CN111856210A - 一种配电网线路故障类型的判定方法及装置 - Google Patents

一种配电网线路故障类型的判定方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111856210A
CN111856210A CN202010731143.5A CN202010731143A CN111856210A CN 111856210 A CN111856210 A CN 111856210A CN 202010731143 A CN202010731143 A CN 202010731143A CN 111856210 A CN111856210 A CN 111856210A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
fault
amplitude
voltage signal
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010731143.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111856210B (zh
Inventor
田小航
舒荣
王荣泰
徐文力
赵燕团
李碧波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yunnan Electric Power Technology Co ltd
Original Assignee
Yunnan Electric Power Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yunnan Electric Power Technology Co ltd filed Critical Yunnan Electric Power Technology Co ltd
Priority to CN202010731143.5A priority Critical patent/CN111856210B/zh
Publication of CN111856210A publication Critical patent/CN111856210A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111856210B publication Critical patent/CN111856210B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/086—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution networks, i.e. with interconnected conductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/54—Testing for continuity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • Y04S10/52—Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Locating Faults (AREA)

Abstract

本申请提供一种配电网线路故障类型的判定方法及装置。所述方法包括：根据配电网内待判定线路中故障的发生位置，获取线路低压侧输出的故障发生前的三相初始电流信号和故障发生后的三相故障电流信号，通过对三相故障电流信号的幅值和相位，以及三相初始电流信号的幅值和相位进行分析，判定出配电网线路的三相故障类型。如此，本申请实施例中整个判定过程较简单，易于实现，便于及时、准确地判定故障类型，技术成本较低，具有较高的实用性。

Description

一种配电网线路故障类型的判定方法及装置
技术领域
本申请涉及电力监测技术领域，特别涉及一种配电网线路故障类型的判定方法及装置。
背景技术
随着人们对供电质量和供电可靠性的要求越来越高，配电网的建设规模不断扩大，结构也越发复杂，这些原因导致配电网在实际运行过程中易受诸多因素的影响，进而产生故障。由于配电网故障会影响供电效率，严重时甚至会导致线路烧毁，造成较为严重的损失，因此故障发生后及时、准确地判定故障，有助于迅速制定相应的故障修复措施，保证配电网的正常运行。
目前常用的故障判定方法有基于AI技术的故障判定方法，主要运用专家系统、人工神经网络、模糊理论、粗糙集和遗传算法等算法工具进行故障判定。此类判定方法虽然准确性较高，但是因为应用的算法较为复杂，所以算法的搭建成本较高，进而导致此类判定方法技术成本较高。
基于此，目前亟需一种配电网线路故障类型的判定方法，用于解决现有技术的技术成本较高的问题。
发明内容
本申请提供了一种配电网线路故障类型的判定方法及装置，可用于解决现有技术的技术成本较高的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种配电网线路故障类型的判定方法，所述方法包括：
获取配电网内待判定线路中故障的发生位置；
如果故障发生在待判定线路的低压侧，则获取所述低压侧输出的三相稳态电流信号；所述三相稳态电流信号包括故障发生前的三相初始电流信号和故障发生后的三相故障电流信号；
根据所述三相故障电流信号中三相的幅值和相位，判断所述三相故障电流信号是否三相对称；
如果所述三相故障电流信号三相对称，则判断每一相的故障电流信号的幅值是否均大于各自对应的初始电流信号的幅值；
如果每一相的故障电流信号的幅值均大于各自对应的初始电流信号的幅值，则确定故障类型为三相短路故障；否则，确定故障类型为三相断线故障。
在第一方面的一种可实现方式中，所述方法还包括：
如果所述三相故障电流信号三相不对称，则比较每一相的故障电流信号的平均值和对应的初始电流信号的平均值，确定故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值的相数；
如果仅有一相的故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为单相接地短路故障；
如果其中两相的故障电流信号的平均值均大于各自对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为两相短路故障；
如果每一相的故障电流信号的平均值均小于或等于各自对应的初始电流信号的平均值，则比较每一相的电流突变量是否大于第一预设阈值，确定电流突变量大于所述第一预设阈值的相数；
如果仅有一相的电流突变量大于所述第一预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；
如果其中两相的电流突变量均大于所述第一预设阈值，则确定故障类型为两相断线故障。
在第一方面的一种可实现方式中，所述方法还包括：
如果故障发生在待判定线路的高压侧，则获取所述低压侧输出的三相稳态电压信号；所述三相稳态电压信号包括故障发生前的三相初始电压信号和故障发生后的三相故障电压信号；
根据所述三相故障电压信号中三相的幅值和相位，判断所述三相故障电压信号是否三相对称；
如果所述三相故障电压信号三相不对称，则比较每一相的故障电压信号的幅值和对应的初始电压信号的幅值；
如果其中一相的故障电压信号的幅值小于第二预设阈值，则将该相确定为第一特殊相；判断任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的半幅值；所述初始电压信号的半幅值为初始电压信号的幅值的一半；
如果任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的半幅值，则确定故障类型为两相短路故障；否则，确定故障类型为两相断线故障。
在第一方面的一种可实现方式中，所述方法还包括：
如果其中一相的故障电压信号的幅值与初始电压信号的幅值相同，则将该相确定为第二特殊相；
如果待判定线路的三相中性点的接地方式是经消弧线圈接地，则判断任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的幅值；
如果任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的幅值，则确定故障类型为单相接地短路故障；否则，确定故障类型为单相断线故障；
如果待判定线路的三相中性点不接地，则比较两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位，判断两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度是否小于第三预设阈值；
如果两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度小于所述第三预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；否则，确定故障类型为单相接地短路故障。
在第一方面的一种可实现方式中，所述方法还包括：
如果所述三相故障电压信号三相对称，则在所述待判定线路中配电变压器的高压侧注入三相对称的三相电压信号；
获取三相测试电压信号；所述三相测试电压信号是根据所述三相电压信号和所述三相故障电压信号叠加得到的；
判断所述三相测试电压信号的幅值是否大于所述三相故障电压信号的幅值，如果所述三相测试电压信号的幅值大于所述三相故障电压信号的幅值，则确定故障类型为三相断线故障；否则，确定故障类型为三相短路故障。
第二方面，本申请实施例提供一种配电网线路故障类型的判定装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取配电网内待判定线路中故障的发生位置；以及，如果故障发生在待判定线路的低压侧，则获取所述低压侧输出的三相稳态电流信号；所述三相稳态电流信号包括故障发生前的三相初始电流信号和故障发生后的三相故障电流信号；
第一判定单元，用于根据所述三相故障电流信号中三相的幅值和相位，判断所述三相故障电流信号是否三相对称；以及，如果所述三相故障电流信号三相对称，则判断每一相的故障电流信号的幅值是否均大于各自对应的初始电流信号的幅值；以及，如果每一相的故障电流信号的幅值均大于各自对应的初始电流信号的幅值，则确定故障类型为三相短路故障；否则，确定故障类型为三相断线故障。
在第二方面的一种可实现方式中，所述第一判定单元还用于：
所述第一判定单元，还用于如果所述三相故障电流信号三相不对称，则比较每一相的故障电流信号的平均值和对应的初始电流信号的平均值，确定故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值的相数；以及，如果仅有一相的故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为单相接地短路故障；以及，如果其中两相的故障电流信号的平均值均大于各自对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为两相短路故障；以及，如果每一相的故障电流信号的平均值均小于或等于各自对应的初始电流信号的平均值，则比较每一相的电流突变量是否大于第一预设阈值，确定电流突变量大于所述第一预设阈值的相数；以及，如果仅有一相的电流突变量大于所述第一预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；以及，如果其中两相的电流突变量均大于所述第一预设阈值，则确定故障类型为两相断线故障。
在第二方面的一种可实现方式中，所述装置还包括：
所述获取单元，还用于如果故障发生在待判定线路的高压侧，则获取所述低压侧输出的三相稳态电压信号；所述三相稳态电压信号包括故障发生前的三相初始电压信号和故障发生后的三相故障电压信号；
第二判定单元，用于根据所述三相故障电压信号中三相的幅值和相位，判断所述三相故障电压信号是否三相对称；以及，如果所述三相故障电压信号三相不对称，则比较每一相的故障电压信号的幅值和对应的初始电压信号的幅值；以及，如果其中一相的故障电压信号的幅值小于第二预设阈值，则将该相确定为第一特殊相；判断任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的半幅值；所述初始电压信号的半幅值为初始电压信号的幅值的一半；以及，如果任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的半幅值，则确定故障类型为两相短路故障；否则，确定故障类型为两相断线故障。
在第二方面的一种可实现方式中，所述第二判定单元还用于：
所述第二判定单元，还用于如果其中一相的故障电压信号的幅值与初始电压信号的幅值相同，则将该相确定为第二特殊相；以及，如果待判定线路的三相中性点的接地方式是经消弧线圈接地，则判断任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的幅值；以及，如果任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的幅值，则确定故障类型为单相接地短路故障；否则，确定故障类型为单相断线故障；以及，如果待判定线路的三相中性点不接地，则比较两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位，判断两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度是否小于第三预设阈值；以及，如果两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度小于所述第三预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；否则，确定故障类型为单相接地短路故障。
在第二方面的一种可实现方式中，所述装置还包括：
信号注入单元，用于如果所述三相故障电压信号三相对称，则在所述待判定线路中配电变压器的高压侧注入三相对称的三相电压信号；
处理单元，用于获取三相测试电压信号；所述三相测试电压信号是根据所述三相电压信号和所述三相故障电压信号叠加得到的；以及，判断所述三相测试电压信号的幅值是否大于所述三相故障电压信号的幅值，如果所述三相测试电压信号的幅值大于所述三相故障电压信号的幅值，则确定故障类型为三相断线故障；否则，确定故障类型为三相短路故障。
如此，本申请实施例根据配电网线路中故障的发生位置，获取线路低压侧输出的三相稳态电流信号，通过对三相稳态电流信号中三相的幅值和相位进行分析和对比，判定出配电网线路的三相故障类型。整个判定过程较简单，易于实现，便于及时、准确地判定故障类型，技术成本较低，具有较高的实用性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的故障发生在待判定线路的低压侧时故障类型的判定方法；
图2为待判定线路的低压侧发生三相不对称故障后线路的拓扑结构图；
图3a为待判定线路的低压侧发生三相不对称短路故障后A相线路的三序网拓扑结构图；
图3b为待判定线路的低压侧发生三相不对称断线故障后A相线路的三序网拓扑结构图；
图4为故障发生在待判定线路的高压侧时故障类型的判定方法；
图5为待判定线路的高压侧发生三相不对称故障时线路的拓扑结构图；
图6a为待判定线路的高压侧发生三相不对称短路故障后A相线路的三序网拓扑结构图；
图6b为待判定线路的高压侧发生三相不对称断线故障后A相线路的三序网拓扑结构图；
图7为本申请实施例提供的一种配电网线路故障类型的判定装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
为了解决问题，本申请实施例提供一种配电网线路故障类型的判定方法，具体用于解决现有技术的技术成本较高的问题。需要说明的是，可以在配电网内待判定线路的低压侧输出端出口处安装配变监测终端设备，用于执行本申请实施例提供的配电网线路故障类型的判定方法。
在进行故障类型判定之前，获取配电网内待判定线路中故障的发生位置。
具体来说，配电网内待判定线路主要包括配电变压器、高压侧线路和低压侧线路，其中高压侧线路与配电变压器的高压侧电连接，低压侧线路与配电变压器的低压侧电连接。可以在低压侧线路输出端出口处安装配变监测终端设备，利用该配变监测终端设备获取待判定线路中故障的发生位置，确定故障发生在待判定线路的低压侧或发生在待判定线路的高压侧。图1示例性示出了本申请实施例提供的故障发生在待判定线路的低压侧时故障类型的判定方法。
如果故障发生在待判定线路的低压侧，则执行如下步骤：
步骤101，获取低压侧输出的三相稳态电流信号。其中，三相稳态电流信号包括故障发生前的三相初始电流信号和故障发生后的三相故障电流信号。
具体来说，如果故障发生在待判定线路的低压侧，则获取低压侧输出的三相稳态电流信号。其中，三相稳态电流信号包括故障发生前的三相初始电流信号和故障发生后的三相故障电流信号。低压侧输出的三相稳态电流信号是连续的时域信号，可以截取故障发生前的第一预设周期个数的信号，比如10个周期的信号，作为三相初始电流信号；可以截取故障发生后的第二预设周期个数的信号，比如40个周期的信号，作为三相故障电流信号，三相初始电流信号和三相故障电流信号连接处为故障发生时的信号，因故障发生的持续时间较短，所以本申请实施例中将故障发生时的信号不作单独区分，不额外考虑故障发生的持续时间，将三相初始电流信号和三相故障电流信号之间电流值的突变作为故障发生时的信号，也就是说故障发生时的信号作为突变点处理。
步骤102，根据三相故障电流信号中三相的幅值和相位，判断三相故障电流信号是否三相对称。如果三相故障电流信号三相对称，则执行步骤103；如果三相故障电流信号三相不对称，则执行步骤106。
具体来说，电力系统中的三相一般都称作A相、B相和C相，电力系统正常运行时可认为是三相对称的，即三相阻抗相同，三相电压大小、电流大小相等，相与相间的相位差也相等，且具有正弦波形和正常相序。发生三相对称故障后，三相仍然是对称的。
如果三相故障电流信号中A相、B相和C相的幅值相等，B相的相位比A相的相位大120度，C相的相位比B相的相位大120度，则三相故障电流信号三相对称。在确定了三相故障电流信号三相对称后，可以初步判定待判定线路发生了三相对称故障，然后执行步骤103至步骤105，对三相对称故障进行进一步判定。
步骤103，判断每一相的故障电流信号的幅值是否均大于各自对应的初始电流信号的幅值。如果每一相的故障电流信号的幅值均大于各自对应的初始电流信号的幅值，则执行步骤104；否则，执行步骤105。
步骤104，确定故障类型为三相短路故障。
步骤105，确定故障类型为三相断线故障。
具体来说，步骤103至步骤105中，将三相的故障电流信号的幅值分别与初始电流信号的幅值作比较，如果三相的故障电流信号的幅值均大于各自对应的初始电流信号的幅值，则确定故障类型为三相短路故障；如果三相的故障电流信号的幅值均小于或等于对应的初始电流信号的幅值，则确定故障类型为三相断线故障。
步骤103至步骤105中的判定规则，在设计之前具体考虑了以下内容：
电力系统中发生的三相对称故障类型包括三相短路故障和三相断线故障，对配电网线路结构的影响都相同。电力系统发生故障之前，因是三相对称，因此可以只取一相分析，比如对于A相，故障前的稳态电流通过公式(1)确定：
Figure BDA0002603175490000051
公式(1)中，Ia为A相故障前的稳态电流，EA为A相电源电压值，Z为A相等效阻抗，ZL为A相感性阻抗。
对于三相短路故障，因其仍是三相对称，因此可以只取一相分析，比如对于A相，由于除了电源外，其他电路元件都为无源元件，因此A相故障后的稳态电流通过公式(2)确定：
Figure BDA0002603175490000052
公式(2)中，I’a为A相故障后的稳态电流，EA为A相电源电压值，Z为A相等效阻抗。
对比公式(1)和公式(2)可知，三相短路故障发生后，电流值是增大的，因此三相的故障电流信号的幅值均大于对应的初始电流信号的幅值。
对于三相断线故障，三相故障后稳态电流均为零，因此结合公式(1)可知，三相断线故障发生后，电流值变为零，因此三相的故障电流信号的幅值均小于对应的初始电流信号的幅值；三相的故障电流信号的幅值均等于对应的初始电流信号的幅值的情况基本不会发生。
通过以上方法，根据配电网线路中故障的发生位置，获取线路低压侧输出的三相稳态电流信号，通过对三相稳态电流信号中三相的幅值和相位进行分析和对比，判定出配电网线路的三相故障类型。整个判定过程较简单，易于实现，便于及时、准确地判定故障类型，技术成本较低，具有较高的实用性。
步骤106，如果三相故障电流信号三相不对称，则比较每一相的故障电流信号的平均值和对应的初始电流信号的平均值，确定故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值的相数。如果仅有一相的故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值，则执行步骤107；如果其中两相的故障电流信号的平均值均大于各自对应的初始电流信号的平均值，则执行步骤108；如果每一相的故障电流信号的平均值均小于或等于各自对应的初始电流信号的平均值，则执行步骤109。
具体来说，每一相的故障电流信号的平均值均小于或等于各自对应的初始电流信号的平均值，也就是指故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值的相数为零。
电力系统正常运行时可认为是三相对称的，但是，电力系统发生单相接地短路、两相短路、单相断线和两相断线等不对称故障后，A、B、C三相阻抗不相同，电压、电流大小不相等，相与相间的相位差也不相等。对这样的三相不对称系统，通常采用对称分量法进行分析。
对称分量法是电力系统中短路电压电流计算的基本方法，其目的是将一组不对称的A、B、C三相分量，变换为三组各自对称的三相相量，分别称为正序分量，负序分量，零序分量。其中，正序分量的相序与正常相序相同，负序分量的相序与正常相序相反，零序分量的相序始终相等；三相的电压电流即为三序分量按特定规律叠加可得。与各序电压电流相对应，电力系统也分为正序、负序与零序网络。
电力系统发生三相不对称故障后产生的三相不对称电压量和电流量，通过应用对称分量法，取特殊相分析，可以将其分解成为三序网，三序网之间相互串并联组成复合序网，对于该复合序网按照电路的理论进行分析，可分别求出故障点电压和电流的三序分量，再将三序分量按照特定规律叠加，即可求出待求的三相电压电流量。
对称分量法的核心是对复合序网的分析。分析复合序网，首先要理解并能够绘制三序网的结构，通常正序网与负序网的结构相同，即为所分析的电网结构。由于电网中的电源通常为三相正序电源，因此电源只存在于正序网中，零序网则需从故障点开始分析，寻找零序通路，进而绘制零序网结构。图2示例性示出了待判定线路的低压侧发生三相不对称故障时线路的拓扑结构图。
由于不对称短路故障与不对称断线故障对配电网线路结构的影响不同，因此线路发生不对称短路故障与不对称断线故障后，配电网的三序网电路及相关量的求取也略有不同。根据基本电路理论，假设取A相为特殊相，如图2所示的线路发生不对称短路故障后，A相线路的三序网拓扑结构图如图3a所示，图3a示例性示出了待判定线路的低压侧发生三相不对称短路故障后A相线路的三序网拓扑结构图；如图2所示的线路发生不对称断线故障时，A相线路的三序网拓扑结构图如图3b所示，图3b示例性示出了待判定线路的低压侧发生三相不对称断线故障后A相线路的三序网拓扑结构图。
图2中，EA为A相电源电压，EB为B相电源电压，EC为C相电源电压，R为线路中的电阻，L为线路中的电感，
Figure BDA0002603175490000072
为三相对地电容。
图3a和图3b中，R1为故障点前线路的正序电阻，L1为故障点前线路的正序电感；R2为故障点前线路的负序电阻，通常与线路的正序电感值相同；L2为故障点前线路的负序电感，通常与线路的对地正序电容值相同；R0为故障点前线路的零序电阻，L0为故障点前线路的零序电感，RL1为故障点后线路和负荷的正序电阻，LL1为故障点后线路和负荷的正序电感；RL2为故障点后线路和负荷的负序电阻，通常与线路的正序电感值相同；LL2为故障点后线路和负荷的负序电感，通常与线路的对地正序电容值相同；RL0为故障点后线路和负荷的正序电阻，LL0为故障点后线路和负荷的正序电感，Ufa1为故障点的正序电压值，Ufa2为故障点的负序电压值，Ufa0为故障点的零序电压值，E1∑为正序电路中电源，理论上等于故障点的开路电压值。
步骤107，确定故障类型为单相接地短路故障。
步骤108，确定故障类型为两相短路故障。
步骤109，比较每一相的电流突变量是否大于第一预设阈值，确定电流突变量大于第一预设阈值的相数。如果仅有一相的电流突变量大于第一预设阈值，则执行步骤110；如果其中两相的电流突变量均大于第一预设阈值，则执行步骤111。
具体来说，因本申请实施例中将故障发生时的信号不作单独区分，不额外考虑故障发生的持续时间，将三相初始电流信号和三相故障电流信号之间电流值的突变作为故障发生时的信号，因此电流突变量指的是三相初始电流信号和三相故障电流信号之间电流值的差值。
本申请实施例中可以将第一预设阈值设置为50％，即比较每一相的电流突变量是否大于50％，也可以将第一预设阈值设置为49.99％，或50.01％，第一预设阈值应在50％附近，具体不作限定。
步骤110，确定故障类型为单相断线故障。
步骤111，确定故障类型为两相断线故障。
具体来说，步骤106至步骤111中的判定规则，具体是基于以下考虑制定的：
对于单相接地短路故障，故障点前的稳态三相电流故障分量值通过公式(3)确定：
Figure BDA0002603175490000071
公式(3)中，Ia1为故障点前的稳态A相电流，Ib1为故障点前的稳态B相电流，Ic1为故障点前的稳态C相电流，Z1∑为正序等效阻抗，Z2∑为负序等效阻抗，Z0∑为零序等效阻抗，Z1为正序阻抗，Z2为负序阻抗，Z0为零序阻抗，Rf为过渡电阻，EA为A相电源电压值，a为三相电压电流旋转因子，向量乘以a即代表将该向量逆时针旋转120°。
对于两相短路故障，故障点前的三相电流故障分量值通过公式(4)确定：
Figure BDA0002603175490000081
公式(4)中，Ia1为故障点前的稳态A相电流，Ib1为故障点前的稳态B相电流，Ic1为故障点前的稳态C相电流，Z1∑为正序等效阻抗，Z2∑为负序等效阻抗，Z0∑为零序等效阻抗，Z1为正序阻抗，Z2为负序阻抗，Z0为零序阻抗，EA为A相电源电压值；a为三相电压电流旋转因子，向量乘以a即代表将该向量逆时针旋转120°；Zg为两相短路处过渡电阻。
对于单相断线故障，由于断线故障没有故障支路，因此故障电流分量即为线路总电流值，单相断线故障时电源侧的稳态三相电流值通过公式(5)确定：
Figure BDA0002603175490000082
公式(5)中，Ia1为故障点前的稳态A相电流，Ib1为故障点前的稳态B相电流，Ic1为故障点前的稳态C相电流，Z1∑为正序等效阻抗，Z2∑为负序等效阻抗，Z0∑为零序等效阻抗，EA为A相电源电压值；a为三相电压电流旋转因子，向量乘以a即代表将该向量逆时针旋转120°；Zqk为断线故障前q、k两点间的阻抗值。
对于两相断线故障，与单相断线故障同理，两相断线故障时电源侧的稳态三相电流值通过公式(6)确定：
Figure BDA0002603175490000083
公式(6)中，Ia1为故障点前的稳态A相电流，Ib1为故障点前的稳态B相电流，Ic1为故障点前的稳态C相电流，Z1∑为正序等效阻抗，Z2∑为负序等效阻抗，Z0∑为零序等效阻抗，EA为A相电源电压值；a为三相电压电流旋转因子，向量乘以a即代表将该向量逆时针旋转120°；Zqk为断线故障前q、k两点间的阻抗值。
通过以上方法，通过对三相稳态电流信号中三相的幅值、平均值和电流突变量进行分析和对比，判定出配电网线路的三相不对称故障类型。整个判定过程较简单，易于实现，技术成本较低，具有较高的实用性。
图4示例性示出了本申请实施例提供的故障发生在待判定线路的高压侧时故障类型的判定方法。如果故障发生在待判定线路的高压侧，则执行如下步骤：
步骤401，获取低压侧输出的三相稳态电压信号。其中，三相稳态电压信号包括故障发生前的三相初始电压信号和故障发生后的三相故障电压信号。
具体来说，如果故障发生在待判定线路的高压侧，则获取低压侧输出的三相稳态电压信号。低压侧输出的三相稳态电流信号是连续的时域信号，可以截取故障发生前的第一预设周期个数的信号，比如10个周期的信号，作为三相初始电流信号；可以截取故障发生后的第二预设周期个数的信号，比如40个周期的信号，作为三相故障电流信号，三相初始电流信号和三相故障电流信号连接处为故障发生时的信号，因故障发生的持续时间较短，所以本申请实施例中将故障发生时的信号不作单独区分。
步骤402，根据三相故障电压信号中三相的幅值和相位，判断三相故障电压信号是否三相对称。如果三相故障电压信号三相不对称，则执行步骤403；如果三相故障电压信号三相对称，则执行步骤416。
具体来说，由于不对称短路故障与不对称断线故障对配电网线路结构的影响不同，因此线路发生不对称短路故障与不对称断线故障时，配电网的三序网电路及相关量的求取也略有不同，在不对称短路故障中，由于短路故障通常为接地故障，因此需特殊考虑线路的对地电容值，此时系统的中性点的接地方式对故障电流也有影响，并且电阻值对系统三相电压的影响微乎其微，同时为了简化计算，此时便可忽略系统的电阻值。而对于不对称断线故障，由于故障与接地几乎没有关联，因此无需考虑线路的对地电容值，只考虑线路的电阻值和电感值即可。图5示例性示出了待判定线路的高压侧发生三相不对称故障时线路的拓扑结构图。
图5中，EA为A相电源电压，EB为B相电源电压，EC为C相电源电压，L0为消弧线圈电感值，(Ra+jωLa)为电源到故障点之间的线路阻抗，(Rb+jωLb)为故障点到配电变压器之间的线路阻抗，(Rc+jωLc)为配电变压器到负荷之间的线路阻抗，(RL+jωLL)为负荷阻抗，Ca为电源到故障点之间的线路的对地电容值，Cb为故障点到配电变压器之间的线路的对地电容值，Cc为配电变压器到负荷之间的线路的对地电容值。
步骤403，比较每一相的故障电压信号的幅值和对应的初始电压信号的幅值。
需要说明的是，步骤403中根据比较结果确定执行步骤404或者步骤408。
步骤404，如果其中一相的故障电压信号的幅值小于第二预设阈值，则将该相确定为第一特殊相。
具体来说，第二预设阈值应该设置的非常小，甚至趋近于零，比如第二预设阈值设置为0.1或者0.01或者0.001，具体不作限定。
步骤405，判断任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的半幅值。如果任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的半幅值，则执行步骤406；否则，执行步骤407。
具体来说，其中初始电压信号的半幅值为初始电压信号的幅值的一半。
步骤406，确定故障类型为两相短路故障。
步骤407，确定故障类型为两相断线故障。
步骤408，如果其中一相的故障电压信号的幅值与初始电压信号的幅值相同，则将该相确定为第二特殊相。
步骤409，如果待判定线路的三相中性点的接地方式是经消弧线圈接地，则执行步骤410；如果待判定线路的三相中性点不接地，则执行步骤413。
步骤410，判断任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的幅值。如果任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的幅值，则执行步骤411；否则，执行步骤412。
步骤411，确定故障类型为单相接地短路故障。
步骤412，确定故障类型为单相断线故障。
步骤413，比较两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位，判断两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度是否小于第三预设阈值。如果两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度小于第三预设阈值，则执行步骤414；否则，执行步骤415。
具体来说，比较两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位时，应该选取同一时间段内的两个非第二特殊相的故障电压信号的数据，比如均取故障点后1个周波的数据，不同时间段的数据不具可比性。
第三预设阈值应该设置的非常小，甚至趋近于零，比如第二预设阈值设置为0.5或者0.1或者0.01，具体不作限定。当两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度小于第三预设阈值时，也就意味着两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位几乎是完全相同的。
步骤414，确定故障类型为单相断线故障。
步骤415，确定故障类型为单相接地短路故障。
具体来说，步骤403至步骤415中的判定规则，在设计之前具体考虑了以下内容：
对于不对称短路故障，由于故障发生前配电网线路是三相对称的，因此任意相发生不对称短路故障时对于配电网所造成的影响相同。假设取A相为特殊相，根据其线路结构及三序网的通路求取规则可得，如图5所示的线路发生不对称短路故障后，A相线路的三序网拓扑结构图如图6a所示，图6a示例性示出了待判定线路的高压侧发生三相不对称短路故障后A相线路的三序网拓扑结构图。
图6a中，La1、Lb1和Lc1均为A相线路的正序电感，Ca1、Cb1和Cc1均为A相线路的对地正序电容；La2、Lb2和Lc2均为A相线路的负序电感，通常与A相线路的正序电感值相同；Ca2、Cb2和Cc2均为A相线路的对地负序电容，通常与A相线路的对地正序电容值相同；La0和Lb0均为A相线路的零序电感，通常与A相线路的正序电感值不同；Ca0和Cb0均为A相线路的零序对地电容，通常与A相线路的对地正序电容值不同；Uf1为故障点的正序电压值，Uf2为故障点的负序电压值，Uf0为故障点的零序电压值，L0为消弧线圈电感值；E1∑为正序电路中电源，理论上等于故障点的开路电压值。
接下来对不对称短路故障的三序网等效阻抗与正序网等效电源进行求取，对于三序网来说，等效阻抗即为从故障点看入时电路的总阻抗，因此正序网等效阻抗Z1∑、负序网等效阻抗Z2∑和零序网等效阻抗Z0∑分别通过公式(7)确定：
Figure BDA0002603175490000101
公式(7)中，Z1∑为正序网等效阻抗，Z2∑为负序网等效阻抗，Z0∑为零序网等效阻抗，XLa1为A相正序感性电抗，XLa2为A相负序感性电抗，XLa0为A相零序感性电抗，XL0为零序感性电抗，XL1为正序感性电抗，XL2为负序感性电抗，XCa1为A相正序容性电抗，XCa2为A相负序容性电抗，XCa0为A相零序容性电抗，XLb1为B相正序感性电抗，XLb2为B相负序感性电抗，XLb0为B相零序感性电抗，XCb1为B相正序容性电抗，XCb2为B相负序容性电抗，XCb0为B相零序容性电抗，XCc1为C相正序容性电抗，XCc2为C相负序容性电抗，XLc1为C相正序感性电抗，XLc2为C相负序感性电抗。
结合公式(7)和图6a，三序等效阻抗值可通过公式(8)求得：
Figure BDA0002603175490000111
公式(8)中，Z1∑为正序网等效阻抗，Z2∑为负序网等效阻抗，Z0∑为零序网等效阻抗，La1、Lb1和Lc1均为A相线路的正序电感，Ca1、Cb1和Cc1均为A相线路的对地正序电容，La2、Lb2和Lc2均为A相线路的负序电感，Ca2、Cb2和Cc2均为A相线路的对地负序电容，La0和Lb0均为A相线路的零序电感，Ca0和Cb0均为A相线路的零序对地电容，LL1为低压侧正序电感，LL2为低压侧负序电感，L0为消弧线圈电感值，j为90度的旋转因子，ω为角频率。
在对称分量法分析不对称短路故障的规则中，正序网等效电源即为特殊相(在本例中即A相)短路点的开路电压，由于短路点开路时电路三相不对称，而配电网中性点接地方式通常为小电流接地(在本例中认为中性点经感值为L0的消弧线圈接地)，在这种情况下，中性点的电压值不为0，为了简化运算，图5所示的配电网系统中，除了线路首端的三相对称电源外，线路中的其他设备均为无源设备，所以短路点的开路电压即为中性点的电压加上A相的电源电压值。根据基尔霍夫定律，对中性点列写方程，通过公式(9)表示：
Figure BDA0002603175490000112
公式(9)中，
Figure BDA0002603175490000113
为A相电源电压，
Figure BDA0002603175490000114
为B相电源电压，
Figure BDA0002603175490000115
为C相电源电压，
Figure BDA0002603175490000116
为当A相短路点开路时中性点的电压，YA为A相电源到短路点之间的线路对地导纳，YB为B相的线路对地导纳，YC为C相的线路对地导纳，L0为消弧线圈电感值，j为90度的旋转因子，ω为角频率。
在故障发生前，系统处于三相对称运行状态，A、B、C三相电源电压三相对称，则
Figure BDA0002603175490000117
Figure BDA0002603175490000118
和
Figure BDA0002603175490000119
满足的关系通过公式(10)表示：
Figure BDA00026031754900001110
公式(10)中，EA为A相电源电压值，EB为B相电源电压值，EC为C相电源电压值，a为三相电压电流旋转因子，向量乘以a即代表将该向量逆时针旋转120°；j为90度的旋转因子。
根据公式(9)和公式(10)可得，系统中性点经消弧线圈接地情况下，故障点开路时系统中性点电压通过公式(11)确定：
Figure BDA0002603175490000121
公式(11)中，
Figure BDA0002603175490000122
为A相电源电压，
Figure BDA0002603175490000123
为当A相短路点开路时中性点的电压值，YA为A相电源到短路点之间的线路对地导纳，L0为零序电感，j为90度的旋转因子，ω为角频率，YL为B、C两相的线路对地导纳。
该配电网的正序网络的电源电压通过公式(12)确定：
Figure BDA0002603175490000124
公式(12)中，
Figure BDA0002603175490000125
为该配电网的正序网络的电源电压，
Figure BDA0002603175490000126
为A相电源电压，
Figure BDA0002603175490000127
为当A相短路点开路时中性点的电压值，
Figure BDA0002603175490000128
为正序电路中电源，YA为A相电源到短路点之间的线路对地导纳，L0为零序电感，j为90度的旋转因子，ω为角频率，YL为B、C两相的线路对地导纳。
以上即为使用对称分量法分析如图5所示的电力系统发生不对称短路故障时，三序网络的等效阻抗值与正序网络的等效电源值求取过程，其中，线路阻抗与线路对地导纳值等均可在线路参数中查得，均为已知量，因此上述求解过程在实际情况中可以适用。根据基本电路理论，YL的值与YA的值可通过公式(13)确定：
Figure BDA0002603175490000129
公式(13)中，YL为B、C两相的线路对地导纳，YA为A相电源到短路点之间的线路对地导纳，La为A相线路的电感，Ca为A相线路的对地电容，Lb为B相线路的电感，Cb为B相线路的对地电容，LL为电感，Cc为对地电容，Lc为感性电抗，j为90度的旋转因子，ω为角频率。
对于不对称断线故障，其在故障点没有对地的电流通路，因此不对称断线故障下的三序网络与不对称短路故障不同，且根据以上分析，在不对称断线故障中，无需考虑线路对地电容，而需考虑线路电阻。假设取A相为特殊相，如图5所示的线路发生不对称断线故障时，A相线路的三序网拓扑结构图如图6b所示，图6b示例性示出了待判定线路的高压侧发生三相不对称断线故障后A相线路的三序网拓扑结构图。
图6b中，La1、Lb1和Lc1均为A相线路的正序电感，Ra1、Rb1和Rc1均为A相线路的正序电阻，La2、Lb2和Lc2均为A相线路的负序电感，通常与A相线路的正序电感值相同；Ra2、Rb2和Rc2均为A相线路的负序电阻，La0和Lb0均为A相线路的零序电感，通常与A相线路的正序电感值不同；Ra0和Rb0均为A相线路的零序电阻，Uf1为故障点的正序电压值，Uf2为故障点的负序电压值，Uf0为故障点的零序电压值，L0为消弧线圈电感值；E1∑为正序电路中电源，理论上等于故障点的开路电压值；RL1为正序电阻，RL2为负序电阻，LL1为正序电感，LL2为负序电感。
由于三序网网络结构的不同，因此三序网的等效阻抗值不同。从故障点看入，配电网高压侧不对称断线故障正序网等效阻抗Z1∑、负序网等效阻抗Z2∑和零序网等效阻抗Z0∑分别通过公式(14)确定：
Figure BDA0002603175490000131
公式(14)中，Z1∑为正序网等效阻抗，Z2∑为负序网等效阻抗，Z0∑为零序网等效阻抗，La1、Lb1和Lc1均为A相线路的正序电感，Ra1、Rb1和Rc1均为A相线路的正序电阻，La2、Lb2和Lc2均为A相线路的负序电感，Ra2、Rb2和Rc2均为A相线路的负序电阻，La0和Lb0均为A相线路的零序电感，Ra0和Rb0均为A相线路的零序电阻，LL1为正序电感，LL2为负序电感，L0为零序电感，j为90度的旋转因子，ω为角频率,。
将公式(14)中的正序网等效阻抗、负序网等效阻抗与零序阻抗根据复合序网的结构叠加，即可得到复合序网的总阻抗。在不对称断线故障情况下，正序网等效电源求取方法与不对称短路故障情况下的求取方法相同，但是由于不对称断线故障中不考虑线路元件的对地电容等参数，因此在不对称断线故障下，E1∑＝EA。
以上即为当配电网高压侧发生不对称故障时一些通用的特征量的求取，根据这些特征量，再结合各种故障类型情况下的边界条件与复合序网，即可对每种故障情况下用户侧配变监测终端的波形进行提取分析，并制定出针对于不对称故障的判定规则。
步骤416，在待判定线路中配电变压器的高压侧注入三相对称的三相电压信号。
具体来说，可以额外增设一个电压信号源，在待判定线路中配电变压器的高压侧注入三相对称的三相电压信号。
步骤417，获取三相测试电压信号。
具体来说，其中，三相测试电压信号是根据三相电压信号和三相故障电压信号叠加得到的。当三相电压信号注入后，配变监测终端设备获取的三相故障电压信号因与三相电压信号叠加，因此配变监测终端设备处的电压信号可能会产生变化，根据变化情况即可判定三相故障的具体故障类型。
步骤418，判断三相测试电压信号的幅值是否大于三相故障电压信号的幅值。如果三相测试电压信号的幅值大于三相故障电压信号的幅值，则执行步骤419；否则，执行步骤420。
需要说明的是，三相测试电压信号的幅值大于三相故障电压信号的幅值，指的是相比之下三相测试电压信号的幅值有明显的增大，比如三相故障电压信号的幅值为10V，三相测试电压信号的幅值为10.5V，这种情况不算作明显增加，只能执行步骤420；比如三相故障电压信号的幅值为10V，三相测试电压信号的幅值为15V，这种情况相当于幅值有明显增加，需要执行步骤419。
步骤419，确定故障类型为三相断线故障。
步骤420，确定故障类型为三相短路故障。
具体来说，步骤403至步骤420中的判定规则，具体的设计思路如下：
本申请实施例中提供的判定规则，是基于配电网高压侧线路发生不同类型的故障时，对低压侧输出的三相稳态电压信号的波形特征进行分析后得出的。需要结合故障分类方式，在不同分类方式下，找出信号波形特征的共通之处，进而设计算法实现故障诊断。
对于三相对称故障和三相不对称故障，区分较为简单，根据故障发生后配变监测终端设备获取的三相故障电压信号的波形是否三相对称即可完成区分。
对于单相故障，对比单相短路故障发生后配变监测终端设备获取的三相故障电压信号，以及单相断线故障发生后配变监测终端设备获取的三相故障电压信号，可得出单相故障的共同特征是：故障相的下一相的稳态电压在故障前后没有任何变化。
对于单相接地短路故障和单相断线故障，假设故障相为A相，则根据单相故障的特征可以确定，B相的故障电压信号的幅值与初始电压信号的幅值相同。
对于中性点经消弧线圈接地系统，在单相接地短路故障的情况下，A、C两相的故障电压信号的幅值明显大于各自对应的初始电压信号的幅值，在考虑过渡电阻的情况下，A相故障电压信号的幅值也将明显大于C相故障电压信号的幅值。在单相断线故障的情况下，A、C两相的故障电压信号的幅值明显小于各自对应的初始电压信号的幅值。
对于中性点不接地系统，在单相断线故障的情况下，A、C两相的故障电压信号的幅值和相位均完全相同。在单相接地短路故障的情况下，A、C两相的故障电压信号的幅值和相位均不同。根据上述特征，可以根据配变监测终端设备获取的同一时间段内的A、C两相故障电压信号的数据来区分，若A、C两相同一时间段内的故障电压信号的数据几乎完全相同，则为单相断线故障，否则，为单相接地短路故障。
对于两相故障，对比两相短路故障发生后配变监测终端设备获取的三相故障电压信号，以及两相断线故障发生后配变监测终端设备获取的三相故障电压信号，可得出两相故障的共同特征是：非故障相的下一相的在故障发生后，其稳态电压值非常小，在理想情况下可认为其稳态电压值为0。
对于两相短路故障和两相断线故障，假设故障相为C相和A相，则根据两相故障的特征可以确定，B相的故障电压信号的幅值非常小，趋近于零。
在两相短路故障的情况下，A、C两相的故障电压信号的幅值均小于初始电压信号的幅值，且A、C两相的故障电压信号的幅值明显大于初始电压信号的半幅值。在两相断线故障的情况下，A、C两相的故障电压信号的幅值明显小于初始电压信号的半幅值。根据上述特征，可以根据配变监测终端设备获取的A、C两相的故障电压信号的数据以及初始电压信号的数据来区分两相故障的具体故障类型。
对于三相故障，无论是三相短路故障还是三相断线故障，故障发生后配变监测终端设备获取的三相故障电压信号的波形都是三相对称的，可得出三相故障的共同特征是：配变监测终端设备获取的三相故障电压信号三相对称。
对于三相短路故障和三相断线故障，在理想单电源供电情况下，两种故障发生后，低压侧输出的三相稳态电压信号的波形特征规律完全相同，无法直接进行区分。若要使二者的三相稳态电压信号的波形有较为明显的区别，则需要在配电变压器的高压侧额外增加一个信号源，注入一个三相对称的三相电压信号，观察配变监测终端设备处的电压信号的变化情况，若电压信号几乎不变，则可确定发生了三相短路故障，若电压信号的幅值明显增加，则可确定发生了三相断线故障。
通过以上方法，通过对三相稳态电压信号中三相的幅值和相位进行分析和对比，判定出配电网高压侧线路发生的故障类型。整个判定过程较简单，易于实现，技术成本较低，具有较高的实用性。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
图7示例性示出了本申请实施例提供的一种配电网线路故障类型的判定装置的结构示意图。如图7所示，该装置具有实现上述配电网线路故障类型的判定方法的功能，所述功能可以由硬件实现，也可以由硬件执行相应的软件实现。该装置可以包括：获取单元701和第一判定单元702。
获取单元701，用于获取配电网内待判定线路中故障的发生位置；以及，如果故障发生在待判定线路的低压侧，则获取低压侧输出的三相稳态电流信号；三相稳态电流信号包括故障发生前的三相初始电流信号和故障发生后的三相故障电流信号。
第一判定单元702，用于根据三相故障电流信号中三相的幅值和相位，判断三相故障电流信号是否三相对称；以及，如果三相故障电流信号三相对称，则判断每一相的故障电流信号的幅值是否均大于各自对应的初始电流信号的幅值；以及，如果每一相的故障电流信号的幅值均大于各自对应的初始电流信号的幅值，则确定故障类型为三相短路故障；否则，确定故障类型为三相断线故障。
在一种可能的实现方式中，第一判定单元702还用于：
第一判定单元702，还用于如果三相故障电流信号三相不对称，则比较每一相的故障电流信号的平均值和对应的初始电流信号的平均值，确定故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值的相数；以及，如果仅有一相的故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为单相接地短路故障；以及，如果其中两相的故障电流信号的平均值均大于各自对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为两相短路故障；以及，如果每一相的故障电流信号的平均值均小于或等于各自对应的初始电流信号的平均值，则比较每一相的电流突变量是否大于第一预设阈值，确定电流突变量大于所述第一预设阈值的相数；以及，如果仅有一相的电流突变量大于第一预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；以及，如果其中两相的电流突变量均大于第一预设阈值，则确定故障类型为两相断线故障。
在一种可能的实现方式中，该装置还包括：
获取单元701，还用于如果故障发生在待判定线路的高压侧，则获取低压侧输出的三相稳态电压信号；三相稳态电压信号包括故障发生前的三相初始电压信号和故障发生后的三相故障电压信号。
第二判定单元703，用于根据三相故障电压信号中三相的幅值和相位，判断三相故障电压信号是否三相对称；以及，如果三相故障电压信号三相不对称，则比较每一相的故障电压信号的幅值和对应的初始电压信号的幅值；以及，如果其中一相的故障电压信号的幅值小于第二预设阈值，则将该相确定为第一特殊相；判断任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的半幅值；初始电压信号的半幅值为初始电压信号的幅值的一半；以及，如果任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的半幅值，则确定故障类型为两相短路故障；否则，确定故障类型为两相断线故障。
在一种可能的实现方式中，第二判定单元703还用于：
第二判定单元703，还用于如果其中一相的故障电压信号的幅值与初始电压信号的幅值相同，则将该相确定为第二特殊相；以及，如果待判定线路的三相中性点的接地方式是经消弧线圈接地，则判断任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的幅值；以及，如果任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的幅值，则确定故障类型为单相接地短路故障；否则，确定故障类型为单相断线故障；以及，如果待判定线路的三相中性点不接地，则比较两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位，判断两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度是否小于第三预设阈值；以及，如果两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度小于第三预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；否则，确定故障类型为单相接地短路故障。
在一种可能的实现方式中，该装置还包括：
信号注入单元704，用于如果三相故障电压信号三相对称，则在待判定线路中配电变压器的高压侧注入三相对称的三相电压信号。
处理单元705，用于获取三相测试电压信号；三相测试电压信号是根据三相电压信号和三相故障电压信号叠加得到的；以及，判断三相测试电压信号的幅值是否大于三相故障电压信号的幅值，如果三相测试电压信号的幅值大于三相故障电压信号的幅值，则确定故障类型为三相断线故障；否则，确定故障类型为三相短路故障。
如此，本申请实施例根据配电网线路中故障的发生位置，获取线路低压侧输出的三相稳态电流信号，通过对三相稳态电流信号中三相的幅值和相位进行分析和对比，判定出配电网线路的三相故障类型。整个判定过程较简单，易于实现，便于及时、准确地判定故障类型，技术成本较低，具有较高的实用性。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序或智能合约，所述计算机程序或智能合约被节点加载并执行以实现上述实施例提供的事务处理方法。可选地，上述计算机可读存储介质可以是只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种配电网线路故障类型的判定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取配电网内待判定线路中故障的发生位置；
如果故障发生在待判定线路的低压侧，则获取所述低压侧输出的三相稳态电流信号；所述三相稳态电流信号包括故障发生前的三相初始电流信号和故障发生后的三相故障电流信号；
根据所述三相故障电流信号中三相的幅值和相位，判断所述三相故障电流信号是否三相对称；
如果所述三相故障电流信号三相对称，则判断每一相的故障电流信号的幅值是否均大于各自对应的初始电流信号的幅值；
如果每一相的故障电流信号的幅值均大于各自对应的初始电流信号的幅值，则确定故障类型为三相短路故障；否则，确定故障类型为三相断线故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述三相故障电流信号三相不对称，则比较每一相的故障电流信号的平均值和对应的初始电流信号的平均值，确定故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值的相数；
如果仅有一相的故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为单相接地短路故障；
如果其中两相的故障电流信号的平均值均大于各自对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为两相短路故障；
如果每一相的故障电流信号的平均值均小于或等于各自对应的初始电流信号的平均值，则比较每一相的电流突变量是否大于第一预设阈值，确定电流突变量大于所述第一预设阈值的相数；
如果仅有一相的电流突变量大于所述第一预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；
如果其中两相的电流突变量均大于所述第一预设阈值，则确定故障类型为两相断线故障。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果故障发生在待判定线路的高压侧，则获取所述低压侧输出的三相稳态电压信号；所述三相稳态电压信号包括故障发生前的三相初始电压信号和故障发生后的三相故障电压信号；
根据所述三相故障电压信号中三相的幅值和相位，判断所述三相故障电压信号是否三相对称；
如果所述三相故障电压信号三相不对称，则比较每一相的故障电压信号的幅值和对应的初始电压信号的幅值；
如果其中一相的故障电压信号的幅值小于第二预设阈值，则将该相确定为第一特殊相；判断任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的半幅值；所述初始电压信号的半幅值为初始电压信号的幅值的一半；
如果任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的半幅值，则确定故障类型为两相短路故障；否则，确定故障类型为两相断线故障。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果其中一相的故障电压信号的幅值与初始电压信号的幅值相同，则将该相确定为第二特殊相；
如果待判定线路的三相中性点的接地方式是经消弧线圈接地，则判断任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的幅值；
如果任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的幅值，则确定故障类型为单相接地短路故障；否则，确定故障类型为单相断线故障；
如果待判定线路的三相中性点不接地，则比较两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位，判断两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度是否小于第三预设阈值；
如果两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度小于所述第三预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；否则，确定故障类型为单相接地短路故障。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果所述三相故障电压信号三相对称，则在所述待判定线路中配电变压器的高压侧注入三相对称的三相电压信号；
获取三相测试电压信号；所述三相测试电压信号是根据所述三相电压信号和所述三相故障电压信号叠加得到的；
判断所述三相测试电压信号的幅值是否大于所述三相故障电压信号的幅值，如果所述三相测试电压信号的幅值大于所述三相故障电压信号的幅值，则确定故障类型为三相断线故障；否则，确定故障类型为三相短路故障。
6.一种配电网线路故障类型的判定装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取配电网内待判定线路中故障的发生位置；以及，如果故障发生在待判定线路的低压侧，则获取所述低压侧输出的三相稳态电流信号；所述三相稳态电流信号包括故障发生前的三相初始电流信号和故障发生后的三相故障电流信号；
第一判定单元，用于根据所述三相故障电流信号中三相的幅值和相位，判断所述三相故障电流信号是否三相对称；以及，如果所述三相故障电流信号三相对称，则判断每一相的故障电流信号的幅值是否均大于各自对应的初始电流信号的幅值；以及，如果每一相的故障电流信号的幅值均大于各自对应的初始电流信号的幅值，则确定故障类型为三相短路故障；否则，确定故障类型为三相断线故障。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一判定单元还用于：
所述第一判定单元，还用于如果所述三相故障电流信号三相不对称，则比较每一相的故障电流信号的平均值和对应的初始电流信号的平均值，确定故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值的相数；以及，如果仅有一相的故障电流信号的平均值大于对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为单相接地短路故障；以及，如果其中两相的故障电流信号的平均值均大于各自对应的初始电流信号的平均值，则确定故障类型为两相短路故障；以及，如果每一相的故障电流信号的平均值均小于或等于各自对应的初始电流信号的平均值，则比较每一相的电流突变量是否大于第一预设阈值，确定电流突变量大于所述第一预设阈值的相数；以及，如果仅有一相的电流突变量大于所述第一预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；以及，如果其中两相的电流突变量均大于所述第一预设阈值，则确定故障类型为两相断线故障。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
所述获取单元，还用于如果故障发生在待判定线路的高压侧，则获取所述低压侧输出的三相稳态电压信号；所述三相稳态电压信号包括故障发生前的三相初始电压信号和故障发生后的三相故障电压信号；
第二判定单元，用于根据所述三相故障电压信号中三相的幅值和相位，判断所述三相故障电压信号是否三相对称；以及，如果所述三相故障电压信号三相不对称，则比较每一相的故障电压信号的幅值和对应的初始电压信号的幅值；以及，如果其中一相的故障电压信号的幅值小于第二预设阈值，则将该相确定为第一特殊相；判断任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的半幅值；所述初始电压信号的半幅值为初始电压信号的幅值的一半；以及，如果任一非第一特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的半幅值，则确定故障类型为两相短路故障；否则，确定故障类型为两相断线故障。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二判定单元还用于：
所述第二判定单元，还用于如果其中一相的故障电压信号的幅值与初始电压信号的幅值相同，则将该相确定为第二特殊相；以及，如果待判定线路的三相中性点的接地方式是经消弧线圈接地，则判断任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值是否均大于各自对应的初始电压信号的幅值；以及，如果任一非第二特殊相的故障电压信号的幅值均大于各自对应的初始电压信号的幅值，则确定故障类型为单相接地短路故障；否则，确定故障类型为单相断线故障；以及，如果待判定线路的三相中性点不接地，则比较两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位，判断两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度是否小于第三预设阈值；以及，如果两个非第二特殊相的故障电压信号的幅值和相位之间的差异度小于所述第三预设阈值，则确定故障类型为单相断线故障；否则，确定故障类型为单相接地短路故障。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
信号注入单元，用于如果所述三相故障电压信号三相对称，则在所述待判定线路中配电变压器的高压侧注入三相对称的三相电压信号；
处理单元，用于获取三相测试电压信号；所述三相测试电压信号是根据所述三相电压信号和所述三相故障电压信号叠加得到的；以及，判断所述三相测试电压信号的幅值是否大于所述三相故障电压信号的幅值，如果所述三相测试电压信号的幅值大于所述三相故障电压信号的幅值，则确定故障类型为三相断线故障；否则，确定故障类型为三相短路故障。
CN202010731143.5A 2020-07-27 2020-07-27 一种配电网线路故障类型的判定方法及装置 Active CN111856210B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010731143.5A CN111856210B (zh) 2020-07-27 2020-07-27 一种配电网线路故障类型的判定方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010731143.5A CN111856210B (zh) 2020-07-27 2020-07-27 一种配电网线路故障类型的判定方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111856210A true CN111856210A (zh) 2020-10-30
CN111856210B CN111856210B (zh) 2023-02-21

Family

ID=72947289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010731143.5A Active CN111856210B (zh) 2020-07-27 2020-07-27 一种配电网线路故障类型的判定方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111856210B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112698236A (zh) * 2020-12-28 2021-04-23 深圳供电局有限公司 站用电源故障判断方法、装置、计算机设备和存储介质
CN112748366A (zh) * 2021-02-07 2021-05-04 石家庄科林电气股份有限公司 一种暂态录波型故障指示器短路故障的判断方法
CN112782528A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 西安理工大学 一种利用pmu的配电网故障区段定位方法
CN113109733A (zh) * 2021-03-23 2021-07-13 兰州资源环境职业技术学院 基于无线传感器网络的架空电缆短路接地故障检测系统
CN113587996A (zh) * 2021-08-06 2021-11-02 广东电网有限责任公司 一种配网架空线路全运行工况感知系统及方法
CN114252735A (zh) * 2021-12-21 2022-03-29 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 一种110kV线路断线支路定位的监控判别方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103149494A (zh) * 2013-02-06 2013-06-12 西安理工大学 三相电网电压短路故障诊断方法
CN105891680A (zh) * 2016-06-16 2016-08-24 国网山东省电力公司滨州供电公司 基于三相电压电流的10kV配电线路多相断线故障判定方法
US20170256985A1 (en) * 2014-08-01 2017-09-07 Siemens Aktiengesellschaft Power distribution terminal capable of determining fault type and determination method thereof
CN109406949A (zh) * 2018-12-14 2019-03-01 国网山东省电力公司电力科学研究院 基于支持向量机的配电网早期故障检测方法及装置
CN109738758A (zh) * 2019-01-22 2019-05-10 贵州电网有限责任公司 一种基于电压特性的配网线路故障类型判断方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103149494A (zh) * 2013-02-06 2013-06-12 西安理工大学 三相电网电压短路故障诊断方法
US20170256985A1 (en) * 2014-08-01 2017-09-07 Siemens Aktiengesellschaft Power distribution terminal capable of determining fault type and determination method thereof
CN105891680A (zh) * 2016-06-16 2016-08-24 国网山东省电力公司滨州供电公司 基于三相电压电流的10kV配电线路多相断线故障判定方法
CN109406949A (zh) * 2018-12-14 2019-03-01 国网山东省电力公司电力科学研究院 基于支持向量机的配电网早期故障检测方法及装置
CN109738758A (zh) * 2019-01-22 2019-05-10 贵州电网有限责任公司 一种基于电压特性的配网线路故障类型判断方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邱尚龙: "基于HHT与PNN的输电线路故障辨识方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *
郑日红 等: "配电网短路故障分析及其识别方法研究", 《工矿自动化》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112698236A (zh) * 2020-12-28 2021-04-23 深圳供电局有限公司 站用电源故障判断方法、装置、计算机设备和存储介质
CN112782528A (zh) * 2020-12-31 2021-05-11 西安理工大学 一种利用pmu的配电网故障区段定位方法
CN112748366A (zh) * 2021-02-07 2021-05-04 石家庄科林电气股份有限公司 一种暂态录波型故障指示器短路故障的判断方法
CN112748366B (zh) * 2021-02-07 2022-08-12 石家庄科林电气股份有限公司 一种暂态录波型故障指示器短路故障的判断方法
CN113109733A (zh) * 2021-03-23 2021-07-13 兰州资源环境职业技术学院 基于无线传感器网络的架空电缆短路接地故障检测系统
CN113109733B (zh) * 2021-03-23 2023-12-15 兰州资源环境职业技术学院 基于无线传感器网络的架空电缆短路接地故障检测系统
CN113587996A (zh) * 2021-08-06 2021-11-02 广东电网有限责任公司 一种配网架空线路全运行工况感知系统及方法
CN114252735A (zh) * 2021-12-21 2022-03-29 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 一种110kV线路断线支路定位的监控判别方法
CN114252735B (zh) * 2021-12-21 2023-07-14 国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司 一种110kV线路断线支路定位的监控判别方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111856210B (zh) 2023-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111856210B (zh) 一种配电网线路故障类型的判定方法及装置
CN111007427B (zh) 配电线路单相接地故障选线方法及计算机可读存储介质
CN102854437B (zh) 应用时频原子分解理论的小电流接地系统故障选线方法
CN110988740B (zh) 一种适于中性点小电阻接地配网的单相接地故障检测方法
CN108872783B (zh) 谐振接地系统单相接地故障区段定位方法
CN110221178A (zh) 小电流接地系统单相接地故障的故障线选线方法及装置
CN108196162A (zh) 模型参数识别的直流配电网单极接地故障线路检测方法
CN111308272A (zh) 一种小电流接地故障区段定位方法
Abasi et al. Fault classification and fault area detection in GUPFC-compensated double-circuit transmission lines based on the analysis of active and reactive powers measured by PMUs
CN112731047A (zh) 一种适用于灵活接地系统的故障选线方法
CN111766473A (zh) 一种基于斜率距离的配电网单相接地故障定位方法及系统
Yu et al. An equivalent calculation method for pole-to-ground fault transient characteristics of symmetrical monopolar MMC based DC grid
Mohammadi et al. A pilot-based unit protection scheme for meshed microgrids using apparent resistance estimation
CN112305374B (zh) 一种配电网单相接地故障选线方法
CN108872784A (zh) 一种基于零序电流动态变化特征的单相接地故障选线方法
CN110988606B (zh) 基于锐化处理的小电流接地故障选线方法
CN117289081A (zh) 一种谐振接地系统高阻故障区段定位方法及系统
CN112130027A (zh) 基于直流动态时间弯曲距离的主动配电网故障定位方法
Shilong et al. Fault line selection of single phase grounding fault in small-current ground system based on reactive current
CN116754886A (zh) 基于相电流分析的配电网单相接地故障判定方法及装置
CN112881858B (zh) 一种参数不对称配电网单相接地故障选相方法
CN112363009B (zh) 一种用于同塔线路接地故障的单端故障测距方法及系统
CN114397598A (zh) 一种基于相序电流一致性的接地故障方向检测方法及系统
Wang et al. A new phase selection method for single-phase grounding faults in distribution networks with full compensation arc suppression technology
Gao et al. A novel procedure for protection setting in an HVDC system based on fault quantities

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant