槛值；

[0024] 2)另外两相的电流有效值的绝对值相等，并且其值介于 之间，IN为故 障前相电流有效值；

[0025] 3)另外两相的电流相位角的差值介于[120°，180°]之间；

[0026] 如果故障线路三相电流的有效值相等，且绝对值均不大于电流整定门槛值，则判 定为发生多相断线故障。

[0027] 进一步地，所述步骤(4)中，单相断线故障具体故障类型的判定方法为：

[0028] 1)判断是否出现电压为零的相，如果没有，则判定为单相断线两端悬空故障，电压 升高的一相判定为断线故障相；如果有，则伴随有接地故障，转入下一步；

[0029] 2)判断电源为零的相在电源侧还是在负荷侧，如果在电源侧，则判定为单相断线 加电源侧接地故障，电压为零的相判定为断线故障相；如果在负荷侧，则判定为单相断线加 负荷侧接地故障，电压为零的相判定为断线故障相。

[0030] 进一步地，所述步骤(5)中，多相断线故障的具体故障类型包括：两相断线不接地 故障、两相断线加电源侧一相接地故障、两相断线加负荷侧一相接地故障、三相断线故障。

[0031] 进一步地，所述步骤(5)中，

[0032] 如果故障线路三相电流均满足小于电流整定门槛值，且出现一相电压降至0，则判 断是否为负荷侧电压降至0：

[0033] 如果负荷侧电压降至0，则可判定为发生两相断线加负荷侧一相接地故障，电源侧 电压非0两相为故障相；

[0034] 如果负荷侧电压不为0，则判定为发生两相断线加电源侧一相接地故障，电源侧电 压与负荷侧电压相异的两相为故障相。

[0035] 进一步地，所述步骤(5)中，

[0036] 如果故障线路三相电流均满足小于电流整定门槛值，且未出现一相电压为0；则判 断电源侧相电压是否变化，如果有变化，则判定为两相断线不接地故障，两个电压升高相为 断线故障相。

[0037] 进一步地，所述步骤(5)中，

[0038] 如果负荷侧各相电压降至0，电源侧电压保持不变，则判定为三相断线故障。

[0039] 进一步地，确定具体的故障区段的方法为：

[0040] 若电源侧电压变化超出设定阈值，则从电源侧节点开始向后寻找故障点，先比较 电源侧节点后的第一个节点电压和第二个节点电压，若两者一致，再比较电源侧节点后的 第二个节点电压和第三个节点电压，直到找到节点电压信息不一致的两个节点，则确定故 障点位于这两个节点之间；

[0041] 若电源侧母线电压变化没有超过设定阈值，则故障后负荷侧电压变化将会超出设 定阈值，此时从负荷侧开始向前寻找故障点，找到相邻节点电压信息不一致的两个节点，则 确定故障点位于这两个节点之间。

[0042] 本发明的有益效果是：

[0043] 1 .本发明原理简单，实现容易；不需额外增加设备，成本低，不增加运维工作量；

[0044] 2 .通过采集到的电压电流信息，不仅可以进行单相断线及其接地复杂故障的判 定，还能够对多相断线及其接地复杂故障进行准确检测和定位，缩短了故障处理的时间。