CN112054492A - 缺相故障检测方法、装置、存储介质和配电网关 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种缺相故障检测方法、装置、存储介质和配电网关。方法包括：在中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各相电流分别与零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各相电流两两相加后的结果分别与零线电流相加，得到各第二矢量和；分别确认各相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果，以及各第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果；根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号；缺相保护信号用于启动缺相保护装置。本申请可准确识别配电网中的各类缺相故障并及时进行缺相故障保护，进而可提高配电网的安全性。

Description

缺相故障检测方法、装置、存储介质和配电网关

技术领域

本申请涉及配电网技术领域，特别是涉及一种缺相故障检测方法、装置、存储介质和配电网关。

背景技术

目前，配电网的缺相故障频繁导致电器设备的损坏，并造成了严重的经济损失。在中低压配电网中，容量400kVA及以下的三相配变在城乡配网应用极为广泛，例如美式箱变和柱上变压器。在其一次侧(即高压侧)的过流保护中，受限于箱柜体积或者建设成本，一般会采用3个单相且互无联锁机构的高压熔断器，如跌落式熔断器等。

这种保护方式虽然经济、简约，但常常会因为熔断器熔丝的一相或者两相熔断，导致变压器一次侧缺相。当一次侧缺相时，变压器二次侧(即低压侧)由于磁耦合的改变，会出现三相电压不对称的情况。而变压器二次侧缺相同样也会引发三相电压不对称。

此外，在负载端也可能因为开关触头未接触(如触头遭分断电弧烧损严重，导致触头闭合后无法接触)、出线端负载电流过大烧缺相线或者相线上熔断器熔丝熔断等因素导致缺相。

由于触头断开，负载的电磁暂态过程无法反映到电源端，缺相处的相电压为零失压，其余两相电压正常，负载三相电压不平衡。因此，缺相故障主要会引起以下危害：(1)三相电压不平衡，中性点位移电压容易超出安全电压，在无等电位联结作用的TN系统中，可能会引发电击事故；(2)对于三相交流异步电动机而言，其无法通过不平衡的三相电压产生正圆形旋转磁场，导致电动力矩和转速下降，直至电动机出现堵转而烧毁；(3)对于单相负载而言，相电压的降低会导致负载无法正常工作，使得电动力矩和转速下降，直至负载出现堵转而烧毁。

为避免缺相带来的危害，有必要准确地检测是否发生缺相故障。然而，传统技术却无法识别配电网的缺相故障，存在安全性低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高安全性的缺相故障检测方法、装置、存储介质和配电网关。

一种缺相故障检测方法，包括以下步骤：

在中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各相电流分别与零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各相电流两两相加后的结果分别与零线电流相加，得到各第二矢量和；

分别确认各相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果，以及各第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果；

根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号；缺相保护信号用于启动缺相保护装置。

在其中一个实施例中，根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号的步骤，包括：

在第一比较结果为各相电流的绝对值均小于电流整定值的情况下，确定故障相并输出缺相保护信号；

在第一比较结果为有且仅有两个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第二比较结果为相应的第一矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号；

在第一比较结果为有且仅有一个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第三比较结果为相应的第二矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号。

在其中一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；

在第一比较结果为有且仅有两个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第二比较结果为相应的第一矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相的步骤，包括：

在A相电流的绝对值和B相电流的绝对值均小于电流整定值，且C相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障性为A相和B相；

在B相电流的绝对值和C相电流的绝对值均小于电流整定值，且A相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相和C相；

在C相电流的绝对值和A相电流的绝对值均小于电流整定值，且B相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相和A相。

在其中一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；

在第一比较结果为有且仅有一个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第三比较结果为相应的第二矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相的步骤，包括：

在A相电流的绝对值小于电流整定值，且B相电流、C相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相；

在B相电流的绝对值小于电流整定值，且C相电流、A相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相；

在C相电流的绝对值小于电流整定值，且A相电流、B相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相。

在其中一个实施例中，还包括步骤：

获取配电网的三相负载功率和三相电源电压，并根据三相负载功率、三相电源电压和零线电流，得到中性点位移电压。

在其中一个实施例中，根据三相负载功率、三相电源电压和零线电流，得到中性点位移电压的步骤，包括：

基于以下公式，得到中性点位移电压：

其中，U₀为中性点位移电压；U_A为A相电源电压；U_B为B相电源电压；U_C为C相电源电压；S_A为A相负载功率；S_B为B相负载功率；S_C为C相负载功率；I_N为零线电流。

在其中一个实施例中，启动整定值为50伏特。

一种缺相故障检测装置，装置包括：

电流获取模块，用于在中性点位移电压大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各相电流分别与零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各相电流两两相加后的结果分别与零线电流相加，得到各第二矢量和；

比较结果确认模块，用于分别确认各相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果，以及各第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果；

缺相保护信号输出模块，用于根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号；缺相保护信号用于启动缺相保护装置。

一种配电网关，配电网关执行计算机程序时实现上述的方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

上述缺相故障检测方法、装置、存储介质和配电网关中，基于边缘计算进行实现，以中性点位移电压作为缺相故障保护的主启动判据，在中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流、各相电流、第一矢量和以及第二矢量和，并将各相电流与电流整定值之间的第一比较结果、第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果以及第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果作为故障类别确定判据，从而可准确识别配电网中的各类缺相故障并及时进行缺相故障保护，进而可提高配电网的安全性。

附图说明

图1为一个实施例中缺相故障检测方法的应用环境图；

图2为一个实施例中缺相故障检测方法的第一流程示意图；

图3为一个缺相故障前配电网的示意图；

图4为一个缺相故障后配电网的示意图；

图5为一个实施例中缺相故障检测方法的第二流程示意图；

图6为一个实施例中缺相故障检测方法的逻辑图；

图7为一个实施例中缺相故障检测装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的缺相故障检测方法，可应用于配电网台区监测架构中，请参阅图1，配电网台区监测架构可包括台区物理网架、配电网关、配变低压侧开关CBO、低压分支监测单元、无功补偿装置和保护开关等一二次设备，各部分之间的连接关系可如图1所示。在配电网台区监测架构中，配电房或者台架变台区的物理结构可如实线所示，以配电网关为中心的二次连接可如虚线所示。

其中，台区物理网架可包括配电变压器、避雷器LA和低压侧互感器组，低压侧互感器组包括电压互感器PT和电流互感器CT。配变低压侧开关CBO下含多个低压分支，每个低压分支的首端都装设有低压分支监测单元。低压分支监测单元可类似于智能塑壳断路器，具备实时监测分支电压、电流、有功、无功的功能，还具备过载长延时保护、短路短延时保护和短路瞬时保护等功能，能够通过如RS485等方式与配电网关进行通信交互，并支持DL/T645-2007等通信规约。

配电网关可以安装在智能配电房或台架变智能台区的本地监控设备，实现终端传感、计量等装置数据的汇集、处理、远传功能，以及台区设备的智能联动等功能，同时将处理后的状态信息通过标准规约上传物联网平台，执行本地指令控制，实现与风机控制器、摄像头、无功补偿装置等智能联动，对相关的检测数据、告警数据和文件数据进行本地存储。

作为配电台区的边缘终端，配电网关采用了基于“容器”技术的边缘技术软件架构，具备配置和扩展基于“微服务”的各类继电保护元件应用功能，实现配电网关软件应用服务独立开发、独立部署、横向独立扩展的定制化需求。本申请中，配电网关可具备扩展配置配电缺相保护等各类继电保护的能力。

具体而言，配电网关可用于实现：(1)采集配电变压器低压侧电压、电流和配电房、台架变智能台区低压出线分支电流、电压、设备状态、环境等信息，可采集基本交流模拟量，如三相电压、三相电流、相角、分相有功功率和无功功率、三相有功功率和无功功率、分相有功电能和无功电能、三相有功电能和无功电能、功率因数、频率等；(2)接收多种类型控制目标，包括电压限值、功率因素限值，或直接接收对无功补偿装置的遥控指令，实现台区电能质量治理；(3)可通过光纤或无线公网的通讯方式将数据上送至全域物联网平台。

无功补偿装置可包括电容器，可通过Y型接线或三角接线进行连接。其中，电容器可只具备投或切两种状态。配电网关通过边缘计算或者主站应用向投切开关F1下达投切指令，从而可调节台区电压。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种缺相故障检测方法，可用于检测TN系统的配电网(如低压配电网)中各相线是否断开，并在检测到发生缺相故障时启动缺相保护装置。以该方法应用于图1中的边缘计算终端，如配电网关为例进行说明，包括以下步骤：

步骤210，在中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各相电流分别与零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各相电流两两相加后的结果分别与零线电流相加，得到各第二矢量和。

其中，各相电流可以包括A相电流、B相电流和C相电流。

具体地，请参阅图3和图4，以TN系统为例，图3示出了缺相故障前配电网的示意图，图4示出了缺相故障后配电网的示意图。缺相故障可根据相线断开的数量分为三类，分别是单相断线、两相断线和三相断线。当发生单相断线时，故障相可以为A相、B相或者C相；当发生两相断线时，故障相可以为AB相、BC相或者CA相；当发生三相断线时，故障相可以为A相、B相和C相。

本申请以中性点位移电压的数值作为主启动判据，当主启动判据成立，即中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，可以初步确定配电网中发生缺相故障，并根据零线电流和各相电流分别获取第一矢量和与第二矢量和。通过分别将各个相电流与零线电流进行一一相加，从而可得到各个第一矢量和，所得的第一矢量和包括A相电流与零线电流的矢量和、B相电流与零线电流的矢量和以及C相电流与零线电流的矢量和。同时，对三个相电流进行两两相加，并将两两相加后得到的多个结果分别与零线电流进行一一相加，得到各个第二矢量和，所得的第二矢量和包括A相电流、B相电流和零线电流的矢量和，B相电流、C相电流和零线电流的矢量和，以及C相电流、A相电流与零线电流的矢量和。

需要说明的是，启动整定值可以预先设定，其具体数值可以根据配电网的连接结构、用电设备的数量等因素进行确定，本申请对此不作具体限制，只需其可较为准确地反映缺相故障即可。在一个示例中，启动整定值可以为50伏特。

步骤220，分别确认各相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果，以及各第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果。

具体地，在发生各类缺相故障时，故障相的相电流为零，且在不断零的情况下，非故障相的相电流与零线电流之间的矢量和为零。本申请根据各相电流、各第一矢量和与第二矢量和得到故障类别确定判据，并可通过第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果确认故障类别确定判据是否成立。

具体而言，在主启动判据成立后，将各个相电流逐一与电流整定值进行比较，得到第一比较结果，将各个第一矢量和逐一与电流整定值进行比较，得到第二比较结果，并将各个第二矢量和逐一与电流整定值进行比较，得到第三比较结果。需要说明的是，电流整定值可以为一个极小的实数，本申请对具体数值不作限制，只需电流整定值可较为准确地反映各相电流、各第一矢量和与各第二矢量和是否接近零值的情况即可。

步骤230，根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号；缺相保护信号用于启动缺相保护装置。

具体地，本申请通过第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果确认故障类别确定判据是否成立，并在故障类别确定判据成立时，延时或无延时地输出缺相保护信号，以启动缺相保护装置对配电网进行保护。

上述缺相故障检测方法中，基于边缘计算进行实现，以中性点位移电压作为缺相故障保护的主启动判据，在中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流、各相电流、第一矢量和以及第二矢量和，并将各相电流与电流整定值之间的第一比较结果、第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果以及第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果作为故障类别确定判据，从而可准确识别配电网中的各类缺相故障并及时进行缺相故障保护，进而可提高配电网的安全性。

在一个实施例中，根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号的步骤，包括：

在第一比较结果为各相电流的绝对值均小于电流整定值的情况下，确定故障相并输出缺相保护信号；

在第一比较结果为有且仅有两个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第二比较结果为相应的第一矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号；

在第一比较结果为有且仅有一个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第三比较结果为相应的第二矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号。

具体地，本申请以是否小于电流整定值作为故障类别确定判据，根据各相电流、各第一矢量和与各第二矢量和得到7个故障类别确定判据，当任一故障类别确定判据成立时，延时输出缺相保护信号，并根据成立的故障类别确定判据确定故障类型和故障相。

具体而言，请参阅4，图4中X和Y均为断线断面，ΔU_A为A相断线断面X、Y之间的电压，ΔU_B为B相断线断面X、Y之间的电压，ΔU_C为C相断线断面X、Y之间的电压。

在A相、B相或者C相发生单相断线时，故障相的数量为一个。此时，故障相电流为零，且在不断零的情况下非故障相和零线电流之间的矢量和(即第二矢量和)为零。以A相为例进行说明，当A相断线时，满足以下边界条件：

I_A＝0

I_B+I_C+I_N＝0

其中，I_A为A相电流；I_B为B相电流；I_C为C相电流；I_N为零线电流。类似地，当故障相为B相或者C相时，可按照上式确定该故障情况所满足的边界条件。

本申请以各相电流和各第二矢量和组成用于判断单相断线的故障类别确定判据，当下列的任一故障类别确定判据成立时，即可确定发生单相断线及对应的故障相。单相断线的故障类别确定判据为：

|I_A|<I_d.set&|I_B+I_C+I_N|<I_d.set

|I_B|<I_d.set&|I_C+I_A+I_N|<I_d.set

|I_C|<I_d.set&|I_A+I_B+I_N|<I_d.set

其中，I_d.set为电流整定值；&为逻辑与，A&B表示当A和B均为真时，逻辑式结果为真，若A与B中任一个为假，则逻辑式结果为假。

请继续参阅图4，当发生两相断线时，故障相的数量为两个，且各故障相的相电流均为零，在不断零的情况下非故障相的相电流与零线电流之间矢量和(即第一矢量和)为零。以BC相为例进行说明，当B相和C相均断线时，满足以下边界条件：

I_B＝0

I_C＝0

I_A+I_N＝0

类似地，当故障相为AB相或者CA相时，可按照上式确定该故障情况所满足的边界条件。

本申请以各相电流和各第一矢量和别组成用于判断两相断线的故障类别确定判据，当下列的任一故障类别确定判据成立时，即可确定发生两相断线及对应的故障相。两相断线的故障类别确定判据为：

|I_A|<I_d.set&|I_B|<I_d.set&|I_C+I_N|<I_d.set

|I_B|<I_d.set&|I_C|<I_d.set&|I_A+I_N|<I_d.set

|I_C|<I_d.set&|I_A|<I_d.set&|I_B+I_N|<I_d.set

当发生三相断线时，三相的相电流均为零，即满足以下边界条件：

I_A＝0

I_B＝0

I_C＝0

本申请以各相电流组成用于判断三相断线的故障类别确定判据，当下列故障类别确定判据成立时，即可确定发生三相断线及对应的故障相。三相断线的故障类别确定判据为：

|I_A|<I_d.set&|I_B|<I_d.set&|I_C|<I_d.set

进一步地，在确定故障类型和故障相后，可将故障类型和/或故障相传输至主站，以进行缺相故障提醒和方便运维的进行。

上述缺相故障检测方法中，在任一故障类别确定判据成立时即可确定故障类型和故障相，并输出缺相保护信号，便于运维的进行。

在一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；

在第一比较结果为有且仅有两个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第二比较结果为相应的第一矢量和的绝对值小于电流整定值，则确认故障相的步骤，包括：

在A相电流的绝对值和B相电流的绝对值均小于电流整定值，且C相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相和B相；

在B相电流的绝对值和C相电流的绝对值均小于电流整定值，且A相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相和C相；

在C相电流的绝对值和A相电流的绝对值均小于电流整定值，且B相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相和A相。

具体地，若|I_A|<I_d.set&|I_B|<I_d.set&|I_C+I_N|<I_d.set成立，则可确定发生两相断线且故障相为A相和B相；若|I_B|<I_d.set&|I_C|<I_d.set&|I_A+I_N|<I_d.set成立，则可确定发生两相断线且故障相为B相和C相；若|I_C|<I_d.set&|I_A|<I_d.set&|I_B+I_N|<I_d.set成立，则可确定发生两相断线且故障相为C相和A相。

在一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；

在第一比较结果为有且仅有一个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第三比较结果为相应的第二矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相的步骤，包括：

在所述A相电流的绝对值小于所述电流整定值，且B相电流、C相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相；

在B相电流的绝对值小于电流整定值，且C相电流、A相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相；

在C相电流的绝对值小于电流整定值，且A相电流、B相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相。

具体地，若|I_A|<I_d.set&|I_B+I_C+I_N|<I_d.set成立，则可确定发生单相断线且故障相为A相；若|I_B|<I_d.set&|I_C+I_A+I_N|<I_d.set成立，则可确定发生单相断线且故障相为B相；若|I_C|<I_d.set&|I_A+I_B+I_N|<I_d.set成立，则可确定发生单相断线且故障相为C相。

在一个实施例中，还包括步骤：

获取配电网的三相负载功率和三相电源电压，并根据三相负载功率、三相电源电压和零线电流，得到中性点位移电压。

其中，三相负载功率包括A相负载功率、B相负载功率和C相负载功率，三相电源电压可包括A相电源电压、B相电源电压和C相电源电压，且三相负载功率和三相电源电压均为矢量。三相电源电压可以为配电网中电源侧的三相电压，电源侧包括但不局限于变压器高压侧、变压器低压侧或者开关进线端。

具体地，配电网关可采集配电网的零线电流、三相电源电压和三相负载功率，并根据零线电流、三相负载功率和三相电源电压计算中性点位移电压。具体而言，在配电网中，三相电源电压分别为：

U_A＝U∠0°

U_B＝U∠-120°

U_C＝U∠120°

其中，U_A为A相电源电压；U_B为B相电源电压；U_C为C相电源电压；U为幅值。而三相负载功率分别为：

其中，S_A为A相负载功率；S_B为B相负载功率；S_C为C相负载功率；Z_A为A相负载阻抗；Z_B为B相负载阻抗；Z_C为C相负载阻抗。

根据电路原理，中性点位移电压可为：

其中，U₀为中性点位移电压；Z₀为零线阻抗。

此外，根据中性线测量电流可推得中性点位移电压也可为：

U₀＝-I_N·Z₀

设定C相为基准相且C相负载阻抗Z_C与零线阻抗Z₀的关系如下所示：

Z₀＝x·Z_C

其中，x为零线阻抗Z₀与负载阻抗Z_C的比值，可为复数或者实数。

基于上述内容，可得：

可见，当零线电流为零时，x为无穷大，即零线电流为零时，零线接近断开，符合实际的电路情况。换言之，通过上式可准确得到中性点位移电压。

需要说明的是，本申请采用现有技术中的其他方式来实现基于零线电流、三相负载功率和三相电源电压得到中性点位移电压，上述示例仅为实现的一个具体示例，并不对本申请做出限制。

为便于理解本申请的方案，下面通过一个具体的示例进行说明。如图5和图6所示，提供了一种缺相故障检测方法，包括以下步骤：

步骤510，配电网关测量三相电流、零线电流、三相电源电压和三相负载功率。

步骤520，计算中性点位位移电压。具体而言，可采用以下公式根据零线电流、三相电源电压和三相负载功率计算得到中性点位移电压：

步骤530，启动主启动判据。当中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值(启动整定值为50伏特)时，启动缺相故障保护。反之，缺相故障保护功能退出。

步骤540，启动故障类别确定判据。在主启动判据启动后，当缺相故障相电流幅值及非故障相与零线电流之间的矢量和幅值小于差动整定值时，即可确定故障类型和故障相。其中，故障类型包括单相断线、两相断线和三相断线，可通过7个故障类别确定判据进行判别。如图6所示，7个故障类别确定判据可以或门出口，即满足任意一个故障类别确定判据即可并根据成立的故障类别确定判据确定故障类型和故障相。在故障类别确定判据启动后，缺相保护信号可进入延时出口元件，以延时输出至缺相保护装置。反之，若上述7个故障类别确定判据均不成立，则退出缺相故障保护功能。

步骤550，缺相保护信号延时输出。对缺相保护信号进行一定的延时后，缺相保护完成出口。

本申请基于边缘计算的缺相故障检测方法，系统分析了低压配电网正常运行和缺相时中性点位移电压和负载的特征关系，详细说明了各类缺相故障的故障特征，提出了判别各类缺相故障的识别判据和故障研判逻辑，进而达到低压配电网缺相故障研判的目标。

应该理解的是，虽然图1-6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-6中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种缺相故障检测装置，包括：

电流获取模块，用于在中性点位移电压大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各相电流分别与零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各相电流两两相加后的结果分别与零线电流相加，得到各第二矢量和；

比较结果确认模块，用于分别确认各相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果，以及各第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果；

缺相保护信号输出模块，用于根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号；缺相保护信号用于启动缺相保护装置。

在一个实施例中，缺相保护信号输出模块包括：

第一比较单元，用于在第一比较结果为各相电流的绝对值均小于电流整定值的情况下，确定故障相并输出缺相保护信号；

第二比较单元，用于在第一比较结果为有且仅有两个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第二比较结果为相应的第一矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号；

第三比较单元，用于在第一比较结果为有且仅有一个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第三比较结果为相应的第二矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号。

在一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；第二比较单元，用于在A相电流的绝对值和B相电流的绝对值均小于电流整定值，且C相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相和B相；在B相电流的绝对值和C相电流的绝对值均小于电流整定值，且A相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相和C相；在C相电流的绝对值和A相电流的绝对值均小于电流整定值，且B相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相和A相。

在一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；第三比较单元，用于在A相电流的绝对值小于电流整定值，且B相电流、C相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相；在B相电流的绝对值小于电流整定值，且C相电流、A相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相；在C相电流的绝对值小于电流整定值，且A相电流、B相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相。

在一个实施例中，缺相故障检测装置还包括：

中性点位移电压确定模块，用于获取配电网的三相负载功率和三相电源电压，并根据三相负载功率、三相电源电压和零线电流，得到中性点位移电压。

在一个实施例中，中性点位移电压确定模块，还用于基于以下公式，得到中性点位移电压：

其中，U₀为中性点位移电压；U_A为A相电源电压；U_B为B相电源电压；U_C为C相电源电压；S_A为A相负载功率；S_B为B相负载功率；S_C为C相负载功率；I_N为零线电流。

在一个实施例中，启动整定值为50伏特。

关于缺相故障检测装置的具体限定可以参见上文中对于缺相故障检测方法的限定，在此不再赘述。上述缺相故障检测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种配电网关，配电网关执行计算机程序时实现以下步骤：

在中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各相电流分别与零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各相电流两两相加后的结果分别与零线电流相加，得到各第二矢量和；

分别确认各相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果，以及各第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果；

根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号；缺相保护信号用于启动缺相保护装置。

在一个实施例中，配电网关执行计算机程序时还实现以下步骤：在第一比较结果为各相电流的绝对值均小于电流整定值的情况下，确定故障相并输出缺相保护信号；在第一比较结果为有且仅有两个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第二比较结果为相应的第一矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号；在第一比较结果为有且仅有一个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第三比较结果为相应的第二矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号。

在一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；配电网关执行计算机程序时还实现以下步骤：在A相电流的绝对值和B相电流的绝对值均小于电流整定值，且C相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相和B相；在B相电流的绝对值和C相电流的绝对值均小于电流整定值，且A相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相和C相；在C相电流的绝对值和A相电流的绝对值均小于电流整定值，且B相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相和A相。

在一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；配电网关执行计算机程序时还实现以下步骤：在A相电流的绝对值小于电流整定值，且B相电流、C相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相；在B相电流的绝对值小于电流整定值，且C相电流、A相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相；在C相电流的绝对值小于电流整定值，且A相电流、B相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相。

在一个实施例中，配电网关执行计算机程序时还实现以下步骤：获取配电网的三相负载功率和三相电源电压，并根据三相负载功率、三相电源电压和零线电流，得到中性点位移电压。

在一个实施例中，配电网关执行计算机程序时还实现以下步骤：基于以下公式，得到中性点位移电压：

其中，U₀为中性点位移电压；U_A为A相电源电压；U_B为B相电源电压；U_C为C相电源电压；S_A为A相负载功率；S_B为B相负载功率；S_C为C相负载功率；I_N为零线电流。

在一个实施例中，配电网关执行计算机程序时还实现以下步骤：启动整定值为50伏特。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

在中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各相电流分别与零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各相电流两两相加后的结果分别与零线电流相加，得到各第二矢量和；

分别确认各相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各第一矢量和与电流整定值之间的第二比较结果，以及各第二矢量和与电流整定值之间的第三比较结果；

根据第一比较结果、第二比较结果和第三比较结果，输出缺相保护信号；缺相保护信号用于启动缺相保护装置。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在第一比较结果为各相电流的绝对值均小于电流整定值的情况下，确定故障相并输出缺相保护信号；在第一比较结果为有且仅有两个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第二比较结果为相应的第一矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号；在第一比较结果为有且仅有一个相电流的绝对值小于电流整定值的情况下，若第三比较结果为相应的第二矢量和的绝对值小于电流整定值，则确定故障相并输出缺相保护信号。

在一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在A相电流的绝对值和B相电流的绝对值均小于电流整定值，且C相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相和B相；在B相电流的绝对值和C相电流的绝对值均小于电流整定值，且A相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相和C相；在C相电流的绝对值和A相电流的绝对值均小于电流整定值，且B相电流和零线电流相加得到的第一矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相和A相。

在一个实施例中，各相电流为A相电流、B相电流和C相电流；计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在A相电流的绝对值小于电流整定值，且B相电流、C相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为A相；在B相电流的绝对值小于电流整定值，且C相电流、A相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为B相；在C相电流的绝对值小于电流整定值，且A相电流、B相电流和零线电流相加得到的第二矢量和的绝对值小于电流整定值的情况下，确定故障相为C相。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取配电网的三相负载功率和三相电源电压，并根据三相负载功率、三相电源电压和零线电流，得到中性点位移电压。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：基于以下公式，得到中性点位移电压：

其中，U₀为中性点位移电压；U_A为A相电源电压；U_B为B相电源电压；U_C为C相电源电压；S_A为A相负载功率；S_B为B相负载功率；S_C为C相负载功率；I_N为零线电流。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：启动整定值为50伏特。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种缺相故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在中性点位移电压的绝对值大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各所述相电流分别与所述零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各所述相电流两两相加后的结果分别与所述零线电流相加，得到各第二矢量和；

分别确认各所述相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各所述第一矢量和与所述电流整定值之间的第二比较结果，以及各所述第二矢量和与所述电流整定值之间的第三比较结果；

根据所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述第三比较结果，输出缺相保护信号；所述缺相保护信号用于启动缺相保护装置。

2.根据权利要求1所述的缺相故障检测方法，其特征在于，根据所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述第三比较结果，输出缺相保护信号的步骤，包括：

在所述第一比较结果为各所述相电流的绝对值均小于所述电流整定值的情况下，确定故障相并输出所述缺相保护信号；

在所述第一比较结果为有且仅有两个所述相电流的绝对值小于所述电流整定值的情况下，若所述第二比较结果为相应的所述第一矢量和的绝对值小于所述电流整定值，则确定故障相并输出所述缺相保护信号；

在所述第一比较结果为有且仅有一个所述相电流的绝对值小于所述电流整定值的情况下，若所述第三比较结果为相应的所述第二矢量和的绝对值小于所述电流整定值，则确定故障相并输出所述缺相保护信号。

3.根据权利要求2所述的缺相故障检测方法，其特征在于，各所述相电流为A相电流、B相电流和C相电流；

在所述第一比较结果为有且仅有两个所述相电流的绝对值小于所述电流整定值的情况下，若所述第二比较结果为相应的所述第一矢量和的绝对值小于所述电流整定值，则确定故障相的步骤，包括：

在所述A相电流的绝对值和所述B相电流的绝对值均小于所述电流整定值，且所述C相电流和所述零线电流相加得到的所述第一矢量和的绝对值小于所述电流整定值的情况下，确定所述故障相为A相和B相；

在所述B相电流的绝对值和所述C相电流的绝对值均小于所述电流整定值，且所述A相电流和所述零线电流相加得到的所述第一矢量和的绝对值小于所述电流整定值的情况下，确定所述故障相为B相和C相；

在所述C相电流的绝对值和所述A相电流的绝对值均小于所述电流整定值，且所述B相电流和所述零线电流相加得到的所述第一矢量和的绝对值小于所述电流整定值的情况下，确定所述故障相为C相和A相。

4.根据权利要求2所述的缺相故障检测方法，其特征在于，各所述相电流为A相电流、B相电流和C相电流；

在所述第一比较结果为有且仅有一个所述相电流的绝对值小于所述电流整定值的情况下，若所述第三比较结果为相应的所述第二矢量和的绝对值小于所述电流整定值，则确定故障相的步骤，包括：

在所述A相电流的绝对值小于所述电流整定值，且所述B相电流、所述C相电流和所述零线电流相加得到的所述第二矢量和的绝对值小于所述电流整定值的情况下，确定所述故障相为A相；

在所述B相电流的绝对值小于所述电流整定值，且所述C相电流、所述A相电流和所述零线电流相加得到的所述第二矢量和的绝对值小于所述电流整定值的情况下，确定所述故障相为B相；

在所述C相电流的绝对值小于所述电流整定值，且所述A相电流、所述B相电流和所述零线电流相加得到的所述第二矢量和的绝对值小于所述电流整定值的情况下，确定所述故障相为C相。

5.根据权利要求1至4任一项所述的缺相故障检测方法，其特征在于，还包括步骤：

获取所述配电网的三相负载功率和三相电源电压，并根据所述三相负载功率、所述三相电源电压和所述零线电流，得到所述中性点位移电压。

6.根据权利要求5所述的缺相故障检测方法，其特征在于，根据所述三相负载功率、所述三相电源电压和所述零线电流，得到所述中性点位移电压的步骤，包括：

基于以下公式，得到所述中性点位移电压：

其中，U₀为所述中性点位移电压；U_A为A相电源电压；U_B为B相电源电压；U_C为C相电源电压；S_A为A相负载功率；S_B为B相负载功率；S_C为C相负载功率；I_N为所述零线电流。

7.根据权利要求1至4任一项所述的缺相故障检测方法，其特征在于，所述启动整定值为50伏特。

8.一种缺相故障检测装置，其特征在于，所述装置包括：

电流获取模块，用于在中性点位移电压大于或等于启动整定值的情况下，获取配电网的零线电流和各相电流，将各所述相电流分别与所述零线电流相加，得到各第一矢量和，以及将各所述相电流两两相加后的结果分别与所述零线电流相加，得到各第二矢量和；

比较结果确认模块，用于分别确认各所述相电流与电流整定值之间的第一比较结果，各所述第一矢量和与所述电流整定值之间的第二比较结果，以及各所述第二矢量和与所述电流整定值之间的第三比较结果；

缺相保护信号输出模块，用于根据所述第一比较结果、所述第二比较结果和所述第三比较结果，输出缺相保护信号；所述缺相保护信号用于启动缺相保护装置。

9.一种配电网关，其特征在于，所述配电网关执行计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

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