CN103972872A - 10kv配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种10KV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法，通过出线开关、分段开关及支线开关检测三相电流不平衡度Idx%，断线时又检测断线相电压不平衡度Udx%，未断线相Udx%=100%，断线相Udx%≈0；设定定值Idx.dz%、Udx.dz%，断线区段在Idx%≥Idx.dz%及第1个Udx%≤Udx.dz%之间；断线又接地故障，可检测断线区段一侧的Udx%，另外从接地故障处理中获知接地，从而判断接地侧并当作断线故障处理。主干线及支线断线故障以及断线又接地故障，5～10S后跳闸断线区段。本发明可快速处理断线故障，防止三相电源变为两相电源运行。

Description

10KV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法

技术领域

本发明涉及10KV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法。

背景技术

目前国内正在进行智能电网建设，实现配电自动化是必备基础条件，因此成千上万10KV配电线路将实现配电自动化。

10KV配电线路运行中发生主干线及支线断线，此时造成三相电流不平衡，断线相电流小，非断线相电流大；断线时三相电压也不平衡，断线处电源侧三相电压正常，负荷侧的断线相电压近似零，非断线相电压正常。由于断线，使断线处负荷侧三相电压变成两相电压，三相电动机两相运行，时间长了要烧毁；缺相运行对用户造成一定损失，因此断线故障应予以处理。

关于断线故障的检出，根据中国电力科学研究院，国家电力调度通信中心，国家电力公司电网建设分公司主办的技术杂志《电网技术》，2001年第7期，毛传洲.周英树著《城市配电系统自动化的规划》，论及断线故障的检出问题：“调查中不少单位反映，配电线使用了架空绝缘导线后的单相断线故障有所增加。有资料介绍使用绝缘导线最早的日本，其断线事故曾占整个配电线路事故的62.3%。因此应将断线故障列为配电线的一种故障形式进行检测和隔阂。”

发明内容

本发明的目的是针对现有技术不能检出断线故障而提供一种10KV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法

实现本发明目的的技术方案是：10KV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法，包括以下步骤：

①、在10KV配电自动化线路中设置变电站内出线开关CK、线路上分段开关1FK～3FK、线路上支线开关ZK、联络开关LL；在变电站内母线处设置电压互感器YH；为前述各开关设置电压互感器1YH～12YH；在主干线末端或者为联络开关LL设置电压互感器4YH；在是支线末端设置电压互感器12YH；

②、若线路被分段开关分成3～5个区段，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%≥40%，联络开关定值Udx.dz%≤10%；若主干线及支线末端有电压互感器，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%≥30%，联络开关定值Udx.dz%≤10%；若主干线及支线末端无电压互感器，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%=40%；

③、通过各开关检测三相电流不平衡度Idx%，断线越靠近电源侧Idx%越大，将三相电流不平衡度Idx%与环网线路分段开关定值Idx.dz%比较，此时，断线区段的Idx%≥Idx.dz%，从而确定断线区段；

④、通过各开关检测断线相电压不平衡度Udx%，未断线相的Udx%≈100%，断线相的Udx%≈0，将断线相电压不平衡度Udx%与联络开关定值Udx.dz%比较，Udx%=0≤Udx.dz%≤10%；

⑤、当辐射网络主干线末端断线，定值设置同支线，断线区段在Idx%≥Idx.dz%及第一个Udx%≤Udx.dz%之间；当断线且又电源侧接地，电源侧Udx%≤Udx.dz%；若电源侧接地，断线又接地相电流小，而负荷侧电流近似零；若负荷侧接地，断线接地相电流近似零，电源侧测得Udx%≈100%；

⑥、若出现上述故障，则延时5S～10S后跳闸断线区段开关，有第二电源时，合上联络开关LL，使未断区段恢复供电。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：本发明利用检测三相电流不平衡度及断线相电压不平衡度，来判断主干线及支线的断线故障，判断断线区段，断线且又接地故障时当作断线故障处理，这样可快速处理断线故障，防止三相电源变为两相电源运行。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的主干线及支线断线故障处理图。

图2为本发明的主干线及支线断线且又接地故障处理图。

具体实施方式

（实施例1）

见图1，本实施例的10KV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法，包括以下步骤：

①、在10KV配电自动化线路中设置变电站内出线开关CK、线路上分段开关1FK～3FK、线路上支线开关ZK、联络开关LL；在变电站内母线处设置电压互感器YH；为前述各开关设置电压互感器1YH～12YH；在主干线末端或者为联络开关LL设置电压互感器4YH；在是支线末端设置电压互感器12YH；

②、若线路被分段开关分成3～5个区段，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%≥40%，联络开关定值Udx.dz%≤10%；若主干线及支线末端有电压互感器，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%≥30%，联络开关定值Udx.dz%≤10%；若主干线及支线末端无电压互感器，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%=40%；

③、通过各开关检测三相电流不平衡度Idx%，断线越靠近电源侧Idx%越大，将三相电流不平衡度Idx%与环网线路分段开关定值Idx.dz%比较，此时，断线区段的Idx%≥Idx.dz%，从而确定断线区段；

④、通过各开关检测断线相电压不平衡度Udx%，未断线相的Udx%≈100%，断线相的Udx%≈0，将断线相电压不平衡度Udx%与联络开关定值Udx.dz%比较，Udx%=0≤Udx.dz%≤10%；

⑤、当辐射网络主干线末端断线，定值设置同支线，断线区段在Idx%≥Idx.dz%及第一个Udx%≤Udx.dz%之间；当断线且又电源侧接地，电源侧Udx%≤Udx.dz%；若电源侧接地，断线又接地相电流小，而负荷侧电流近似零；若负荷侧接地，断线接地相电流近似零，电源侧测得Udx%≈100%；

⑥、若出现上述故障，则延时5S～10S后跳闸断线区段开关，有第二电源时，合上联络开关LL，使未断区段恢复供电。

本实施例的10KV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法的原理是：

1、断线故障处理原理：

断线时检测三相电流不平衡度：

Idx%=（（Imax-Imin）/Imax）×100%

公式中：Imax为最大一相电流；Imin为最小一相电流。

断线时检测断线相电压不平衡度：

Y/Y接地电压互感器：Udx%=（断线相相电压/健全相相电压）×100%；

V/V接线电压互感器：Udx%=（断线相线电压/健全相线电压）×100%。

当发生断线故障时，断线前在电源侧测量三相电流，断线相电流减小，可测出Idx%，根据断线故障位置设定一个定值Idx.dz%。断线后测量三相电压，Y/Y接线健全相相电压为断线相相电压近似零，Udx%≈0；V/V接线健全相线电压10500/100=105V，断线相线电压，只要与断线相有关的两个线电压近似零，Udx%≈0。非断线相电压正常，Udx%=100%。当测得Idx%≥Idx.dz%时，下令检测断线后负荷侧的三相电压，当一相或两相电压近似零时，说明发生断线故障，延时5S，使断线区段开关跳闸，切断缺相电源。断线时测量电流与电压，可防止误判断。

2、断线判断定值：

若配电线路是配电自动化线路，变电站内有出线开关CK，线路上装设2～4个分段开关1FK～4FK，支线上装设支线开关ZK，与另一电源相连接装设联络开关LL，每个开关都装电压互感器用以测量电压及对开关所带电池充电，每个开关都可测量电流及电压，检测的数值经通信系统传送至子站，再由子站传送至主站。

每条线路用分段开关分成3～5段，每段负荷平均分配，若每段末端断线，各开关各自检测三相电流不平衡度Idx%及断线相电压不平衡度Udx%，计算结果列于表1～3。

表1线路分成三段断线时三相电流电压不平衡度：

表2线路分成四段断线时三相电流电压不平衡度：

表3线路分成五段断线时三相电流电压不平衡度：

三相电流不平衡度，按部颁《架空配电线路及设备运行规程》规定，不应大于15%，按部颁《变压器运行规程》规定，变压器中线电流不超过额定电流的25%。从表1～3及上述规定可以确定断线判断定值：

环网线路，分段开关及联络开关：Idx.dz%≥40%，Udx.dz%≤10%。辐射网络主干线及支线末端，若末端有电压互感，Idx.dz%≥30%（实际有时大于此数，因此Idx%应滚动刷新），Udx.dz%≤10%，若末端无电压互感器，Idx.dz%=40%。

3、断线故障区段：

凡分段开关及支线开关测得Idx%≥Idx.dz%，第1个Udx%≤Udx.dz%，即断线故障区段，5～10S切除断线故障。

4、断线且又接地故障检测：

若配电自动化线路装设三个分段开关1FK～3FK，三个开关装设三个电压互感器1YH～3YH，断线又接地故障发生在1FK～2FK区段。支线装设支线开关ZK，装有支线开关电压互感器11YH，支线末端装设电压互感器12YH，也可不装。接地又分电源侧接地，负荷侧接地。现将主干线及支线断线且又接地故障检测如下：

（一）主干线：

（A）断线且又电源侧接地：

若电源侧接地Gjd.1，此时1FK测得Idx%≥，Idx.dz%，2FK测得2YH的Udx%≤Udx.dz%，因此1FK～2FK是断线区段。1FK又测得1YH的Udx%≤Udx.dz%，2FK又测得断线相电源近似零，因此可判断线且又电源侧接地。

（B）断线且又负荷侧接地：

若负荷侧接地Gjd.2，此时1FK测得Idx%≥Idx.dz%，2FK测得2YH的Udx%≤Udx.dz%，因此1FK～2FK是断线区段。1FK又测得1YH的Udx%≈100%，2FK又测得断线相电流近似零，因此可判断断线且又负荷侧接地。

（二）支线：

（A）支线末端有电压互感器：

a、断线且又电源侧接地：

若电源侧接地Gjd.3，此时ZK测得Idx%≥，Idx.dz%，又从12YH测得Udx%≤Udx.dz%，因此支线断线。ZK处又测得11YH的Udx%≤Udx.dz%，因此可判断断线且又电源侧接地。

b、断线且又负荷侧接地：

若负荷侧接地Gjd.4，此时ZK测得Idx%≥，Idx.dz%，又从12YH测得Udx%≤Udx.dz%，因此支线断线。ZK处又测得11YH的Udx%≈100%，因此可判断断线且又负荷侧接地。

（B）支线末端无电压互感器：

a、断线且又电源侧接地：

若电源侧接地Gjd.3，此时ZK测得Idx%≥，Idx.dz%，支线断路。ZK处又测得11YH的Udx%≤Udx.dz%，因此可判断断线且又电源侧接地。

b、断线且又负荷侧接地：

若负荷侧接地Gjd.4，此时ZK测得Idx%≥，Idx.dz%，支线断路。ZK处又测得11YH的Udx%≈100%，因此可判断断线且又负荷侧接地。

（三）辐射网络主干线末端：

若主干线末端有电压互感器，同于4.（二）.（A）。

若主干线末端无电压互感器，同于4.（二）.（B）。

（四）断线且又接地故障处理：

断线且又接地故障处理，断线后5～10S跳开断线区段开关，当作断线故障处理，不需接地故障时等待一个时间再预以处理。

举例说明：

图1是本发明的主干线及支线断线故障处理图，CK是线路在变电站内的出线开关，1FK～3FK是线路上的分段开关，ZK是线路上的支线开关，LL是线路上的联络开关，YH是变电站内母线电压互感器，1YH～11YH是线路上各开关的电压互感器，4YH是主干线末端（即联络开关LL）的电压互感器，12YH是支线末端的电压互感器，Gdx是断线故障，Gdx.1～Gdx.2分别是1～4段末端及支线近似末端的断线故障，开关上列出的Idx%数据是表2计算数据，即该区段末端断线时开关测出的三相电流不平衡度数据，越靠近开关处断线，Idx%越大。主干线断线可分四处，Gdx.1～Gdx.2；支线断线为Gdx.11。

图2是本发明的主干线及支线断线且又接地故障处理图，图中说明同图1，但主干线断线发生在1FK～2FK区段的Gdx.2，接地故障Gjd发生在电源侧Gjd.1或负荷侧Gjd.2；主干线末端断线Gdx.4，电源侧接地Gjd.5，负荷侧接地Gjd.6，支线末端断线Gdx.11，电源侧接地Gjd.3。负荷侧接地Gjd.4。

1、主干线断线：

见图1，线路总负荷4000KVA，每区段负荷1000KVA，支线负荷500KVA，这样各开关运行电流：CK，231A；1FK，173A；2FK，116A；3FK，58A；ZK，29A。若2FK～3FK区段中Gdx.3（靠近3FK）断线，则各开关三相电流不平衡度计算如下：

CK：Idx%=（（231-（231-58））/231）×100%=25.1%；

1FK：Idx%=（（173-（173-58））/173）×100%=33.5%；

2FK：Idx%=（（116-（116-58））/116）×100%=50%；

3FK：Idx%=（（58-0）/58）×100%=100%；

若断线Gdx.3发生在支线负荷前（电源侧），则2FK的Idx%=（（116-（116-29-58））/116）×100%=75%。

上述计算同于表2第区段末端断线，因Idx.dz=40%，因此2FK应检测3FK的3YH电压，因此A相断线，Udx%≈0，这样断线区段为2FK～3FK，5～10S后跳闸2FK及3FK。

2、支线断线：

（1）末端有电压互感器：

此时Idx.dz%=30%，因此若近似末端断线，三相电流不平衡度Idx%=（（29-（29-29×30%））/116）×100%=30%，大于此数，检测12YH的电压，由于C相断线，Udx%≈0，这样支线末端断线，5～10S后跳闸ZK。

（2）末端无电压互感器：

Idx.dz%=40%，这样Idx%=（（29-（29-29×0.4））/116）×100%=40%，大于此数值，5～10S后跳闸ZK。

3、主干线断线且又接地故障：

见图2，图2中线路运行负荷同图1，若1FK～2FK区段末端发生断线故障Gdx.2，此时又发生接地，故障处理如下：

（1）电源侧接地：

断线后电源侧接地Gdx.1，各开关测得三相电流不平衡度计算如下：

CK：Idx%=（（231-（231-116））/231）×100%=50.2%；

1FK：Idx%=（（173-（173-116））/173）×100%=67.5%；

2FK：Idx%=（（116-0）/116）×100%=100%；

3FK同于2FK。

上述计算同于表2第2区段末端断线，因Idx.dz%=40%，因此1FK应检测2FK的2YH电压，此时C相断线，Udx%≈0，这样断线区段为1FK～2FK。1FK又测得1YH的电压，此时由于Gjd.1接地，C相电压Udx%≈0，且2FK又测得C相电流Ic≈0，因此可判断1FK～2FK区段断线且又电源侧接地。上述故障5～10S后跳闸1FK，若有第二电源，跳闸2FK，合闸联络开关LL，使第二电源向非断线区段LL～2FK恢复供电。

（2）负荷侧接地：

断线后负荷侧接地Gjd.2，断线区段判断同于电源侧接地。1FK又测得1YH的Udx%≈100%，2FK又测得Ic≈0，可判断1FK～2FK区段断线且又负荷侧接地。故障处理同于电源侧接地。

4、支线断线且又接地故障：

（A）支线末端有电压互感器：

a、断线且又电源侧接地：

若支线在Gdx.11处断线，且又电源侧Gjd.3处接地。Idx.dz%≥30%，计算各开关的三相电流不平衡度：

CK：Idx%=（（231-（231-29×（100%-30%）））/231）×100%=8.8%；

1FK：Idx%=（（173-（173-29×（100%-30%）））/173）×100%=11.7%；

2FK：Idx%=（（116-（116-29×（100%-30%）））/116）×100%=17.5%；

ZK：Idx%=（（29-（29-29×30%））/29）×100%=30%。

CK～2FK的Idx%＜Idx.dz%=40%，因此不是断线区段；但支线开关ZK的Idx%=0%、Idx.dz%=0%，因此要检测支线末端的12YH电压，由于A相断线，Udx%≈0，此时可判断支线断线。ZK处又测得11YH的电压，Udx%≈0≤Udx.dz%=10%，且又从接地故障处理中获知接地，因此可判断支线断线且又电源侧接地。上述故障5～10S后跳闸ZK。

b、断线且又负荷侧接地：

断线且负荷侧接地，断线区段判断同于电源侧接地。ZK又测得11YH的Udx%≈100%，而断线时检测到Udx%≤Udx.dz%≤10%，因此可判断支线断线且又负荷侧接地。故障处理同于电源侧接地。

（B）支线末端无电压互感器：

a、断线且又电源侧接地：

断线后且又电源侧Gjd.3接地，此时Idx.dz%=40%，各开关三相电流不平衡度如下：

ZK：断线负荷Idx=29×40%=11.6A，剩下负荷Isx=29×（100-40）%=17.4A；

Idx%=（（29-17.4）/29）×100%=40%；

CK：Idx%=（（231-（231-29×（100%-40%）））/231）×100%=7.5%；

1FK：Idx%=（（173-（173-29×（100%-40%）））/173）×100%=10.1%；

2FK：Idx%=（（116-（116-29×（100%-40%）））/116）×100%=15%。

从上可知CK～2FK的Idx%＜Idx.dz%=40%，不是断线区段，但支线开关ZK的Idx%=40%=Idx.dz%，因此支线可作断线区段。ZK又测得11YH的Udx%≤Udx.dz%，因此可判断支线断线且又电源侧接地。上述故障5～10S后跳闸ZK。

b、断线且又负荷侧接地：

断线且又负荷侧Gjd.4处接地，断线区段判断同于电源侧接地。ZK又测得11YH的Udx%=100%，因此可判断支线断线且又负荷侧接地。故障处理同于电源侧接地。

5、主干线末端断线：

a、环网：

判别断线区段方法同于主干线断线，但由于图2中末端分段开关3FK及联络开关LL的Idx.dz%=40%，因此若线路上装用单相电压互感器，V/V接地，接于开关两端，当发生故障时，故障区段开关跳闸，用LL合闸恢复对非故障区段送电时，必然有末端无电压发生，如Idx.dz%小，有可能当作断线故障处理。

b、辐射网：

主干线末端断线且又接地故障，同于支线末端断线且又接地故障处理方法。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.10KV配电自动化线路中主干线及支线的故障处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

①、在10KV配电自动化线路中设置变电站内出线开关CK、线路上分段开关1FK～3FK、线路上支线开关ZK、联络开关LL；在变电站内母线处设置电压互感器YH；为前述各开关设置电压互感器1YH～12YH；在主干线末端或者为联络开关LL设置电压互感器4YH；在是支线末端设置电压互感器12YH；

②、若线路被分段开关分成3～5个区段，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%≥40%，联络开关定值Udx.dz%≤10%；若主干线及支线末端有电压互感器，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%≥30%，联络开关定值Udx.dz%≤10%；若主干线及支线末端无电压互感器，设定环网线路分段开关定值Idx.dz%=40%；

③、通过各开关检测三相电流不平衡度Idx%，断线越靠近电源侧Idx%越大，将三相电流不平衡度Idx%与环网线路分段开关定值Idx.dz%比较，此时，断线区段的Idx%≥Idx.dz%，从而确定断线区段；

④、通过各开关检测断线相电压不平衡度Udx%，未断线相的Udx%≈100%，断线相的Udx%≈0，将断线相电压不平衡度Udx%与联络开关定值Udx.dz%比较，Udx%=0≤Udx.dz%≤10%；

⑤、当辐射网络主干线末端断线，定值设置同支线，断线区段在Idx%≥Idx.dz%及第一个Udx%≤Udx.dz%之间；当断线且又电源侧接地，电源侧Udx%≤Udx.dz%；若电源侧接地，断线又接地相电流小，而负荷侧电流近似零；若负荷侧接地，断线接地相电流近似零，电源侧测得Udx%≈100%；

⑥、出现上述故障5S～10S后跳闸断线区段开关，有第二电源时，合上联络开关LL，使未断区段恢复供电。