一种线路断线故障的保护方法及装置

摘要

本发明公开了一种线路断线故障的保护方法及装置，涉及配电系统保护控制领域。该方法包括：通过预设算法计算预设线路装置的每一相的第一预设有效电流，获取所述预设线路装置的每一相的第二预设有效电流，根据每一相的所述第一预设有效电流和每一相的所述第二预设有效电流获得每一相的电流变化量，根据所有相的电流变化量进行第一预设条件判断，当满足第一预设条件时，为所述预设线路装置启动断线保护，进行第二预设条件判断，第二预设条件满足时，判别为线路发生断线故障。通过本方案能够正确识别线路正常运行状态及线路断线故障状态。

权利要求

1.一种线路断线故障的保护方法，其特征在于，包括：S1，通过预设算法计算预设线路装置的每一相的第一预设有效电流；

S2，获取所述预设线路装置的每一相的第二预设有效电流；

S3，根据每一相的所述第一预设有效电流和每一相的所述第二预设有效电流获得每一相的电流变化量；

S4，根据所有相的多个电流变化量进行第一预设条件判断；

S5，当满足第一预设条件时，为所述预设线路装置启动断线保护；

还包括：

当满足第一预设条件时，计算预设线路装置的每一个线电流；

根据所有的线电流进行第二预设条件判断；

当满足第二预设条件时，为所述预设线路装置断线保护启动延时；

所述根据所有的线电流进行第二预设条件判断具体包括：根据所有的线电流判断出最大的第一线电流；

判断所有的线电流是否满足所述第二预设条件，所述第二预设条件为：第一线电流大于有流定值；根据全部第一预设有效电流计算出的制动量，所述第一线电流大于所述制动量。

2.根据权利要求1所述的一种线路断线故障的保护方法，其特征在于，所述S4具体包括：根据所有相的多个电流变化量判断出绝对值最大的第一电流变化量；

判断所述第一电流变化量是否满足所述第一预设条件，所述第一预设条件为：所述第一电流变化量小于零、所述第一电流变化量对应相的相电流小于无流定值和所述第一电流变化量的绝对值大于有流定值。

3.根据权利要求1所述的一种线路断线故障的保护方法，其特征在于，所述预设算法包括：富氏算法或半周积分算法。

4.一种线路断线故障的保护装置，其特征在于，包括：当前相电流获取模块、历史相电流获取模块、电流变化量计算模块、第一判断模块和断线保护模块；

所述当前相电流获取模块用于通过预设算法计算预设线路装置的每一相的第一预设有效电流；

所述历史相电流获取模块用于获取所述预设线路装置的每一相的第二预设有效电流；

所述电流变化量计算模块用于根据每一相的所述第一预设有效电流和每一相的所述第二预设有效电流获得每一相的电流变化量；

所述第一判断模块用于根据所有相的多个电流变化量进行第一预设条件判断；

所述断线保护模块用于当满足第一预设条件时，为所述预设线路装置启动断线保护；

还包括：第二断线保护模块，用于当满足第一预设条件时，计算预设线路装置的每一个线电流；

根据所有的线电流进行第二预设条件判断；

当满足第二预设条件时，为所述预设线路装置断线保护启动延时；

所述第二断线保护模块具体用于根据所有的线电流判断出最大的第一线电流；

判断所有的线电流是否满足所述第二预设条件，所述第二预设条件为：第一线电流大于有流定值；根据全部第一预设有效电流计算出的制动量，所述第一线电流大于所述制动量。

5.根据权利要求4所述的一种线路断线故障的保护装置，其特征在于，所述第一判断模块具体用于根据所有相的多个电流变化量判断出绝对值最大的第一电流变化量；

判断所述第一电流变化量是否满足所述第一预设条件，所述第一预设条件为：所述第一电流变化量小于零、所述第一电流变化量对应相的相电流小于无流定值和所述第一电流变化量的绝对值大于有流定值。

6.一种配电系统，其特征在于，包括：采用上述权利要求4或5任一项的一种线路断线故障的保护装置。

说明书

一种线路断线故障的保护方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及配电系统保护控制领域，尤其涉及一种线路断线故障的保护方法及装置。

背景技术

[0002] 配电系统中、变电站与配电站(开关站)、配电站与箱式变、配电房之间，用于输送电能的线路称为配电线路。由于机械外力、大风、雷击和老化等原因，会发生配电线路的单相、两相断线故障，影响电力系统的正常运行，带电线路落地也容易造成人身伤害。

[0003] 现有技术存在以下问题

[0004] 1、不能识别线路两相同时断线。

[0005] 2、中性点不接地系统，电压量采集的是母线电压或电压互感器采用VV接线时，负荷侧发生线路断线故障时，母线侧线电压依然对称，不能反映负荷侧线路断线故障时的电压特征，电压判据将不能正确识别线路断线故障。

[0006] 目前还没有能解决上述问题的技术方案。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种线路断线故障的保护方法及装置。

[0008] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

[0009] 一种线路断线故障的保护方法，包括：

[0010] S1，通过预设算法计算预设线路装置的每一相的第一预设有效电流；

[0011] S2，获取所述预设线路装置的每一相的第二预设有效电流；

[0012] S3，根据每一相的所述第一预设有效电流和每一相的所述第二预设有效电流获得每一相的电流变化量；

[0013] S4，根据所有相的多个电流变化量进行第一预设条件判断；

[0014] S5，当满足第一预设条件时，为所述预设线路装置启动断线保护。

[0015] 进一步地，还包括：

[0016] 当满足第一预设条件时，计算预设线路装置的每一个线电流；

[0017] 根据所有的线电流进行第二预设条件判断；

[0018] 当满足第二预设条件时，为所述预设线路装置断线保护启动延时。

[0019] 进一步地，所述S4具体包括：

[0020] 根据所有相的多个电流变化量判断出绝对值最大的第一电流变化量；

[0021] 判断所述第一电流变化量是否满足所述第一预设条件，所述第一预设条件为：所述第一电流变化量小于零、所述第一电流变化量对应相的相电流小于无流定值和所述第一电流变化量的绝对值大于有流定值。

[0022] 进一步地，所述根据所有的线电流进行第二预设条件判断具体包括：

[0023] 根据所有的线电流判断出最大的第一线电流；

[0024] 判断所有的线电流是否满足所述第二预设条件，所述第二预设条件为：第一线电流大于有流定值；根据全部第一预设有效电流计算出的制动量，所述第一线电流大于所述制动量。

[0025] 进一步地，所述预设算法包括：富氏算法或半周积分算法。

[0026] 本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

[0027] 一种线路断线故障的保护装置，包括：当前相电流获取模块、历史相电流获取模块、电流变化量计算模块、第一判断模块和断线保护模块；

[0028] 所述当前相电流获取模块用于通过预设算法计算预设线路装置的每一相的第一预设有效电流；

[0029] 所述历史相电流获取模块用于获取所述预设线路装置的每一相的第二预设有效电流；

[0030] 所述电流变化量计算模块用于根据每一相的所述第一预设有效电流和每一相的所述第二预设有效电流获得每一相的电流变化量；

[0031] 所述第一判断模块用于根据所有相的多个电流变化量进行第一预设条件判断；

[0032] 所述断线保护模块用于当满足第一预设条件时，为所述预设线路装置启动断线保护。

[0033] 进一步地，还包括：第二断线保护模块，用于当满足第一预设条件时，计算预设线路装置的每一个线电流；

[0034] 根据所有的线电流进行第二预设条件判断；

[0035] 当满足第二预设条件时，为所述预设线路装置断线保护启动延时。

[0036] 进一步地，所述第一判断模块具体用于根据所有相的多个电流变化量判断出绝对值最大的第一电流变化量；

[0037] 判断所述第一电流变化量是否满足所述第一预设条件，所述第一预设条件为：所述第一电流变化量小于零、所述第一电流变化量对应相的相电流小于无流定值和所述第一电流变化量的绝对值大于有流定值。

[0038] 进一步地，所述第二断线保护模块具体用于根据所有的线电流判断出最大的第一线电流；

[0039] 判断所有的线电流是否满足所述第二预设条件，所述第二预设条件为：第一线电流大于有流定值；根据全部第一预设有效电流计算出的制动量，所述第一线电流大于所述制动量。

[0040] 本发明的有益效果是：通过本方案能够正确识别线路正常运行状态及线路断线故障状态。

[0041] 本发明能够正确识别线路单相或两相断线故障。

[0042] 本发明仅采用电流量，不受系统电压互感器接线方式、电压互感器断线故障影响。

[0043] 本发明适用于中性点接地系统及中性点不接地系统。

[0044] 本发明适能够识别单相电流互感器断线故障。

[0045] 本发明附加的方面的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，或通过本发明实践了解到。

附图说明

[0046] 图1为本发明的实施例提供的一种线路断线故障的保护方法的流程示意图；

[0047] 图2为本发明的实施例提供的一种线路断线故障的保护装置的框图；

[0048] 图3为本发明的其他实施例提供的10kV配电系统电路示意图。

具体实施方式

[0049] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0050] 在某一实施例中：n＝2，T＝20ms，k0＝0.04，k1＝0.10，k2＝0.90，IN＝5A，延时取0.1秒。

[0051] 如图1所示，为本发明实施例提供的一种线路断线故障的保护方法，包括：

[0052] S1，通过预设算法计算预设线路装置的每一相的第一预设有效电流；

[0053] 需要说明的是，根据采集的预设线路装置的三相电流，根据三相电流采用富氏算法或半周积分算法计算各电流有效值：IA、IB、IC，即第一预设有效电流。

[0054] S2，获取所述预设线路装置的每一相的第二预设有效电流；需要说明的是，当前时刻t之前n周波时刻各相电流有效值：IA(nT)、IB(nT)、IC(nT)，即第二预设有效电流。

[0055] S3，根据每一相的所述第一预设有效电流和每一相的所述第二预设有效电流获得每一相的电流变化量；

[0056] 在某一实施例中，采用以下公式计算电流变化量：

[0057] ΔI＝I‑I(nT)，

[0058] 式中I代表当前时刻有效值，I(nT)代表距当前时刻n周波前时刻的有效值，T为每周波时间。

[0059] S4，根据所有相的多个电流变化量进行第一预设条件判断；

[0060] S5，当满足第一预设条件时，为所述预设线路装置启动断线保护；

[0061] 在某一实施例中，第一预设条件可以包括：满足断线保护动作方程组中2)、3)、4)的条件：

[0062] 其中断线保护动作方程组如下：

[0063]

[0064] 其中， 为三相电流有效值变化量最大值； 为三相电流有效值变化量最大值对应相的变化量；为三相电流有效值变化量最大值对应相当前电流有效值；代表A、B、C三相中的任一相；IN为配电线路的二次额定电流；k0为无流系数：0.01≤k0≤0.10；k1为有流系数：k0≤k1≤0.20；k2为制动系数：

[0065] 当 单相电流互感器断线故障时，断线保护动作；

[0066] 当 单相电流互感器断线故障时，断线保护不动作；

[0067] Iop为当前三个线电流 有效值中的最大值，作为动作量；

[0068] IA、IB、IC分别为A、B、C相当前电流有效值，(IA+IB+IC)作为制动量[0069] 当电流变化量满足方程式中2)、3)、4)的条件时，即满足第一预设条件，则断线保护启动。

[0070] 断线保护启动后，计算式5)、式6)、式7)，当式6)、式7)均满足时，即第二预设条件满足，启动断线保护延时，延时满足，断线保护动作

[0071] 配电系统中，各检测到断线故障的装置，依据装置中配置的系统的网络拓扑关系、收到的其他检测到断线故障的装置的信息，识别出断线故障发生点，故障点两端的装置动作分闸。其他装置不分闸，完成故障切除及隔离。

[0072] 优选地，在上述任意实施例中，还包括：

[0073] 当满足第一预设条件时，计算预设线路装置的每一个线电流；

[0074] 根据所有的线电流进行第二预设条件判断；

[0075] 当满足第二预设条件时，为所述预设线路装置断线保护启动延时。

[0076] 优选地，在上述任意实施例中，所述S4具体包括：

[0077] 根据所有相的多个电流变化量判断出绝对值最大的第一电流变化量；

[0078] 判断所述第一电流变化量是否满足所述第一预设条件，所述第一预设条件为：所述第一电流变化量小于零、所述第一电流变化量对应相的相电流小于无流定值和所述第一电流变化量的绝对值大于有流定值。

[0079] 优选地，在上述任意实施例中，所述根据所有的线电流进行第二预设条件判断具体包括：

[0080] 根据所有的线电流判断出最大的第一线电流；

[0081] 判断所有的线电流是否满足所述第二预设条件，所述第二预设条件为：第一线电流大于有流定值；根据全部第一预设有效电流计算出的制动量，所述第一线电流大于所述制动量。

[0082] 优选地，在上述任意实施例中，所述预设算法包括：富氏算法或半周积分算法。

[0083] 在另一实施例中，断线故障保护方法可以包括：

[0084] 步骤11、断线保护装置采集线路L1或L2的三相电流量。

[0085] 步骤12、采用半周积分或富氏算法计算采集量的有效值，分别计算采集的当前三相电流有效值：IA、IB、IC。当前时刻t之前n周波时刻三相电流有效值：IA(nT)、IB(nT)、IC(nT)。

[0086] 步骤13、采用ΔI＝I‑I(nT)，分别计算各相电流的变化量，选出绝对值最大的。

[0087]

[0088] 步骤14、判别变化量绝对值最大的变化量是否小于零

[0089] 步骤15、判别变化量绝对值最大相的相电流 是否小于无流定值

[0090] 步骤16、判别变化量绝对值最大相是否大于有流定值

[0091] 步骤17、步骤14～步骤16均满足条件时，进行下述各步骤计算及判别，当步骤14～步骤16任一不满足条件时，返回到步骤11。

[0092] 计算三个线电流IAB、IBC、ICA的有效值，并选出最大线电流值Iop，[0093] 为计算的三个线电流，

[0094] 分别为A、B、C相电流的相量，

[0095]

[0096] 步骤18、判别线电流最大值Iop是否大于有流定值k1IN。Iop≥k1IN。

[0097] 步骤19、计算k2(IA+IB+IC)，判别线电流最大值Iop是否大于k2(IA+IB+IC)。Iop≥k2(IA+IB+IC)。

[0098] 步骤20：步骤18～步骤19均满足条件时，启动断线保护延时，延时满足时断线保护动作。

[0099] 当步骤18～步骤19任一不满足条件时，返回到步骤11。

[0100] 在另一实施例中，如图3所示，10kV配电系统系统图，系统为中性点不接地系统，L1线路、L2线路均配置本发明的装置。

[0101] 设定L1、L2线路额定电流为IN＝5A，正常运行时，各相负荷电流为0.4In＝2A。

[0102] L1线路正常运行，L2线路正常运行期间发生A相断线不接地故障(B相、C相类似处理)。

[0103] 不接地系统，假定系统等效正序、负序阻抗相等，零序阻抗无穷大。线路发生单相断线故障，各相电流特征：

[0104] 故障相电流变为0，两非故障相电流大小相等，为故障前相电流的 方向相反。

[0105] 1)L1线路正常运行，L1线路装置中：

[0106] 当前各相电流有效值：IA＝IB＝IC＝2A。

[0107] 当前时刻t之前2周波时刻各相电流有效值IA(nT)＝IB(nT)＝IC(nT)＝2A。

[0108] 各相电流的变化量均为0， 绝对值最大的

[0109] 不满足断线保护动作方程的式2)～4)。

[0110] L1线路装置不启动断线故障判断。

[0111] 2)L2线路A相发生断线，L2装置中：

[0112] 断线前，各相电流有效值：IA(nT)＝IB(nT)＝IC(nT)＝2A。

[0113] 断线后，各相电流有效值：IA＝0、

[0114] 变化量最大值相

[0115] 满足式2)。

[0116] 满足式3)。

[0117] 满足式4)。

[0118] 式2)～式4)满足，L2线路装置断线保护启动。

[0119]

[0120]

[0121] Iop＞0.5；(k1IN＝0.5)，满足式6)。

[0122] Iop＞k2(IA+IB+IC)，满足式7)。

[0123] 式6)～式7)满足，L2线路装置断线保护延时启动。延时到时，L2线路装置断线保护动作。

[0124] 在某一实施例中，如图2所示，一种线路断线故障的保护装置，包括：当前相电流获取模块1101、历史相电流获取模块1102、电流变化量计算模块1103、第一判断模块1104和断线保护模块1105；

[0125] 所述当前相电流获取模块1101用于通过预设算法计算预设线路装置的每一相的第一预设有效电流；

[0126] 所述历史相电流获取模块1102用于获取所述预设线路装置的每一相的第二预设有效电流；

[0127] 所述电流变化量计算模块1103用于根据每一相的所述第一预设有效电流和每一相的所述第二预设有效电流获得每一相的电流变化量；

[0128] 所述第一判断模块1104用于根据所有相的多个电流变化量进行第一预设条件判断；

[0129] 所述断线保护模块1105用于当满足第一预设条件时，为所述预设线路装置启动断线保护。

[0130] 优选地，在上述任意实施例中，还包括：第二断线保护模块，用于当满足第一预设条件时，计算预设线路装置的每一个线电流；

[0131] 根据所有的线电流进行第二预设条件判断；

[0132] 当满足第二预设条件时，为所述预设线路装置启动延时断线保护。

[0133] 优选地，在上述任意实施例中，所述第一判断模块1104具体用于

[0134] 根据所有相的多个电流变化量判断出绝对值最大的第一电流变化量；

[0135] 判断所述第一电流变化量是否满足所述第一预设条件，所述第一预设条件为：所述第一电流变化量的小于零、所述第一电流变化量对应相的相电流小于无流定值和所述第一电流变化量的绝对值大于有流定值。优选地，在上述任意实施例中，所述第二断线保护模块具体用于根据所有的线电流判断出最大的第一线电流；

[0136] 判断所有的线电流是否满足所述第二预设条件，所述第二预设条件为：第一线电流大于有流定值；根据全部第一预设有效电流计算出的制动量，所述第一线电流大于所述制动量。

[0137] 在另一实施例中，一种配电系统，包括：采用上述任一实施例的一种线路断线故障的保护装置。

[0138] 可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

[0139] 需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。

[0140] 读者应理解，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或者特点包含于本发明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针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征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。

[0141] 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，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，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，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。

[0142] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。