CN117092550A - 一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法及系统 - Google Patents

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CN117092550A CN202310971114.XA CN202310971114A CN117092550A CN 117092550 A CN117092550 A CN 117092550A CN 202310971114 A CN202310971114 A CN 202310971114A CN 117092550 A CN117092550 A CN 117092550A
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Abstract

本公开提出一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法及系统，该方法包括采集发电机处于正常运行、开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态下开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量并确定目标开口系数；基于目标开口系数、三种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标以得到第一分界线和第二分界线；采集开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量，以得到实时工况点坐标；结合第一分界线和第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。根据本公开的方法能够提高断线判定的准确度。

Description

一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法及系统
技术领域
本公开属于电力系统技术领域，尤其涉及一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法及系统。
背景技术
已知的对电压互感器断线闭锁的要求是：当电压互感器二次回路出现断线时，应将其检测出来，发出警告并将相应保护闭锁；当电压回路正常，被保护线路发生短路时，断线闭锁不能误动。另外系统发生接地故障，电压互感器开口三角绕组只有接线正确才能保证保护正确动作。零序电压若由三相电压互感器的第三绕组串联取得(即开口三角电压)，系统正常运行时值为零，此时，利用工作电压检查接线是否正确是较困难的，这也是目前不使用开口三角电压的主要原因。因此，对于发电机基波零序电压定子接地保护，各保护厂家的保护装置均摈弃只采用发电机的机端电压互感器开口三角电压的单一判据，或采用中性点零序电压的判据，或采用机端开口三角电压联合中性点零序电压的判据，从而提高了继电保护的可靠性。但是，对于三次谐波比率或三次谐波电压差动定子接地保护，因为需要比较机端和中性点三次谐波电压向量，仍然需要采用机端电压互感器的开口三角电压作为保护判据。从而导致如下问题：如果发电机三次谐波式定子接地保护不经电压互感器开口三角电压断线闭锁，则会导致三次谐波式定子接地保护误动；如果采用机端开口三角断线判据闭锁保护，因为没有可靠的PT断线判定方法，经常导致开口三角断线误报警，并闭锁三次谐波式定子接地保护，从而导致保护拒动作。
目前，机端开口三角的断线判据多为：机端二次线圈正序电压大于0.9Un，零序电压三次谐波分量小于0.1V。因为断线判据较为简单，在实际调试过程中经常遇到发电机正常运行时零序电压三次谐波分量小于0.1V被误判为电压互感器(PT)断线的情况。
发明内容
本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本公开提供了一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法及系统，主要目的在于提高断线判定的准确度。
根据本公开的第一方面，提供了一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法，包括：
控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量；
基于正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数；
基于所述目标开口系数、三种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标；
基于所述三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域；
在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量；
基于所述开口三角的实时三次谐波电压向量、所述中性点的实时三次谐波电压向量和所述目标开口系数得到实时工况点坐标；
基于所述实时工况点坐标、所述第一分界线和所述第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。
在本公开的第一方面提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法中，所述基于正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数，包括：获取开口系数的初始值，基于开口系数的初始值、正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得发电机谐波电压向量的初始值；判断发电机谐波电压向量的幅值是否小于所述设定断线电压阈值，若不小于，则调节开口系数直至所述幅值小于所述设定断线电压阈值，此时的开口系数即为目标开口系数。
在本公开的第一方面提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法中，将所述开口系数乘以所述开口三角的三次谐波电压向量，再加上所述中性点的三次谐波电压向量得到所述发电机谐波电压向量。
在本公开的第一方面提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法中，所述基于所述目标开口系数、三种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标，包括：对任一种状态，基于所述目标开口系数、该种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得该种状态下的发电机谐波电压向量目标值；基于所述发电机谐波电压向量目标值和该种状态下的所述中性点的三次谐波电压向量得到对应状态下的工况点坐标。
在本公开的第一方面提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法中，若各种状态下的工况点坐标均为1个，则所述基于所述三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，包括：基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的工况点得到第一线段，所述第一线段的中垂线即为第一分界线；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的工况点得到第二线段，所述第二线段的中垂线即为第二分界线。
在本公开的第一方面提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法中，若各种状态下的工况点坐标均为多个，则所述基于所述三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，包括：基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第一分界线，其中第一分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第二分界线，其中第二分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大。
根据本公开的第二方面，还提供了一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统，包括：
区域划分模块，用于控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量；基于正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数；基于所述目标开口系数、三种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标；基于所述三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域；
实时数据采集模块，用于在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量；
计算模块，用于基于所述开口三角的实时三次谐波电压向量、所述中性点的实时三次谐波电压向量和所述目标开口系数得到实时工况点坐标；
判断模块，用于基于所述实时工况点坐标、所述第一分界线和所述第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。
在本公开的第二方面提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统中，所述区域划分模块，具体用于：获取开口系数的初始值，基于开口系数的初始值、正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得发电机谐波电压向量的初始值；判断发电机谐波电压向量的幅值是否小于所述设定断线电压阈值，若不小于，则调节开口系数直至所述幅值小于所述设定断线电压阈值，此时的开口系数即为目标开口系数；对任一种状态，基于所述目标开口系数、该种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得该种状态下的发电机谐波电压向量目标值；基于所述发电机谐波电压向量目标值和该种状态下的所述中性点的三次谐波电压向量得到对应状态下的工况点坐标。
在本公开的第二方面提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统中，所述区域划分模块，具体用于：若各种状态下的工况点坐标均为1个，则基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的工况点得到第一线段，所述第一线段的中垂线即为第一分界线；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的工况点得到第二线段，所述第二线段的中垂线即为第二分界线；若各种状态下的工况点坐标均为多个，则基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第一分界线，其中第一分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第二分界线，其中第二分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大。
根据本公开的第三方面，还提供了一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开的第一方面提出的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法。
在本公开一个或多个方面中，控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量；基于正常运行状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数；基于目标开口系数、三种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标；基于三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域；在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量；基于开口三角的实时三次谐波电压向量、中性点的实时三次谐波电压向量和目标开口系数得到实时工况点坐标；基于实时工况点坐标、第一分界线和第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。在这种情况下，利用正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量、发电机的中性点的三次谐波电压向量，结合目标开口系数得到对应状态下的工况点坐标，进而得到划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，及划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域的第一分界线和第二分界线，相比于现有技术利用零序电压三次谐波分量与设定断线电压阈值的大小确定是否断线，误判可能较大，本公开的利用第一分界线和第二分界线将正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态所在区域进行划分，基于实时工况点坐标所处区域来确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线，断线判定的准确度更高。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出本公开实施例提供的一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法的流程示意图；
图2示出本公开实施例提供的第一分界线和第二分界线的示意图；
图3示出本公开实施例提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统的框图；
图4是用来实现本公开实施例的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法的发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备的框图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。还应当理解，本公开中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
本公开提供了一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法及系统，主要目的在于提高断线判定的准确度。
在第一个实施例中，图1示出本公开实施例提供的一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法的流程示意图。如图1所示，该发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法，包括：
步骤S11，控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量。
在步骤S11中，发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量可以用符号U3T表示。发电机的中性点的三次谐波电压向量可以用符号U3N表示。
在步骤S11中，控制发电机处于正常运行状态下，采集该状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量U3T,1和发电机的中性点的三次谐波电压向量U3N,1。控制发电机处于机端电压互感器开口三角侧断线状态下，采集该状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量U3T,2和发电机的中性点的三次谐波电压向量U3N,2。控制发电机处于靠近中性点附近单相接地短路状态下，采集该状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量U3T,3和发电机的中性点的三次谐波电压向量U3N,3。
步骤S12，基于正常运行状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数。
在步骤S12中，基于正常运行状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数，包括：获取开口系数的初始值，基于开口系数的初始值、正常运行状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得发电机谐波电压向量的初始值；判断发电机谐波电压向量的幅值是否小于设定断线电压阈值，若不小于，则调节开口系数直至幅值小于设定断线电压阈值，此时的开口系数即为目标开口系数。其中，将开口系数乘以开口三角的三次谐波电压向量，再加上中性点的三次谐波电压向量得到发电机谐波电压向量。设定断线电压阈值例如为0.1V。
在步骤S12中，开口系数可以用符号K表示，则发电机谐波电压向量UK满足式(1)：
UK＝K×U3T+U3N (1)。
在步骤S12中，将开口系数的初始值K0、正常运行状态下的发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量U3T,1和发电机的中性点的三次谐波电压向量U3N,1带入式(1)得到发电机谐波电压向量的初始值UK0。判断发电机谐波电压向量的初始值UK0的幅值是否小于0.1V，若不小于，则调节开口系数K直至幅值小于0.1V，其中幅值小于0.1V时对应的开口系数即为目标开口系数Km。
步骤S13，基于目标开口系数、三种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标。
在步骤S13中，基于目标开口系数、三种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标，包括：对任一种状态，基于目标开口系数、该种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得该种状态下的发电机谐波电压向量目标值；基于发电机谐波电压向量目标值和该种状态下的中性点的三次谐波电压向量得到对应状态下的工况点坐标。
具体地，任一工况点G的电压向量U满足式(2)：
U＝(Km×U3T+U3N)/ U3N (2)。
将正常运行状态下的发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量U3T,1和发电机的中性点的三次谐波电压向量U3N,1带入式(2)得到正常运行状态工况点Ga的电压向量Ua，该正常运行状态工况点的坐标为(XUa，YUa)。XUa为幅值、YUa为相位。
将机端电压互感器开口三角侧断线状态下的发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量U3T,2和发电机的中性点的三次谐波电压向量U3N,2带入式(2)得到机端电压互感器开口三角侧断线状态工况点Gb的电压向量Ub，该状态工况点的坐标为(XUb，YUb)。XUb为幅值、YUb为相位。
将靠近中性点附近单相接地短路状态下的发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量U3T,3和发电机的中性点的三次谐波电压向量U3N,3带入式(2)得到靠近中性点附近单相接地短路状态工况点Gc的电压向量Uc，该状态工况点的坐标为(XUc，YUc)。XUc为幅值、YUc为相位。
步骤S14，基于三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域。
在步骤S14中，若各种状态下的工况点坐标均为1个，则基于三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，包括：基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的工况点得到第一线段，第一线段的中垂线即为第一分界线；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的工况点得到第二线段，第二线段的中垂线即为第二分界线。
以各种状态下的工况点坐标均为1个为例，图2示出本公开实施例提供的第一分界线和第二分界线的示意图。如图2所示，将正常运行状态下的工况点Ga、机端电压互感器开口三角侧断线状态下的工况点Gb、靠近中性点附近单相接地短路状态下的工况点Gc放置于同一个极坐标中，其中该极坐标的纵坐标为幅值、横坐标为相位。基于正常运行状态下的工况点Ga和机端电压互感器开口三角侧断线状态下的工况点Gb得到第一线段，第一线段的中垂线即为第一分界线；基于正常运行状态下的工况点Ga和靠近中性点附近单相接地短路状态下的工况点Gc得到第二线段，第二线段的中垂线即为第二分界线。区域A为正常运行所在区域，区域B为开口三角侧断线所在区域，区域C为单相接地短路所在区域。第一分界线划分正常运行所在区域A与开口三角侧断线所在区域B，第二分界线划分正常运行所在区域A与单相接地短路所在区域C。
在步骤S14中，若各种状态下的工况点坐标均为多个，则基于三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，包括：基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第一分界线，其中第一分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第二分界线，其中第二分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大。其中，采用支持向量机分类模型进行分类并确定分离判据(即分界线)，支持向量机分类模型的优点是支持向量的个数一般很小，故支持向量机由很少的重要的训练样本确定。
步骤S15，在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量。
在步骤S15中，发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量可以用符号U3T实时表示。发电机的中性点的实时三次谐波电压向量可以用符号U3N实时表示。
步骤S16，基于开口三角的实时三次谐波电压向量、中性点的实时三次谐波电压向量和目标开口系数得到实时工况点坐标。
在步骤S16中，将开口三角的实时三次谐波电压向量、中性点的实时三次谐波电压向量和目标开口系数带入式(2)得到实际工况下的工况点G实时的电压向量，即该工况点的坐标。
步骤S17，基于实时工况点坐标、第一分界线和第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。
在步骤S17中，由于第一分界线区分发电机正常运行和电压互感器开口三角断线情况，第二分界线区分发电机正常运行和发电机定子单相接地情况，基于实时工况点坐标，当该实时工况点坐标位于第一分界线上侧(即区域B)时，则判定为发电机机端电压互感器开口三角断线，并进行报警提醒，并闭锁三次谐波定子接地保护。当该实时工况点坐标位于第一分界线与第二分界线之间(即区域A)时，则判定为发电机正常运行。当该实时工况点坐标位于第二分界线下侧(即区域C)时，则判定为发电机定子单相接地。
在本公开实施例的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法中，控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量；基于正常运行状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数；基于目标开口系数、三种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标；基于三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域；在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量；基于开口三角的实时三次谐波电压向量、中性点的实时三次谐波电压向量和目标开口系数得到实时工况点坐标；基于实时工况点坐标、第一分界线和第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。在这种情况下，利用正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量、发电机的中性点的三次谐波电压向量，结合目标开口系数得到对应状态下的工况点坐标，进而得到划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，及划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域的第一分界线和第二分界线，相比于现有技术利用零序电压三次谐波分量与设定断线电压阈值的大小确定是否断线，误判可能较大，本公开的利用第一分界线和第二分界线将正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态所在区域进行划分，基于实时工况点坐标所处区域来确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线，断线判定的准确度更高。
下述为本公开系统实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开系统实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。
请参见图3，图3示出本公开实施例提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统的框图。该发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为系统的全部或一部分。该发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统10包括区域划分模块11、实时数据采集模块12、计算模块13和判断模块14，其中：
区域划分模块11，用于控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量；基于正常运行状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数；基于目标开口系数、三种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标；基于三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域；
实时数据采集模块12，用于在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量；
计算模块13，用于基于开口三角的实时三次谐波电压向量、中性点的实时三次谐波电压向量和目标开口系数得到实时工况点坐标；
判断模块14，用于基于实时工况点坐标、第一分界线和第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。
可选地，区域划分模块11，具体用于：获取开口系数的初始值，基于开口系数的初始值、正常运行状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得发电机谐波电压向量的初始值；判断发电机谐波电压向量的幅值是否小于设定断线电压阈值，若不小于，则调节开口系数直至幅值小于设定断线电压阈值，此时的开口系数即为目标开口系数。
可选地，区域划分模块11，具体用于：对任一种状态，基于目标开口系数、该种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得该种状态下的发电机谐波电压向量目标值；基于发电机谐波电压向量目标值和该种状态下的中性点的三次谐波电压向量得到对应状态下的工况点坐标。
可选地，区域划分模块11，具体用于：若各种状态下的工况点坐标均为1个，则基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的工况点得到第一线段，第一线段的中垂线即为第一分界线；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的工况点得到第二线段，第二线段的中垂线即为第二分界线。
可选地，区域划分模块11，具体用于：若各种状态下的工况点坐标均为多个，则基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第一分界线，其中第一分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第二分界线，其中第二分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大。
要说明的是，上述实施例提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统在执行发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统与发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法实施例属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本公开实施例的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统，区域划分模块用于控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量；基于正常运行状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数；基于目标开口系数、三种状态下的开口三角的三次谐波电压向量和中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标；基于三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域；实时数据采集模块用于在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量；计算模块用于基于开口三角的实时三次谐波电压向量、中性点的实时三次谐波电压向量和目标开口系数得到实时工况点坐标；判断模块用于基于实时工况点坐标、第一分界线和第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。在这种情况下，利用正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量、发电机的中性点的三次谐波电压向量，结合目标开口系数得到对应状态下的工况点坐标，进而得到划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，及划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域的第一分界线和第二分界线，相比于现有技术利用零序电压三次谐波分量与设定断线电压阈值的大小确定是否断线，误判可能较大，本公开的利用第一分界线和第二分界线将正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态所在区域进行划分，基于实时工况点坐标所处区域来确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线，断线判定的准确度更高。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图4是用来实现本公开实施例的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法的发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备的框图。发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴电子设备和其它类似的计算装置。本公开所示的部件、部件的连接和关系、以及部件的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本公开中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图4所示，发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备20包括计算单元21，其可以根据存储在只读存储器(ROM)22中的计算机程序或者从存储单元28加载到随机存取存储器(RAM)23中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 23中，还可存储发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备20操作所需的各种程序和数据。计算单元21、ROM22以及RAM 23通过总线24彼此相连。输入/输出(I/O)接口25也连接至总线24。
发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备20中的多个部件连接至I/O接口25，包括：输入单元26，例如键盘、鼠标等；输出单元27，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元28，例如磁盘、光盘等，存储单元28与计算单元21通信连接；以及通信单元29，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元29允许发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备20通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备交换信息/数据。
计算单元21可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元21的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元21执行上述所描述的各个方法和处理，例如执行发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法。例如，在一些实施例中，发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元28。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 22和/或通信单元29而被载入和/或安装到发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备20上。当计算机程序加载到RAM 23并由计算单元21执行时，可以执行上述描述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元21可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法。
本公开中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑电子设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备使用或与指令执行系统、装置或发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或电子设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储电子设备、磁储存电子设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、互联网和区块链网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本公开在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法，其特征在于，包括：
控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量；
基于正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数；
基于所述目标开口系数、三种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标；
基于所述三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域；
在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量；
基于所述开口三角的实时三次谐波电压向量、所述中性点的实时三次谐波电压向量和所述目标开口系数得到实时工况点坐标；
基于所述实时工况点坐标、所述第一分界线和所述第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。
2.如权利要求1所述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法，其特征在于，所述基于正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数，包括：
获取开口系数的初始值，基于开口系数的初始值、正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得发电机谐波电压向量的初始值；
判断发电机谐波电压向量的幅值是否小于所述设定断线电压阈值，若不小于，则调节开口系数直至所述幅值小于所述设定断线电压阈值，此时的开口系数即为目标开口系数。
3.如权利要求2所述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法，其特征在于，将所述开口系数乘以所述开口三角的三次谐波电压向量，再加上所述中性点的三次谐波电压向量得到所述发电机谐波电压向量。
4.如权利要求3所述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法，其特征在于，所述基于所述目标开口系数、三种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标，包括：
对任一种状态，基于所述目标开口系数、该种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得该种状态下的发电机谐波电压向量目标值；
基于所述发电机谐波电压向量目标值和该种状态下的所述中性点的三次谐波电压向量得到对应状态下的工况点坐标。
5.如权利要求4所述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法，其特征在于，若各种状态下的工况点坐标均为1个，则所述基于所述三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，包括：
基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的工况点得到第一线段，所述第一线段的中垂线即为第一分界线；
基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的工况点得到第二线段，所述第二线段的中垂线即为第二分界线。
6.如权利要求4所述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法，其特征在于，若各种状态下的工况点坐标均为多个，则所述基于所述三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，包括：
基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第一分界线，其中第一分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大；
基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第二分界线，其中第二分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大。
7.一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统，其特征在于，包括：
区域划分模块，用于控制发电机处于正常运行、机端电压互感器开口三角侧断线，及靠近中性点附近单相接地短路三种状态，采集各种状态下发电机机端电压互感器的开口三角的三次谐波电压向量和发电机的中性点的三次谐波电压向量；基于正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量、及设定断线电压阈值确定目标开口系数；基于所述目标开口系数、三种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得对应状态下的工况点坐标；基于所述三种状态下的工况点坐标，得到第一分界线和第二分界线，第一分界线划分正常运行所在区域与开口三角侧断线所在区域，第二分界线划分正常运行所在区域与单相接地短路所在区域；
实时数据采集模块，用于在实际工况中，采集发电机机端电压互感器的开口三角的实时三次谐波电压向量和发电机的中性点的实时三次谐波电压向量；
计算模块，用于基于所述开口三角的实时三次谐波电压向量、所述中性点的实时三次谐波电压向量和所述目标开口系数得到实时工况点坐标；
判断模块，用于基于所述实时工况点坐标、所述第一分界线和所述第二分界线确定实时工况点所处区域，以确定机端电压互感器开口三角侧是否发生断线。
8.如权利要求7所述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统，其特征在于，所述区域划分模块，具体用于：
获取开口系数的初始值，基于开口系数的初始值、正常运行状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得发电机谐波电压向量的初始值；判断发电机谐波电压向量的幅值是否小于所述设定断线电压阈值，若不小于，则调节开口系数直至所述幅值小于所述设定断线电压阈值，此时的开口系数即为目标开口系数；
对任一种状态，基于所述目标开口系数、该种状态下的所述开口三角的三次谐波电压向量和所述中性点的三次谐波电压向量获得该种状态下的发电机谐波电压向量目标值；基于所述发电机谐波电压向量目标值和该种状态下的所述中性点的三次谐波电压向量得到对应状态下的工况点坐标。
9.如权利要求8所述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定系统，其特征在于，所述区域划分模块，具体用于：
若各种状态下的工况点坐标均为1个，则基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的工况点得到第一线段，所述第一线段的中垂线即为第一分界线；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的工况点得到第二线段，所述第二线段的中垂线即为第二分界线；
若各种状态下的工况点坐标均为多个，则基于正常运行和机端电压互感器开口三角侧断线两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第一分界线，其中第一分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大；基于正常运行和靠近中性点附近单相接地短路两种状态下的所有工况点，采用支持向量机分类方法得到第二分界线，其中第二分界线到该两种状态下的所有工况点距离之和最大。
10.一种发电机机端电压互感器开口三角断线判定设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的发电机机端电压互感器开口三角断线判定方法。
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