CN113504436B - 一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法及装置，方法包括：从目标配电网主站系统中获取配电线路的单线图；基于配电网上的预置叶子节点构建监测树结构，预置叶子节点为单线图的末端监测点，监测树结构包括节点之间的关联关系；实时获取监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流；依据预置线电压骤降值判断线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，缺相开关包括开关ID。本申请能够解决现有技术对于人工分析依赖性较强，不仅费时费力，而且缺乏及时性和准确性的技术问题。

Description

一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法及装置

技术领域

本申请涉及故障检测技术领域，尤其涉及一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法及装置。

背景技术

众所周知，三相交流电动机由三相电压供电。由于线路断线、配电变压器高压熔断器熔断、负荷开关三相触头合闸不同等原因，缺相的现象时有发生，轻则影响设备正常工作，重则造成设备损坏，导致人身伤害。

由于配电线路覆盖面广，设备众多，需要人工依据采集电气量和电气拓扑连接关系分析定位故障点，费时费力，也无法在发生故障的短时间内快速的发现故障的发生，定位故障的范围。

发明内容

本申请提供了一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法及装置，用于解决现有技术对于人工分析依赖性较强，不仅费时费力，而且缺乏及时性和准确性的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法，包括：

从目标配电网主站系统中获取配电线路的单线图；

基于配电网上的预置叶子节点构建监测树结构，所述预置叶子节点为所述单线图的末端监测点，所述监测树结构包括节点之间的关联关系；

实时获取所述监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流；

依据预置线电压骤降值判断所述线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断所述相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID。

可选的，所述实时获取所述监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流，之后还包括：

根据实际配电网配置所述预置线电压骤降值、所述预置相电流骤降值和相电流死区值。

可选的，所述依据预置线电压骤降值判断所述线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断所述相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID，包括：

判断所述线电压与初始线电压的差值是否大于所述预置线电压骤降值，若是，则判定所述线电压满足所述预置电压骤降条件；

在所述线电压满足所述预置电压骤降条件的情况下，判断初始相电流是否大于或等于所述相电流死区值，且电流差值与所述初始相电流的比值是否大于所述预置相电流骤降值，若是，则判定对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID；

所述电流差值为所述相电流与所述初始相电流的差值。

可选的，所述依据预置线电压骤降值判断所述线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断所述相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，之后还包括：

根据所述监测树结构中节点之间的关联关系以及所述缺相开关的所述开关ID确定配电网中所有的缺相故障区间。

可选的，所述根据所述监测树结构中节点之间的关联关系以及所述缺相开关确定配电网中所有的缺相故障区间，之后还包括：

按照所述缺相故障区间发送缺相告警信号，所述缺相告警信号包括缺相故障位置信息。

本申请第二方面提供了一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断装置，包括：

第一获取模块，用于从目标配电网主站系统中获取配电线路的单线图；

构建模块，用于基于配电网上的预置叶子节点构建监测树结构，所述预置叶子节点为所述单线图的末端监测点，所述监测树结构包括节点之间的关联关系；

第二获取模块，用于实时获取所述监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流；

判断模块，用于依据预置线电压骤降值判断所述线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断所述相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID。

可选的，还包括：

配置模块，用于根据实际配电网配置所述预置线电压骤降值、所述预置相电流骤降值和相电流死区值。

可选的，所述判断模块，具体用于：

判断所述线电压与初始线电压的差值是否大于所述预置线电压骤降值，若是，则判定所述线电压满足所述预置电压骤降条件；

在所述线电压满足所述预置电压骤降条件的情况下，判断初始相电流是否大于或等于所述相电流死区值，且电流差值与所述初始相电流的比值是否大于所述预置相电流骤降值，若是，则判定对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID；

所述电流差值为所述相电流与所述初始相电流的差值。

可选的，还包括：

区间定位模块，用于根据所述监测树结构中节点之间的关联关系以及所述缺相开关的所述开关ID确定配电网中所有的缺相故障区间。

可选的，还包括：

报警模块，用于按照所述缺相故障区间发送缺相告警信号，所述缺相告警信号包括缺相故障位置信息。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法，包括：从目标配电网主站系统中获取配电线路的单线图；基于配电网上的预置叶子节点构建监测树结构，预置叶子节点为单线图的末端监测点，监测树结构包括节点之间的关联关系；实时获取监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流；依据预置线电压骤降值判断线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，缺相开关包括开关ID。

本申请提供的基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法，将配电网的多种网络结构进行整合，构建成树结构，以末端监测节点之间的关联性描述配电网；通过树结构的层级关系可以进行层级的线电压和相电流监测分析，从而确定缺相开关，每个开关均包括具体的开关ID，不需要人为分析判定，就可以对出缺相开关实现定位。因此，本申请能够解决现有技术对于人工分析依赖性较强，不仅费时费力，而且缺乏及时性和准确性的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

对于辐射状网、树状网及处于开环运行的环形网，若馈线上出现单一的故障，显然故障区段应当位于从电源侧至末端方向最后一个未经历故障电流的开关与第一个经历故障电流的开关之间。

为此，本申请提出了一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法及装置。当监测装置监测到监测点电流突降至零且线电压由10kV突降至5.8kV左右时，即可判断故障点在此监测点至上一级监测点间某处。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法的实施例，包括：

步骤101、从目标配电网主站系统中获取配电线路的单线图。

步骤102、基于配电网上的预置叶子节点构建监测树结构，预置叶子节点为单线图的末端监测点，监测树结构包括节点之间的关联关系。

选取单线图中的末端监测点，以末端监测点作为预置叶子节点，以预置叶子节点为基础进行网状延伸，即辐射状网、树状网以及处于开环运行的环形网，整理延伸网络的监测点，根据这些监测点构建监测树结构，监测树结构中的节点与节点之间存在关联关系，特别是子节点与父节点之间的强关联关系。

步骤103、实时获取监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流。

遍历监测树结构中所有的监测节点，就可以实时获取到所有节点处开关的线电压和相电流值，可以分别记作U1和I1。

除了获取线电压和相电流的实时值，还需要在开始监测之前，从配网主站系统中获取所有配网自动化终端直采的信息中的初始线电压、初始相电流数据，获取初始值可以记作U0，I0。

进一步地，步骤103，之后还包括：

根据实际配电网配置预置线电压骤降值、预置相电流骤降值和相电流死区值。

不同的配电网需要设置不同的值，本实施例配置的是10KV配电线路的预置线电压骤降值、预置相电流骤降值和相电流死区值，可以分别记作Ud、Id和Is；这些值主要为经验值。

步骤104、依据预置线电压骤降值判断线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，缺相开关包括开关ID。

进一步地，步骤104，包括：

判断线电压与初始线电压的差值是否大于预置线电压骤降值，若是，则判定线电压满足预置电压骤降条件；

在线电压满足预置电压骤降条件的情况下，判断初始相电流是否大于或等于相电流死区值，且电流差值与初始相电流的比值是否大于预置相电流骤降值，若是，则判定对应开关为缺相开关，缺相开关包括开关ID；

电流差值为相电流与初始相电流的差值。

可以理解的是，只有在线电压和相电流均满足预置条件的情况下才判定对应的开关为缺相开关，若是其中一个不满足均不能判定。若是线电压不满足预置电压骤降条件，则需要将实时获取的线电压和相电流赋值给对应的初始线电压U0和初始相电流I0；即判定不满足条件后，将实时监测值作为初始值，进入下一轮数据获取以及分析阶段中；进入下一轮实时监测之前可以延时一定时长，具体可以根据实际情况设定，在此不作限制。

可以理解的是，即使判定成功后，除了记录下缺相开关的开关ID，也可以将实时监测值作出初始值，继续下一次的监测分析。

进一步地，步骤104，之后还包括：

根据监测树结构中节点之间的关联关系以及缺相开关的开关ID确定配电网中所有的缺相故障区间。

缺相故障区间在产生缺项记录的开关至其父节点开关之间，若同一个监测树分支下，有多个缺相开关设备，则其缺相区间应该定位在第一个发生缺相信号的开关与其父节点开关之间，因此，根据监测树结构中各个节点之间的关联关系以及开关ID能够明确具体的缺相故障区间。

进一步地，根据监测树结构中节点之间的关联关系以及缺相开关的开关ID确定配电网中所有的缺相故障区间的步骤，之后还包括：

按照缺相故障区间发送缺相告警信号，缺相告警信号包括缺相故障位置信息。

缺相告警信号可以提示操作人员根据断线缺相情况执行一定的措施，具体的措施实施位置即根据缺相故障位置信息确定。全程自动化触发监测以及报警，不需要人为参与分析判断，更加客观可靠，不会出现错漏情况。

本申请实施例提供的基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法，将配电网的多种网络结构进行整合，构建成树结构，以末端监测节点之间的关联性描述配电网；通过树结构的层级关系可以进行层级的线电压和相电流监测分析，从而确定缺相开关，每个开关均包括具体的开关ID，不需要人为分析判定，就可以对出缺相开关实现定位。因此，本申请实施例能够解决现有技术对于人工分析依赖性较强，不仅费时费力，而且缺乏及时性和准确性的技术问题。

为了便于理解，请参阅图2，本申请提供了一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断装置的实施例，包括：

第一获取模块201，用于从目标配电网主站系统中获取配电线路的单线图；

构建模块202，用于基于配电网上的预置叶子节点构建监测树结构，预置叶子节点为单线图的末端监测点，监测树结构包括节点之间的关联关系；

第二获取模块203，用于实时获取监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流；

判断模块204，用于依据预置线电压骤降值判断线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，缺相开关包括开关ID。

进一步地，还包括：

配置模块205，用于根据实际配电网配置预置线电压骤降值、预置相电流骤降值和相电流死区值。

进一步地，判断模块204，具体用于：

判断线电压与初始线电压的差值是否大于预置线电压骤降值，若是，则判定线电压满足预置电压骤降条件；

在线电压满足预置电压骤降条件的情况下，判断初始相电流是否大于或等于相电流死区值，且电流差值与初始相电流的比值是否大于预置相电流骤降值，若是，则判定对应开关为缺相开关，缺相开关包括开关ID；

电流差值为相电流与初始相电流的差值。

进一步地，还包括：

区间定位模块206，用于根据监测树结构中节点之间的关联关系以及缺相开关的开关ID确定配电网中所有的缺相故障区间。

进一步地，还包括：

报警模块207，用于按照缺相故障区间发送缺相告警信号，缺相告警信号包括缺相故障位置信息。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(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所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法，其特征在于，包括：

从目标配电网主站系统中获取配电线路的单线图；

基于配电网上的预置叶子节点构建监测树结构，所述预置叶子节点为所述单线图的末端监测点，所述监测树结构包括节点之间的关联关系；

实时获取所述监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流；

依据预置线电压骤降值判断所述线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断所述相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID；具体的：

判断所述线电压与初始线电压的差值是否大于所述预置线电压骤降值，若是，则判定所述线电压满足所述预置电压骤降条件；

在所述线电压满足所述预置电压骤降条件的情况下，判断初始相电流是否大于或等于所述相电流死区值，且电流差值与所述初始相电流的比值是否大于所述预置相电流骤降值，若是，则判定对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID；其中，所述电流差值为所述相电流与所述初始相电流的差值。

2.根据权利要求1所述的基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法，其特征在于，所述实时获取所述监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流，之后还包括：

根据实际配电网配置所述预置线电压骤降值、所述预置相电流骤降值和相电流死区值。

3.根据权利要求1所述的基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法，其特征在于，所述依据预置线电压骤降值判断所述线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断所述相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，之后还包括：

根据所述监测树结构中节点之间的关联关系以及所述缺相开关的所述开关ID确定配电网中所有的缺相故障区间。

4.根据权利要求3所述的基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断方法，其特征在于，所述根据所述监测树结构中节点之间的关联关系以及所述缺相开关确定配电网中所有的缺相故障区间，之后还包括：

按照所述缺相故障区间发送缺相告警信号，所述缺相告警信号包括缺相故障位置信息。

5.一种基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于从目标配电网主站系统中获取配电线路的单线图；

构建模块，用于基于配电网上的预置叶子节点构建监测树结构，所述预置叶子节点为所述单线图的末端监测点，所述监测树结构包括节点之间的关联关系；

第二获取模块，用于实时获取所述监测树结构中所有监测节点处开关的线电压和相电流；

判断模块，用于依据预置线电压骤降值判断所述线电压是否满足预置电压骤降条件，若是，则根据预置相电流骤降值判断所述相电流是否满足预置电流变化条件，若是，则判断对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID；其中，所述判断模块，具体用于：

判断所述线电压与初始线电压的差值是否大于所述预置线电压骤降值，若是，则判定所述线电压满足所述预置电压骤降条件；

在所述线电压满足所述预置电压骤降条件的情况下，判断初始相电流是否大于或等于所述相电流死区值，且电流差值与所述初始相电流的比值是否大于所述预置相电流骤降值，若是，则判定对应开关为缺相开关，所述缺相开关包括开关ID；所述电流差值为所述相电流与所述初始相电流的差值。

6.根据权利要求5所述的基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断装置，其特征在于，还包括：

配置模块，用于根据实际配电网配置所述预置线电压骤降值、所述预置相电流骤降值和相电流死区值。

7.根据权利要求5所述的基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断装置，其特征在于，还包括：

区间定位模块，用于根据所述监测树结构中节点之间的关联关系以及所述缺相开关的所述开关ID确定配电网中所有的缺相故障区间。

8.根据权利要求7所述的基于电气拓扑的配网线路断线缺相诊断装置，其特征在于，还包括：

报警模块，用于按照所述缺相故障区间发送缺相告警信号，所述缺相告警信号包括缺相故障位置信息。

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