一种有源配电网单相断线故障检测方法及相关装置与流程

本发明属于电力系统运行，涉及有源配电网故障检测，特别涉及一种有源配电网单相断线故障检测方法及相关装置。

背景技术：

1、随着社会水平的飞速发展以及人民对生活质量的日益追求，电力用户对配电网供电可靠性的要求越来越高；与之相矛盾地，电力需求的不断增加、配电网规模的不断扩大及复杂化使得配电网运行负担加重，增加了电力系统的不稳定性和故障率。配电网故障会对居民生活造成直接影响，为了保证配电网的供电可靠性和安全性，对配电网进行相应的保护和控制是十分必要的。

2、电力配电网中，常见的故障可分为横向故障（即短路故障）和纵向故障（即断线故障）；解释性地，长期以来，人们对配电网发生的短路故障给予了广泛关注，相应的检测与处理技术已经比较成熟，但对于断线故障的检测与处理关注较少；目前实际运行系统中还未专门配备用于识别断线故障的保护装置，现有的短路故障继电保护难以检测到断线故障；目前对于断线故障，主要依赖于居民发现告知、现场运行人员的经验以及人工巡线等方式来识别，具有判别时间长、准确率低的缺陷，随时可能造成故障范围的扩大。配电网断线故障会对电网的安全和稳定造成严重影响，断线故障发生时，通常还伴随有电源侧和负荷侧的某一侧或者两侧都接地的情况；如果断线故障不能被快速识别和处理，则会造成电力系统工频过电压、人畜触电伤亡、旋转电机发热烧毁、引发山火等危害，严重威胁人民群众的生命财产安全和电网运行安全，因此必须及时发现并隔离故障。近些年来，配电网断线故障发生的频率在不断上升，造成配电网断线故障的主要原因有：自然因素，像雷击、暴风雪、地震、冰雹等；机械外力，像施工挖断电缆、车辆穿越导线、树枝压断导线等；人为因素，像盗窃电缆、擅自拆改等；技术问题，像设计不当、工程施工不合格等；总体而言，断线故障是由多种因素造成的，因此一方面要进行全面的维护和管理避免断线故障的发生，另一方面需要研究一种简单有效的断线故障检测方法。

3、目前，针对单相断线故障的研究已有不少，但都只考虑了传统无源配电网，随着新型电力系统的建设，新能源占比增加，配电网中越来越多的分布式电源的接入使得断线故障的特征有所改变，故研究分布式电源接入的配电网中单相断线故障特征越发重要。综上，考虑分布式电源接入对断线故障特征的影响，提出新的断线故障检测方法，确保系统能够快速识别、检测到断线故障，并采取相应措施消除断线故障，降低断线故障带来的危害，这对于提高电力系统供电可靠性、加快智能配电网建设步伐具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种有源配电网单相断线故障检测方法及相关装置，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案，具体是一种含分布式电源的有源配电网单相断线故障的检测方案，具有较高的检测效率和准确率。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明第一方面，提供一种有源配电网单相断线故障检测方法，包括以下步骤：

4、基于待检测的有源配电网，采集获取线路母线的零序电压，将零序电压与保护启动整定值比较；其中，若所述零序电压大于所述保护启动整定值，则线路发生故障，否则线路未发生故障；

5、在线路发生故障时，采集线路终端的三相电压，基于三相电压计算获得线路终端的负序电压并得到负序电压相位；

6、基于得到的负序电压相位，计算得到各个区段相邻终端的负序电压相位差；

7、基于预设判定条件，对各个区段相邻终端的负序电压相位差进行判定，获得有源配电网单相断线故障检测结果。

8、本发明方法的进一步改进在于，所述基于三相电压计算获得线路终端的负序电压并得到负序电压相位的步骤中，按照如下表达式进行计算：

9、

10、式中，表示区段 i的电源侧负序电压，为电源侧负序电压的幅值，为电源侧负序电压的相位；表示区段 i的负荷侧负序电压，为负荷侧负序电压的幅值，为负荷侧负序电压的相位；、、分别表示区段 i的电源侧a、b、c三相电压；、、分别表示区段 i的负荷侧a、b、c三相电压；“”表示相量相角；j表示虚数符号；表示相量逆时针旋转120度，表示相量顺时针旋转120度。

11、本发明方法的进一步改进在于，所述基于得到的负序电压相位，计算得到各个区段相邻终端的负序电压相位差的步骤中，

12、区段 i相邻终端的负序电压相位差的计算表达式为：

13、

14、式中，表示区段 i相邻终端的负序电压相位差；表示电源侧负序电压的相位；表示负荷侧负序电压的相位。

15、本发明方法的进一步改进在于，所述基于预设判定条件，对各个区段相邻终端的负序电压相位差进行判定，获得有源配电网单相断线故障检测结果的步骤中，

16、对于区段 i相邻终端的负序电压相位差，若，则有源配电网单相断线故障检测结果为存在单相断线故障，故障区域为区段 i。

17、本发明第二方面，提供一种有源配电网单相断线故障检测系统，包括：

18、第一故障判定模块，用于基于待检测的有源配电网，采集获取线路母线的零序电压，将零序电压与保护启动整定值比较；其中，若所述零序电压大于所述保护启动整定值，则线路发生故障，否则线路未发生故障；

19、第一计算模块，用于在线路发生故障时，采集线路终端的三相电压，基于三相电压计算获得线路终端的负序电压并得到负序电压相位；

20、第二计算模块，用于基于得到的负序电压相位，计算得到各个区段相邻终端的负序电压相位差；

21、第二故障判定模块，用于基于预设判定条件，对各个区段相邻终端的负序电压相位差进行判定，获得有源配电网单相断线故障检测结果。

22、本发明系统的进一步改进在于，所述第一计算模块执行基于三相电压计算获得线路终端的负序电压并得到负序电压相位的步骤中，按照如下表达式进行计算：

23、

24、式中，表示区段 i的电源侧负序电压，为电源侧负序电压的幅值，为电源侧负序电压的相位；表示区段 i的负荷侧负序电压，为负荷侧负序电压的幅值，为负荷侧负序电压的相位；、、分别表示区段 i的电源侧a、b、c三相电压；、、分别表示区段 i的负荷侧a、b、c三相电压；“”表示相量相角；j表示虚数符号；表示相量逆时针旋转120度，表示相量顺时针旋转120度。

25、本发明系统的进一步改进在于，所述第二计算模块执行基于得到的负序电压相位，计算得到各个区段相邻终端的负序电压相位差的步骤中，

26、区段 i相邻终端的负序电压相位差的计算表达式为：

27、

28、式中，表示区段 i相邻终端的负序电压相位差；表示电源侧负序电压的相位；表示负荷侧负序电压的相位。

29、本发明系统的进一步改进在于，所述第二故障判定模块执行基于预设判定条件，对各个区段相邻终端的负序电压相位差进行判定，获得有源配电网单相断线故障检测结果的步骤中，

30、对于区段 i相邻终端的负序电压相位差，若，则有源配电网单相断线故障检测结果为存在单相断线故障，故障区域为区段 i。

31、本发明第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面中任一项所述的有源配电网单相断线故障检测方法。

32、本发明第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面中任一项所述的有源配电网单相断线故障检测方法。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、本发明提供的有源配电网单相断线故障检测方法，具体是一种含分布式电源的有源配电网单相断线故障的检测方法，其利用发生故障后电力系统产生的负序电压在故障线路相邻终端的相量差来检测判定单相断线故障；相比于目前依赖于居民发现告知、现场运行人员的经验以及人工巡线等方式的识别方法，本发明公开的方法具有较高的检测效率和准确率，对于快速识别、检测到断线故障并降低断线故障带来的危害，具有重要的现实意义和实际应用价值。进一步解释性地，在本发明后续的具体实施例中，本发明示例性解释阐述了本发明技术方案的有效性和可行性。