一种基于暂态特征的10kV配电线路断线识别方法与流程

本发明涉及配电线路故障检测，尤其涉及一种基于暂态特征的10kv配电线路断线识别方法。

背景技术：

1、近年来，配电线路由于气象灾害、负荷过载、外力破坏等原因，出现线路断线多发情况。线路断线故障会导致负荷侧三相电压、电流不再对称，出现的负序、零序分量会对各类负荷特别是旋转设备造成严重损害。此外断线故障常伴随接地故障形成复杂故障，易导致火灾和人畜触电危害，甚至发展为相间短路故障，扩大停电范围。

2、目前，对于配电线路断线的识别方法主要有以下几种：基于负序分量进行断线故障选线和定位，但负序分量在配电网中的获取具有较大局限性；基于小波变换的断线故障选线和定位方法，该方法对数据采样和计算处理有较高要求；利用梯形模糊数估计配变负荷变化，通过计算节点电流进行断线故障定位，该方法对负荷功率有一定要求。现有断线故障判断方法在电气量的获取及处理方面存在较多限制，同时对不同运行情况的考虑不足。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于暂态特征的10kv配电线路断线识别方法，根据故障前、故障后ua/ub/uc/uab/ucb/u0/ia/ib/ic/i0暂态幅值及相位差的特征进行断线故障识别，无论电源侧/负荷侧单相断线、两相断线及三相断线，无论单独的线路断线故障，或线路断线伴随线路接地的复杂故障，均能准确识别，并且可适用于不同接地系统的10kv配电线路。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于暂态特征的10kv配电线路断线识别方法，包括以下步骤：

4、设计配电线路断线系统状态机，包括系统初始态、系统失流启动态、系统故障确认态、系统故障态；

5、如果连续n个工频周期ia/ib/ic/i0四个通道电流采样值波动低于设定值，进入系统初始态；

6、如果ia/ib/ic/i0四个通道电流，出现ia/ib/ic单相失流或ia/ib/ic三相同时失流，进入系统失流启动态；

7、根据故障前、故障后ua/ub/uc/uab/ucb/u0/ia/ib/ic/i0暂态幅值及相位差的特征，判断发生哪类断线故障，置线路断线标志位，进入系统故障确认态；

8、系统故障确认态经过线路断线告警延时时间，进入系统故障态，并上报线路断线告警信号；

9、断线故障消除后，系统状态机转为系统初始态。

10、优选地，如果连续n个工频周期ia/ib/ic/i0四个通道电流采样值波动低于kset，系统进入系统初始态：

11、

12、为ia/ib/ic/i0各通道两个工频周期间采样差值，ia/ib/ic/i0分别表示三相电流及零序电流；为当前工频周期ia/ib/ic/i0通道采样值，为当前工频周期前n个周期ia/ib/ic/i0通道采样值，kset为系统稳态电流系数，默认kset为1％，n取值为10。

13、优选地，如果ia/ib/ic/i0四个通道电流，出现ia/ib/ic单相失流或ia/ib/ic三相同时失流，进入系统失流启动态：

14、

15、为ia/ib/ic/i0各通道两个工频周期间采样差值，ia/ib/ic/i0分别表示三相电流及零序电流；为当前工频周期后n个周期ia/ib/ic/i0通道采样值；kset为系统稳态电流系数，miset为系统失流倍率，默认为10倍的kset值。

16、优选地，系统故障确认态中，负荷侧单相断线判据如下：

17、以a相断线为例，b、c相断线同理，需要同时满足(3)～(6)四个条件：

18、δia＝ia(n)-ia(n+n)>miset*kset*ia(n)  (3)

19、

20、δu0＝u0(n+n)-u0(n)>u0set  (5)

21、δua＝ua(n)-ua(n+n)>muset*ua(n)

22、或δuab＝uab(n)-uab(n+n)>muset*uab(n)  (6)

23、为非故障两相故障后的稳态电流相位差，ib为b相稳态电流，ic为c相稳态电流；u0(n)为当前工频周期零序电压的采样值，u0(n+n)为当前工频周期后n个周期零序电压的采样值；ua(n)为当前工频周期ua通道采样值，ua(n+n)为当前工频周期后n个周期ua通道采样值，ua表示a相电压；uab(n)为当前工频周期uab通道采样值，uab(n+n)为当前工频周期后n个周期uab通道采样值，uab表示ab相之间线电压；kset为系统稳态电流系数，u0set为线路断线后稳态零序电压定值，muset为电压变化倍率阈值，muset默认为0.2。

24、优选地，系统故障确认态中，负荷侧两相断线判据如下：

25、负荷侧两相断线，ia/ib/ic三相同时失流超过设定值、线电压uab无变化，需要同时满足(7)～(11)五个条件：

26、δia＝ia(n)-ia(n+n)>miset*kset*ia(n)  (7)

27、δib＝ib(n)-ib(n+n)>miset*kset*ib(n)  (8)

28、δic＝ic(n)-ic(n+n)>miset*kset*ic(n)  (9)

29、δuab＝uab(n)-uab(n+n)<muset*uab(n)  (10)

30、δu0＝u0(n+n)-u0(n)>u0set  (11)

31、ia(n)为当前工频周期a相电流的采样值，ia(n+n)为当前工频周期后n个周期a相电流的采样值；ib(n)为当前工频周期b相电流的采样值，ib(n+n)为当前工频周期后n个周期b相电流的采样值；ic(n)为当前工频周期c相电流的采样值，ic(n+n)为当前工频周期后n个周期c相电流的采样值；

32、u0(n)为当前工频周期零序电压的采样值，u0(n+n)为当前工频周期后n个周期零序电压的采样值；uab(n)为当前工频周期uab通道采样值，uab(n+n)为当前工频周期后n个周期uab通道采样值；

33、u0set为线路断线后稳态零序电压定值，kset为系统稳态电流系数，miset为系统失流倍率；muset为电压变化倍率阈值。

34、优选地，系统故障确认态中，负荷侧三相断线判据如下：

35、负荷侧三相断线，ia/ib/ic三相同时失流超过设定值，需要同时满足(12)～(15)四个条件：

36、δia＝ia(n)-ia(n+n)>miset*kset*ia(n)  (12)

37、δib＝ib(n)-ib(n+n)>miset*kset*ib(n)  (13)

38、δic＝ic(n)-ic(n+n)>miset*kset*ic(n)  (14)

39、δu0＝u0(n+n)-u0(n)<u0set  (15)

40、ia(n)为当前工频周期a相电流的采样值，ia(n+n)为当前工频周期后n个周期a相电流的采样值；ib(n)为当前工频周期b相电流的采样值，ib(n+n)为当前工频周期后n个周期b相电流的采样值；ic(n)为当前工频周期c相电流的采样值，ic(n+n)为当前工频周期后n个周期c相电流的采样值；

41、u0(n)为当前工频周期零序电压的采样值，u0(n+n)为当前工频周期后n个周期零序电压的采样值；u0set为线路断线后稳态零序电压定值，kset为系统稳态电流系数，miset为系统失流倍率。

42、优选地，系统故障确认态中，电源侧单相断线判据如下：

43、以a相断线为例，需要同时满足(16)～(20)五个条件，故障相相电压无变化或者变大且线电压uab无变化：

44、δia＝ia(n)-ia(n+n)>miset*lset*ia(n)  (16)

45、

46、δu0＝u0(n+n)-u0(n)>u0set  (18)

47、δua＝ua(n)-ua(n+n)<muset*ua(n)  (19)

48、δuab＝uab(n)-uab(n+n)<muset*uab(n)  (20)

49、为非故障两相故障后的稳态电流相位差，ib为b相稳态电流，ic为c相稳态电流；u0(n)为当前工频周期零序电压的采样值，u0(n+n)为当前工频周期后n个周期零序电压的采样值；ua(n)为当前工频周期ua通道采样值，ua(n+n)为当前工频周期后n个周期ua通道采样值，ua表示a相电压；uab(n)为当前工频周期uab通道采样值，uab(n+n)为当前工频周期后n个周期uab通道采样值，uab表示ab相之间线电压；kset为系统稳态电流系数，u0set为线路断线后稳态零序电压定值，muset为电压变化倍率阈值，muset默认为0.2。

50、优选地，系统故障确认态中，电源侧两相断线判据如下：

51、电源侧两相断线，ia/ib/ic三相同时失流超过设定值，需要同时满足(21)～(25)五个条件，线电压uab变小：

52、δia＝ia(n)-ia(n+n)>miset*kset*ia(n)  (21)

53、δib＝ib(n)-ib(n+n)>miset*kset*ib(n)  (22)

54、δic＝ic(n)-ic(n+n)>miset*kset*ic(n)  (23)

55、δuab＝uab(n)-uab(n+n)>muset*uab(n)  (24)

56、δu0＝u0(n+n)-u0(n)>u0set  (25)

57、ia(n)为当前工频周期a相电流的采样值，ia(n+n)为当前工频周期后n个周期a相电流的采样值；ib(n)为当前工频周期b相电流的采样值，ib(n+n)为当前工频周期后n个周期b相电流的采样值；ic(n)为当前工频周期c相电流的采样值，ic(n+n)为当前工频周期后n个周期c相电流的采样值；

58、u0(n)为当前工频周期零序电压的采样值，u0(n+n)为当前工频周期后n个周期零序电压的采样值；uab(n)为当前工频周期uab通道采样值，uab(n+n)为当前工频周期后n个周期uab通道采样值；

59、u0set为线路断线后稳态零序电压定值，kset为系统稳态电流系数，miset为系统失流倍率；muset为电压变化倍率阈值。

60、优选地，系统故障确认态中，电源侧三相断线判据如下：

61、电源侧三相断线，ia/ib/ic三相同时失流超过设定值，需要同时满足(26)～(30)五个条件，线电压uab和ucb同时掉零：

62、δia＝ia(n)-ia(n+n)>miset*kset*ia(n)  (26)

63、δib＝ib(n)-ib(n+n)>miset*kset*ib(n)  (27)

64、δic＝ic(n)-ic(n+n)>miset*kset*ic(n)  (28)

65、uab(n)＝0或ucb(n)＝0                   (29)

66、δu0＝u0(n+n)-u0(n)>u0set  (30)

67、ia(n)为当前工频周期a相电流的采样值，ia(n+n)为当前工频周期后n个周期a相电流的采样值；ib(n)为当前工频周期b相电流的采样值，ib(n+n)为当前工频周期后n个周期b相电流的采样值；ic(n)为当前工频周期c相电流的采样值，ic(n+n)为当前工频周期后n个周期c相电流的采样值；

68、u0(n)为当前工频周期零序电压的采样值，u0(n+n)为当前工频周期后n个周期零序电压的采样值，uab(n)为当前工频周期uab通道采样值，ucb(n)为当前工频周期ucb通道采样值；u0set为线路断线后稳态零序电压定值，kset为系统稳态电流系数，miset为系统失流倍率。

69、与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

70、本发明提供的基于暂态特征的10kv配电线路断线识别方法，根据故障前、故障后ua/ub/uc/uab/ucb/u0/ia/ib/ic/i0暂态幅值及相位差的特征进行断线故障识别，无论电源侧/负荷侧单相断线、两相断线及三相断线，无论单独的线路断线故障，或线路断线伴随线路接地的复杂故障，均能准确识别，并且可适用于不同接地系统的10kv配电线路。