[发明专利]一种中压配电网单相断线故障诊断方法

权利要求书

1.一种中压配电网单相断线故障诊断方法，其特征在于，所述中压配电网单相断线故障诊断方法包含以下步骤：

步骤1：结合中压开关智能终端配置情况及低压线路配变智能终端配置情况，配电自动化主站对中压配电线路进行简化建模；

步骤2：对建模后的中压配电线路按照诊断可行性及准确率进行分类，分为：不可诊断线路段、低准确率诊断线路段、高准确率诊断线路段；

步骤3：建立单相断线故障诊断规则集，将中、低压线路智能终端量测数据的特征与判断规则集相匹配，并进一步定位中压配电线路的断线位置；

所述步骤1具体操作过程为：

步骤1.1：从电力企业图模一体化维护工具系统中获取中压配电网的单线图拓扑；

步骤1.2：对获取的中压配电网单线图拓扑进行简化，简化原则为：对于架空线路，将未连接电源、开关、配变以及分支线的杆塔进行忽略；对于电缆线路，将对接箱进行忽略；

步骤1.3：将简化后的中压配电网中电源、开关、线路交叉点、配变按照下述原则进行命名：电源首字母用S表示，按照1、2、3……顺序进行编号，依次由左到右、由上到下记为电源Si；变电所出线开关、分段开关、分支开关首字母均用F表示，按照1、2、3……顺序进行编号，依次由左到右、由上到下记为开关Fi；联络开关首字母用L表示，按照1、2、3……顺序进行编号，依次由左到右、由上到下记为开关Li；配变首字母用T表示，按照1、2、3……顺序进行编号，依次由左到右、由上到下记为配变Ti；中压线路交叉点首字母用J表示，按照1、2、3……顺序进行编号，依次由左到右、由上到下记为节点Ji；记录命名方式与电力企业原命名方式的对应关系；

步骤1.4：将命名后的中压配电网设备图形进行简化，即将电源、开关、线路交叉点、配变均用实心黑点表示，简化后各实心黑点的命名不改变，将各实心黑点简称为点；

步骤1.5：将简化设备图形后的中压配电网拓扑中各点之间的线路段进行命名，命名规则为：将一段线路所接首尾两点的字母合并，作为线路的字母标记，将首尾两点的数字合并，作为线路的数字编号；

所述步骤2具体操作过程如下：

步骤2.1：根据辐射状配电网的线路特征，确定配电网的潮流方向；

步骤2.2：由于开关Li采用双PT，且两个PT分别接于两条线路，仅凭单个PT无法判断本中压线路运行状态，因此所有与开关Li相连接的线路段可定义为不可诊断线路段，即所有命名中包含字母L的线路段均可定义为不可诊断线路段；

步骤2.3：由于配变处安装配变智能终端，因此可根据配变智能终端量测的异常数据判断与配变直接连接的线路段是否发生断线故障，由于引发配变智能终端量测数据异常的原因除发生断线故障外，还包括配变故障、终端故障等，因此仅靠单台配变智能终端诊断线路运行状态不能确保准确性，此类线路段可定义为低准确率诊断线路段，即所有命名中包含1个字母T的线路段均可定义为低准确率诊断线路段；

步骤2.4：根据潮流流向，若某一线路段下游部分仅包含一个智能终端，即仅包含一个开关Fi或一个配变Ti，则该线路段的运行状态仅靠一台智能终端诊断，由于引发智能终端量测数据异常的原因除发生断线故障外，还包括开关故障、配变故障、终端故障，因此仅靠单台智能终端诊断线路运行状态不能确保准确性，可将下游部分仅包含一个智能终端的线路段定义为低准确率诊断线路段；

步骤2.5：进一步，根据潮流流向，若某一线路段下游部分包含两个及两个以上的智能终端，则可将该线路段定义为高准确率诊断线路段；

所述步骤3具体操作过程如下：

步骤3.1：建立单相断线故障工况下的配电线路等效电路模型：

中压配电网中，配电变压器通常采用Dyn11及Yyn0两种接线方式，针对两种接线方式，分别建立负荷侧接地和不接地工况下配电线路等效电路模型，中压配电线路电源侧通常采用直接接地或经小电阻接地，推导过程中采用直接接地方式，忽略中压线路参数，将配变二次侧负载等效至一次侧，可得发生A相断线故障工况下等效电路，分别为电源侧三相电压；E为电源相电压幅值；ω为角频率；分别为配变一次侧线电压；分别为配变一次侧相电压；分别为配变二次侧相电压；配变二次侧电压与一次侧电压变比为K；Z为负载阻抗；M为负载侧中性点；为负载侧中性点电压；

步骤3.2：推导单相断线工况下，配电网终端位置处的相电压特征：

1)针对Yyn0型配变，在发生单相断线且负载侧不接地工况时，建立配电终端处相电压特征方程；

对中性点M列写基尔霍夫电流方程：

可得：

因此，配变一次侧相电压为：

换算到配变二次侧可得：

2)针对Yyn0型配变，在发生单相断线且负载侧接地工况时，建立配电终端处相电压特征方程；

对中性点M列写基尔霍夫电流方程，可得：

可得：

因此，配变一次侧相电压为：

换算到配变二次侧可得：

3)针对Dyn11型配变，在发生单相断线且负载侧不接地工况时，建立配电终端处相电压特征方程；

配变一次侧三相线电压为：

换算到配变二次侧可得相电压为：

4)针对Dyn11型配变，在发生单相断线且负载侧接地工况时，建立配电终端处相电压特征方程；

配变一次侧三相线电压为：

换算到配变二次侧可得相电压为：

5)针对开关Fi，其电压特征与配变采用Yyn0型接线方式时一致，即负载侧不接地时满足式(3)，负载侧接地时满足式(7)；

步骤3.3：制定线路段单相断线故障诊断规则集：

1)针对潮流下游部分仅包含一个智能终端的线路段，即低准确率诊断线路段：

若潮流下游部分仅包含一个配变Ti，且配变Ti为Yyn0型接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(4)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧不接地故障；

若潮流下游部分仅包含一个配变Ti，且配变Ti为Yyn0型接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(8)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧接地故障；

若潮流下游部分仅包含一个配变Ti，且配变Ti为Dyn11型接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(10)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧不接地故障；

若潮流下游部分仅包含一个配变Ti，且配变Ti为Dyn11型接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(12)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧接地故障；

2)针对下游部分仅包含多个配变智能终端的线路段，即高低准确率诊断线路段：

若配变均为Yyn0型接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位均满足式(4)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧不接地故障；

若配变均为Yyn0型接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位均满足式(8)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧接地故障；

若配变均为Dyn11型接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位均满足式(10)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧不接地故障；

若配变均为Dyn11型接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位均满足式(12)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧接地故障；

若配变为Yyn0型和Dyn11型混合接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位分别满足式(4)和式(10)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧不接地故障；

若配变为Yyn0型和Dyn11型混合接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位分别满足式(8)和式(12)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧接地故障；

3)针对下游部分包含配变智能终端和中压智能终端的线路段，即高低准确率诊断线路段：

若配变为Yyn0型接线方式，当配变智能终端量测的三相电压幅值和相位均满足式(4)且中压智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(3)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧不接地故障；

若配变为Yyn0型接线方式，当配变智能终端量测的三相电压幅值和相位均满足式(8)且中压智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(7)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧接地故障；

若配变为Dyn11型接线方式，当配变智能终端量测的三相电压幅值和相位均满足式(10)且中压智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(3)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧不接地故障；

若配变为Dyn11型接线方式，当配变智能终端量测的三相电压幅值和相位均满足式(12)且中压智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(7)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧接地故障；

若配变为Yyn0型和Dyn11型混合接线方式，当配变智能终端量测的三相电压幅值和相位分别满足式(4)和式(10)且中压智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(3)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧不接地故障；

若配变为Yyn0型和Dyn11型混合接线方式，当智能终端量测的三相电压幅值和相位分别满足式(8)和式(12)且中压智能终端量测的三相电压幅值和相位满足式(7)时，可判定该线路段发生单相断线负载侧接地故障；

步骤3.4：对单相断线故障进行定位：

根据步骤3.3可得发生单相断线故障的线路段集合，进一步对故障进行定位；具体方法为：对发生断线故障的线路段集合进行排序，排序的原则为：根据潮流方向，按照线路段下游所接开关、配变数量进行排序，数量越大，排序越靠前，数量越小，排序越靠后；单相断线故障发生位置即为排序最靠前的线路段；步骤3.5：对照本发明中线路编号原则与电力企业图模一体化维护工具系统中线路编号原则，将本发明中诊断的故障线路编号还原为电力企业图模一体化维护工具系统中线路编号。