CN112098898A - 断线故障判断方法及装置和调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了断线故障判断方法及装置和调控系统，方法包括以下步骤：S1、获得输电线路中CT的测量值；S2、从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic；S3、第一判据：Ia、Ib、Ic中的最小值；S4、第二判据：(Ia、Ib、Ic中的最小值)/(Ia、Ib、Ic中的最大值)；S5、将第一判据与第一整定值进行比较，若第一判据大于第一整定值，则输出真，否则为假，S6、将第二判据与第二整定值进行比较，若第一判据小于第一整定值，则输出真，否则为假，S7、将S5和S6的比较结果进行与逻辑运算，视与逻辑运算的结果作为否存在断线故障的判定依据。
Description
技术领域
本发明涉及电力线路故障识别技术领域，主要涉及断线故障判断方法及装置和调控系统。
背景技术
目前输电线路一般未配置针对线路断线故障的保护或告警(虽然220kV线路配置有三相不一致保护，但其只能反应断路器三相不一致状态，不能反应线路断线故障)，使得电网调控、运行不能及时发现和处置该类不正常状态。其危害：一是若断线兼负荷侧接地，保护此时不会动作，接地线可能引起感电伤人事故；二是长时间非全相运行，将引起用电设备特别是三相电机振动加大或加工设备损坏；三是造成低压供电、或供电中断，且不能及时发现反馈，严重影响供电可靠性和用电感知。
为解决此问题，拟打算通过调控系统来集中配置告警判据，以减少实施难度和成本。因调控为有效值采样，故需研究线路非全相状态的有效值特征。
发明内容
本发明目的提供一种能有效判定断线故障的方法和装置，该方法提供的判据能将其能应用到调控系统中，以克服实现实施难度和成本的减少。
本发明通过下述技术方案实现：
断线故障判断方法，包括以下步骤：
S1、获得输电线路中CT的测量值；
S2、从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic；
S3、取第一数据值作为第一判据：第一数据值为：Ia、Ib、Ic中的最小值；
S4、取第二数据值作为第二判据：第二数据值为：(Ia、Ib、Ic中的最小值)/(Ia、Ib、Ic中的最大值)；
S5、将第一判据与第一整定值进行比较，若第一判据大于第一整定值，则输出真，否则为假，
S6、将第二判据与第二整定值进行比较，若第一判据小于第一整定值，则输出真，否则为假，
S7、将S5和S6的比较结果进行与逻辑运算，视与逻辑运算的结果作为否存在断线故障的判定依据，若与逻辑运算输出的结果为真则判定存在断线故障，若与逻辑运算输出的结果为假则判定不存在断线故障。
上述输电线路为110kV及以上输电线路，此时，第一整定值设置为12安培，第二整定值为0.7。
上述输电线路包括通过三相输电线路互联的供电侧系统、中性不直接的负荷侧变电站。
上述供电侧系统为110kV及以上的供电系统。
第一整定值按照以下公式计算获得：第一整定值＝0.01*In*Kr，其中，In为110kV及以上输电线路中最小CT的一次侧的额定电流值，Kr为可靠系数，0.01为采样精度系数。比如，具体的有：第一整定值＝0.01*In*Kr＝0.01*600*2，其中，600为110kV及以上输电线路中最小CT的一次侧的额定电流值，Kr＝2为可靠系数。
所述步骤还包括S8：
S8、将与逻辑运算进行延时处理后作为是否存在断线故障的判定依据而输出。
断线故障判断装置，包括：
第一判据获取装置：用于获得输电线路中CT的测量值、并从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic，同时对Ia、Ib、Ic进行比较，选择最小值作为第一判据；
第二判据获取装置：用于获得输电线路中CT的测量值、并从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic，同时对Ia、Ib、Ic进行比较，分别获得的最小值和最大值，然后用最小值除以最大值的结果作为第二判据；
第一判据比较装置：用于将第一判据与第一整定值进行比较，若第一判据大于第一整定值，则输出真，否则为假；
第二判据比较装置：用于将第二判据与第二整定值进行比较，若第二判据小于第二整定值，则输出真，否则为假；
与逻辑装置：用于将第一判据比较装置、第二判据比较装置的输出结构进行与逻辑运算；与逻辑运算的运算结果作为是否存在断线故障的判定依据；若与逻辑运算输出的结果为真则判定存在断线故障，若与逻辑运算输出的结果为假则判定不存在断线故障。
还包括延时输出装置：用于对与逻辑装置的输出结果进行延时处理。
上述输电线路为110kV及以上输电线路，此时，第一整定值设置为12安培，第二整定值为0.7；
上述输电线路包括通过三相输电线路互联的供电侧系统、中性不直接的负荷侧变电站；
上述供电侧系统为110kV及以上的供电系统。
调控系统，
所述调控系统采用断线故障判断方法获得或具有断线故障判断装置。
所述调控系统为SCADA。
该方法和装置所采用的判据能适用很多种断线的情况，因此适应范围广，该方法和装置所采用的判据仅采用电流作为判据，仅根据电流即可识别线路断线故障并定位到具体的线路，故不再附加电压相关判据，因此极大的简化了判定的复杂性。该判据能适用于线路全部断线故障，仅当线路空充运行并发生线路断线不接地的情况时，因不会引起电压、电流变化此时判据才无效，但这种情况对系统、安全无影响，当有负荷时会立即生效。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的判据逻辑图。
图2为本发明的装置关联图。
图3为110kV线路单相断线的输电系统。
图4为110kV线路两相断线的输电系统
图中的S1、S0、S2的开关表示接地状态，若接通用1表示，若不接通则用0表示。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-图3所示，
本发明提供了2个判据：
①max(Ia,Ib,Ic)＞0.01In，有流判据。In可按110kV系统最小CT一次值确定，定值取固定取12A(安培)(可靠系数取2，则600*0.01*2)；防止除数为零。由于CT测量绕组精度是0.2(s)级，能够满足采样要求。
②
适用7种情况，且最大值0.5，取0.7时可保证有1.4的可靠系数。
上述2个判据的由来分析如下：
首先，对于供电系统来说，存在中性点直接接地系统和中性不直接接地系统两种情况：
1.对于中性点直接接地系统，中性点接地侧发生断线接地故障时该侧接地保护会动作，因此，无需再研究判据。如220kV线路、110kV线路电源侧。
2.对于中性不直接接地系统，如发生断线接地情况，保护不会动作，因此，需要研究故障判据。如110kV线路主变不接地的负荷侧。
对于中性不直接接地系统，我们提出了10种断线状态，然后观测这10种断线状态下的断线故障共性特征，然后提出适合共性特征的判据。
符号说明：
Zs——系统阻抗；考虑系统坚强，系统侧三相电压不变。
ZL——已归算至故障线路侧负荷阻抗。
ZT0——负荷主变零序阻抗。
X——单相断线,XX两相断线，如Ux表断线相电压。
In——CT一次额定值。
Un——PT一次额定值。
Ea——系统电压a相。
简化1□：因为ZL>>Zs,为简化计算，取Zs+ZL≈ZL。
简化2□：因负荷变低压侧为三角形接线，高侧中性点接地时，负荷主变零序阻抗ZT0<<已归算至故障线路侧负荷阻抗ZL,近似按ZT0≈0简化计算。<<表示远远小于。
简化3□：断线兼接地故障时，为方便使用三相电路分析、简化计算，忽略三相阻抗间的耦合影响，即Za＝Zb＝Zc(三相阻抗)；当存在大零序电流回路时，简化不成立(Zm＝(Z0-Z1)/3)。
10种110kV-220kV线路断线故障分析如下：
由于线路会有T接线情况，考虑非全相运行的影响范围，希望只拉开受影响侧负荷支线，故以下从负荷侧分析非全相运行状态的特征。
如图3所示：
2.1：110kV线路单相断线时，分为单相断线不接地(A相断线)、单相断线且接地(A相断线接地)
2.1.1：单相断线不接地(A相断线)时，又分为以下2种情况：
2.1.1a)负荷变中性点不接地(X,s0＝0,s1＝0)
应用复合序网计算可得
2.1.1b)：负荷变中性点接地(X,s0＝1,s1＝0)
应用复合序网计算可得(2□)
2.1.2：单相断线且接地(A相断线接地)时，又分为以下2种情况：
2.1.2a)：负荷变中性点不接地(X,s0＝0,s1＝1)
应用三相电路计算可得
2.1.2b)：负荷变中性点接地(X,s0＝1,s1＝1)
受ZL和ZT0影响而推导复杂，110kV线路按最大传输200MWA,可作定性分析(负荷因非全相供电而减小，IL不再保持故障前值而会减小，不能作为判据)。
主要考虑负荷主变临时接地情况。若是上网电源主变则其中性点固定接地，则接地故障由该侧保护切除。
电源端电流Ia＝0,Ib不定,Ic>1.4IL。
如图4所示：
2.2：110kV线路两相断线，分为两相断线两相不接地(BC相断线)和两相断线且一相接地(BC相断线且B相接地)。
2.2.1：两相断线两相不接地(BC相断线)时，又分为以下两种情况：
2.2.1a)：负荷变中性点不接地(XX,s0＝0,s1＝0,s2＝0)
应用三相电路计算可得，无电流通路电势相等同相位
不考虑此种情况。因3U0＝3Un负荷主变的零序过压保护切除负荷主变，不存在非全相运行可能。
2.2.1b)：负荷变中性点接地(XX,s0＝1,s1＝0,s2＝0)
应用复合序网计算可得
2.2.2：两相断线且一相接地(BC相断线且B相接地)时，又分为以下两种情况：
2.2.2a)：负荷变中性点不接地(XX,s0＝0,s1＝1,s2＝0)
应用三相电路计算可得
2.2.2b)：负荷变中性点接地(XX,s0＝1,s1＝1,s2＝0)
受ZL和ZT0影响而推导复杂，可作定性分析
2.2.3：两相断线且两相接地(BC相断线且BC相接地)又分为以下两种情况：
2.2.3a)：负荷变中性点不接地(XX,s0＝0,s1＝1,s2＝1)
应用三相电路计算可得
2.2.3ab)：负荷变中性点接地(XX,s0＝1,s1＝1,s2＝1)
受ZL和ZT0影响而推导复杂，110kV线路按最大传输200MWA,可作定性分析(负荷因非全相供电而减小，IL不再保持故障前值而会减小，不能作为判据)
电源端电流Ia>1.4IL,Ib＝Ic＝0。
110kV线路断线故障共性特征：
通过上述分析可知，线路断线往往会伴随报CT断线、PT断线告警。综合上述110kV线路上述10种线路断线运行的故障特征，提出如下判据：
①max(Ia,Ib,Ic)＞0.01*In*2，有流判据。In可按110kV系统最小CT一次侧的额定电流值确定，定值取固定取12A(可靠系数取2，则600*0.01*2)；防止除数为零。由于CT测量绕组精度是0.2(s)级，能够满足采样要求。
②
适用7种情况(其中序号为5、4、10的情况不适用，但这三种情况无需告警)，且最大值0.5，取0.7时可保证有1.4的可靠系数。
220kV线路断线故障分析与特征：
由于220kV系统为接地系统，且线路两侧主变的中性点均直接接地，所以只需考虑断线不接地、断线且接地发生在单线供电的终端站(否则接地故障会由相邻线的Ⅱ段保护动作切除)的情况。其分析同110kV线路断线情况，如下表所示，依然采用相同的断线告警判据。
110kV-220kV线路断线告警判据：
上述分析可知，仅根据电流即可识别线路断线故障并定位到具体的线路，故不再附加电压相关判据。告警设置如下图所示，其中10s延时是躲系统保护最长动作时间，防止系统短路时判据误动。
适用范围：判据能适用于线路全部断线故障，仅当线路空充运行并发生线路断线不接地的情况时，因不会引起电压、电流变化此时判据才无效，但这种情况对系统、安全无影响，当有负荷时会立即生效。
因此，可以看出，本发明提出的判据对断线故障识别具有很好的适应性，因此，将上述判据应用到识别方法中和装置中、系统时，则有：
断线故障判断方法，包括以下步骤：
S1、获得输电线路中CT的测量值；
S2、从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic；
S3、取第一数据值作为第一判据：第一数据值为：Ia、Ib、Ic中的最小值；
S4、取第二数据值作为第二判据：第二数据值为：(Ia、Ib、Ic中的最小值)/(Ia、Ib、Ic中的最大值)；
S5、将第一判据与第一整定值进行比较，若第一判据大于第一整定值，则输出真，否则为假，
S6、将第二判据与第二整定值进行比较，若第一判据小于第一整定值，则输出真，否则为假，
S7、将S5和S6的比较结果进行与逻辑运算，视与逻辑运算的结果作为否存在断线故障的判定依据，若与逻辑运算输出的结果为真则判定存在断线故障，若与逻辑运算输出的结果为假则判定不存在断线故障。
上述输电线路为110kV及以上输电线路，此时，第一整定值设置为12安培，第二整定值为0.7。
上述输电线路包括通过三相输电线路互联的供电侧系统、中性不直接的负荷侧变电站。
上述供电侧系统为110kV及以上的供电系统。
第一整定值按照以下公式计算获得：第一整定值＝0.01*In*Kr，其中，In为110kV及以上输电线路中最小CT的一次侧的额定电流值，Kr为可靠系数，0.01为采样精度系数。比如，具体的有：第一整定值＝0.01*In*Kr＝0.01*600*2，其中，600为110kV及以上输电线路中最小CT的一次侧的额定电流值，Kr＝2为可靠系数。
所述步骤还包括S8：
S8、将与逻辑运算进行延时处理后作为是否存在断线故障的判定依据而输出。
断线故障判断装置，包括：
第一判据获取装置：用于获得输电线路中CT的测量值、并从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic，同时对Ia、Ib、Ic进行比较，选择最小值作为第一判据；
第二判据获取装置：用于获得输电线路中CT的测量值、并从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic，同时对Ia、Ib、Ic进行比较，分别获得的最小值和最大值，然后用最小值除以最大值的结果作为第二判据；
第一判据比较装置：用于将第一判据与第一整定值进行比较，若第一判据大于第一整定值，则输出真，否则为假；
第二判据比较装置：用于将第二判据与第二整定值进行比较，若第二判据小于第二整定值，则输出真，否则为假；
与逻辑装置：用于将第一判据比较装置、第二判据比较装置的输出结构进行与逻辑运算；与逻辑运算的运算结果作为是否存在断线故障的判定依据；若与逻辑运算输出的结果为真则判定存在断线故障，若与逻辑运算输出的结果为假则判定不存在断线故障。
还包括延时输出装置：用于对与逻辑装置的输出结果进行延时处理。
上述输电线路为110kV及以上输电线路，此时，第一整定值设置为12安培，第二整定值为0.7；
上述输电线路包括通过三相输电线路互联的供电侧系统、中性不直接的负荷侧变电站；
上述供电侧系统为110kV及以上的供电系统。
调控系统，
所述调控系统采用断线故障判断方法获得或具有断线故障判断装置。
本发明通过调控系统来集中配置告警判据，以减少实施难度和成本。因调控为有效值采样，故研究了线路非全相状态的有效值特征，找出各种断线故障(含断线接地)的特征关系。通过故障的电流的有效值特征关系，设置出识别断线状态的判据从而进行告警。
本发明的技术构思在于：通过分析各类断线故障的特征，得到了不平衡电压、不平衡电流相关的判据及其整定取值，从而得到共性的精简的逻辑公式；并且该判据无需在就地端各处实施，而是在调控系统中集中全面实施，大大减小实施难度和成本投入。该发明在调控端实施，没有其它更好的方向和手段能够代替。
以上所述的具体实施方式，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方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，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 (10)
1.断线故障判断方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获得输电线路中CT的测量值；
S2、从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic；
S3、取第一数据值作为第一判据：第一数据值为：Ia、Ib、Ic中的最小值；
S4、取第二数据值作为第二判据：第二数据值为：(Ia、Ib、Ic中的最小值)/(Ia、Ib、Ic中的最大值)；
S 5、将第一判据与第一整定值进行比较，若第一判据大于第一整定值，则输出真，否则为假，
S 6、将第二判据与第二整定值进行比较，若第一判据小于第一整定值，则输出真，否则为假，
S 7、将S5和S6的比较结果进行与逻辑运算，视与逻辑运算的结果作为否存在断线故障的判定依据，若与逻辑运算输出的结果为真则判定存在断线故障，若与逻辑运算输出的结果为假则判定不存在断线故障。
2.根据权利要求1所述的断线故障判断方法，其特征在于，
上述输电线路为110kV及以上输电线路，此时，第一整定值设置为12安培，第二整定值为0.7。
3.根据权利要求1所述的断线故障判断方法，其特征在于，
上述输电线路包括通过三相输电线路互联的供电侧系统、中性不直接的负荷侧变电站。
4.根据权利要求3所述的断线故障判断方法，其特征在于，
上述供电侧系统为110kV及以上的供电系统。
5.根据权利要求1所述的断线故障判断方法，其特征在于，第一整定值按照以下公式计算获得：第一整定值＝0.01*In*Kr，其中，In为110kV及以上输电线路中最小CT的一次侧的额定电流值，Kr为可靠系数，0.01为采样精度系数。
6.根据权利要求1所述的断线故障判断方法，其特征在于，
所述步骤还包括S8：
S8、将与逻辑运算进行延时处理后作为是否存在断线故障的判定依据而输出。
7.断线故障判断装置，其特征在于，包括：
第一判据获取装置：用于获得输电线路中CT的测量值、并从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic，同时对Ia、Ib、Ic进行比较，选择最小值作为第一判据；
第二判据获取装置：用于获得输电线路中CT的测量值、并从CT的测量值中的解析出A相、B相、C相的电流值分别为：Ia、Ib、Ic，同时对Ia、Ib、Ic进行比较，分别获得的最小值和最大值，然后用最小值除以最大值的结果作为第二判据；
第一判据比较装置：用于将第一判据与第一整定值进行比较，若第一判据大于第一整定值，则输出真，否则为假；
第二判据比较装置：用于将第二判据与第二整定值进行比较，若第二判据小于第二整定值，则输出真，否则为假；
与逻辑装置：用于将第一判据比较装置、第二判据比较装置的输出结构进行与逻辑运算；与逻辑运算的运算结果作为是否存在断线故障的判定依据；若与逻辑运算输出的结果为真则判定存在断线故障，若与逻辑运算输出的结果为假则判定不存在断线故障。
8.根据权利要求7所述的断线故障判断装置，其特征在于，包括：
还包括延时输出装置：用于对与逻辑装置的输出结果进行延时处理。
9.根据权利要求7所述的断线故障判断装置，其特征在于，
上述输电线路为110kV及以上输电线路，此时，第一整定值设置为12安培，第二整定值为0.7；
上述输电线路包括通过三相输电线路互联的供电侧系统、中性不直接的负荷侧变电站；
上述供电侧系统为110kV及以上的供电系统。
10.调控系统，其特征在于，
所述调控系统采用权利要求1-6中任意一项断线故障判断方法获得或具有权利要求7-9中任意一项的断线故障判断装置。
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