本發(fā)明涉及配電網(wǎng)單相斷線故障識別技術(shù)，更具體地說，涉及一種配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法、一種基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)，以及一種基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法。
背景技術(shù)：
：國內(nèi)中壓配電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓等級一般為10kv或35kv，采用中性點不接地或小電流接地的三相三線制系統(tǒng)。配電網(wǎng)線路的故障類型中，單相斷線占有較大的比例，然而，安裝于配電線路上的繼電保護(hù)裝置一般為過流、短路裝置。在配電變壓器的高壓側(cè)，通常采用跌落式熔斷器經(jīng)隔離開關(guān)方式接入配電網(wǎng)，然而，跌落式熔斷器、隔離開關(guān)本體及其引接線的故障常常成為導(dǎo)致配電變壓器缺相運行的主要原因。部分供電企業(yè)也使用分界開關(guān)來實現(xiàn)用戶側(cè)單相接地和短路故障類型的隔離保護(hù)，也沒有具備識別電網(wǎng)側(cè)的單相斷線故障功能。文獻(xiàn)《配電網(wǎng)單相斷線故障線電壓分析及定位仿真》(中國電機(jī)工程學(xué)會2015年年會論文集)提出了利用三相線電壓相量特征識別單相斷線故障的方法，能夠準(zhǔn)確識別該類故障，其核心方法是：“在10kv中性點不接地或小電流接地的配電線路的任意一處測量三相線電壓，如果測量的三相線電壓滿足矢量和為0，三相線電壓相量之中電壓最大的一相電壓相量旋轉(zhuǎn)180°為基準(zhǔn)，如果其它兩相線電壓相量與基準(zhǔn)之間的夾角分別滿足小于±30.5980°，則測量點的靠近電源側(cè)線路發(fā)生單相斷線，斷線相為線電壓最大相的超前相。”但上述文獻(xiàn)公開的方法的局限性在于：需要所采用的故障識別裝置設(shè)備必須能夠在配電線路上同時采集三相線電壓相量數(shù)據(jù)作為單相斷線故障識別判據(jù)。配電線路中，從母線到線路干線、支線末端，以及電力用戶用電設(shè)備的產(chǎn)權(quán)分界點附近，安裝了大量具有很高精度的電壓傳感器――即電能表。電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的建立，使各電能表都具備了直接或間接與遠(yuǎn)程主站數(shù)據(jù)通信的能力。如果能利用該類型裝置實現(xiàn)所取得的電壓數(shù)據(jù)，再采用上述文獻(xiàn)公開的方法，就能識別出配電線路的單相斷線故障及配電變壓器缺相故障。然而，現(xiàn)有技術(shù)的電能計量裝置無法直接利用上述文獻(xiàn)公開的方法直接實現(xiàn)單相斷線判斷，其原因是：1、高供高計的三相三線制電能測量屬二元件測量裝置，只能測量兩相的線電壓，上述文獻(xiàn)公開的方法所述判據(jù)需要三個線電壓相量數(shù)據(jù)，無法直接利用所述的判定方法；2、高供低計的三相四線制電能計量裝置經(jīng)過配電變壓器高壓到低壓變換，在低壓側(cè)的電壓幅值、相位已發(fā)生變化，所測得的電壓幅值、相位角數(shù)據(jù)精度能否滿足應(yīng)用于高壓側(cè)電壓保護(hù)或高壓線路故障判定的問題，也未有任何現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行公開。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠識別配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障(或缺相供電)的方法，以及基于該方法的基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)、基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，包括：測量配電線路的兩相線電壓數(shù)據(jù)，計算第三相線電壓數(shù)據(jù)，根據(jù)測量點的三相線電壓相量，比較其有效值大小，比較線電壓最大相與其超前相、滯后相之間相位夾角關(guān)系，判定識別測量點所處位置是否發(fā)生單相斷線故障，進(jìn)而判定識別電源側(cè)單相斷線故障；測量接入配電網(wǎng)的配電變壓器低壓側(cè)三相相電壓相量數(shù)據(jù)，計算其對應(yīng)的高壓側(cè)三相線電壓相量數(shù)據(jù)，根據(jù)計算所得的三相線電壓相量，比較其有效值大小，比較線電壓最大相與其超前相、滯后相之間相位夾角關(guān)系，判定識別測量點所處位置是否發(fā)生單相斷線故障，進(jìn)而判定識別配電變壓器高壓側(cè)線路的單相斷線故障。作為優(yōu)選，判定識別電源側(cè)單相斷線故障中，在計算第三相線電壓數(shù)據(jù)的約束條件是：測量的配電線路的兩相線電壓數(shù)據(jù)的有效值大于零。作為優(yōu)選，設(shè)在故障點前測量的兩相線電壓數(shù)據(jù)為第三相的線電壓為在故障點后測量的兩相線電壓數(shù)據(jù)為第三相的線電壓為則，作為優(yōu)選，在額定負(fù)載范圍內(nèi)，接線組別為dyn11或yyn0的配電變壓器，設(shè)高壓側(cè)的線電壓與低壓側(cè)的相電壓之間的相量為代數(shù)線性關(guān)系，如果其換算后的高壓側(cè)的線電壓相量數(shù)據(jù)滿足作為識別高壓側(cè)是否發(fā)生單相斷線故障的依據(jù)，則將所述的配電變壓器作為電壓互感器。作為優(yōu)選，接線組別為dyn11的配電變壓器，高壓側(cè)與低壓側(cè)的各相電壓相量關(guān)系為：其中，n為高低壓變比。作為優(yōu)選，接線組別為yyn0的配電變壓器，高壓側(cè)與低壓側(cè)的各相電壓相量關(guān)系為：其中，n為高低壓變比。一種基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)，包括電壓互感器、二元件線電能測量裝置、配電變壓器、配電變壓器所屬的低壓三相四線制電能測量裝置，以及通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程主機(jī)；二元件線電能測量裝置安裝于中性點不接地或小電流接地(小電流接地系統(tǒng)在電力領(lǐng)域是個確定的范圍，指的是電網(wǎng)系統(tǒng)的中性點是經(jīng)過高、中電阻或消弧線圈接地的系統(tǒng)。)的配電網(wǎng)線路中，分布于配電網(wǎng)的各受電點，用于計量一段線路或高壓設(shè)備的供電電量，低壓三相四線制電能測量裝置安裝于配電變壓器的低壓側(cè)出線處，用于計量配電變壓器輸出的電能；基于所述的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，二元件線電能測量裝置與低壓三相四線制電能測量裝置分別測量配電線路的兩相線電壓數(shù)據(jù)與接入配電網(wǎng)的配電變壓器低壓側(cè)三相相電壓數(shù)據(jù)，通過通信系統(tǒng)發(fā)送至遠(yuǎn)程主機(jī)，遠(yuǎn)程主機(jī)進(jìn)行電源側(cè)單相斷線故障、配電變壓器高壓側(cè)線路的單相斷線故障，實現(xiàn)配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別。作為優(yōu)選，二元件線電能測量裝置的電能計量方式為高供高計，低壓三相四線制電能測量裝置的電能計量方式為高供低計。作為優(yōu)選，通信系統(tǒng)采用已有的電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的通信系統(tǒng)；所述的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法在電力用戶用電信息采集系統(tǒng)進(jìn)行。一種基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，基于所述的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)進(jìn)行實現(xiàn)，具體步驟如下：1)將采集到的同一時刻的兩相線電壓數(shù)據(jù)、三相相電壓數(shù)據(jù)依次賦值給復(fù)變量u、v、w；2)對u、v、w的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗，如果三項數(shù)據(jù)中至少有兩項數(shù)據(jù)的幅值等于零，則輸出無效信息，結(jié)束故障識別；反之，則數(shù)據(jù)有效，進(jìn)行步驟3)；3)二元件線電能測量裝置與低壓三相四線制電能測量裝置分別根據(jù)電能計量方式或配電變壓器的接線組別，采用對應(yīng)的計算方式，分別得到對應(yīng)的測量點所在位置的三相線電壓；4)二元件線電能測量裝置與低壓三相四線制電能測量裝置分別執(zhí)行單相斷線判斷進(jìn)程，比較三相線電壓相量之間的幅值和相位角關(guān)系，判斷測量點所在位置的高壓線路是否發(fā)生單相斷線故障；5)如果判定發(fā)生單相斷線故障，則將故障信息上傳到遠(yuǎn)程主站，由遠(yuǎn)程主站進(jìn)行故障點定位。一種基于所述的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，基于所述的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)進(jìn)行實現(xiàn)，具體步驟如下：1)電能計量裝置定時采集的同一時刻的兩相線電壓數(shù)據(jù)、三相相電壓數(shù)據(jù)，并定時將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程主站；2)遠(yuǎn)程主站將接收兩相線電壓數(shù)據(jù)、三相相電壓數(shù)據(jù)依次賦值給復(fù)變量u、v、w，并對u、v、w的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗，如果三項數(shù)據(jù)中至少有兩項數(shù)據(jù)的幅值等于零，則輸出無效信息，結(jié)束故障識別；反之，則數(shù)據(jù)有效，進(jìn)行步驟3)；3)遠(yuǎn)程主站根據(jù)計量裝置的類型，二元件線電能計量裝置與低壓三相四線制電能計量裝置分別根據(jù)電能計量方式或配電變壓器的接線組別，采用對應(yīng)的計算方式，分別得到對應(yīng)的測量點所在位置的三相線電壓；4)遠(yuǎn)程主站執(zhí)行單相斷線判斷程序，比較三相線電壓相量之間的幅值和相位角關(guān)系，判斷測量點所在位置的高壓線路是否發(fā)生單相斷線故障；5)遠(yuǎn)程主站輸出單相斷線故障判定信息。本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明所述的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，能夠判定識別電源側(cè)單相斷線故障、配電變壓器高壓側(cè)線路的單相斷線故障，進(jìn)而實現(xiàn)對配電網(wǎng)單相斷線故障識別的全網(wǎng)覆蓋。而且只需測量配電線路的兩相線電壓數(shù)據(jù)，即可實現(xiàn)對電源側(cè)單相斷線故障的判定識別。常用的接線組別為dyn11或yyn0的10kv配電變壓器，其低壓側(cè)的相電壓相量與高壓側(cè)的線電壓相量之間的關(guān)系可近似為代數(shù)線性關(guān)系，無論其處于空載還是滿載狀態(tài)，低壓側(cè)輸出端所測量的電壓相量數(shù)據(jù)的精度均能夠滿足電壓保護(hù)的需求，因此可以將其視為一種特殊類型的電壓互感器，其二次側(cè)所測得的電壓相量測量數(shù)據(jù)可用于判斷一次側(cè)是否有單相斷線故障的依據(jù)。本發(fā)明所述的基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)與方法，利用高供高計的二元件電能計量裝置所測量的兩相線電壓相量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對10kv配電線路單相斷線故障的識別功能；利用高供低計三相四線制電能計量裝置所測量的三相相電壓相量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對10kv配電線路單相斷線故障的識別功能。通過大量安裝具有單相斷線故障識別功能的電能計量裝置，由電能計量裝置將電壓相量數(shù)據(jù)及單相斷線判定結(jié)果上傳到遠(yuǎn)程主站進(jìn)行分析，通過其安裝位置的相對關(guān)系，可以定位出10kv配電網(wǎng)單相斷線故障區(qū)間。附圖說明圖1是三相三線制電表接線示意圖；圖2是三相交流單相斷線電路圖；圖3a是變壓器等效電路圖；圖3b是變壓器等效電路簡化圖；圖3c是忽略勵磁支路的變壓器等效電路圖；圖4是本發(fā)明所述的系統(tǒng)原理框圖；圖5是單相斷線故障判斷流程圖；圖6是配網(wǎng)示意圖；圖7是仿真模型圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，一種基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)，以及一種基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法；用于實現(xiàn)對配電網(wǎng)單相斷線故障識別的全網(wǎng)覆蓋，并進(jìn)行故障點定位。所述的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，包括：測量配電線路的兩相線電壓數(shù)據(jù)，計算第三相線電壓數(shù)據(jù)，根據(jù)測量點的三相線電壓相量，比較其有效值大小，比較線電壓最大相與其超前相、滯后相之間相位夾角關(guān)系，判定識別測量點所處位置是否發(fā)生單相斷線故障，進(jìn)而判定識別電源側(cè)單相斷線故障；測量接入配電網(wǎng)的配電變壓器低壓側(cè)三相相電壓相量數(shù)據(jù)，計算其對應(yīng)的高壓側(cè)三相線電壓相量數(shù)據(jù)，根據(jù)計算所得的三相線電壓相量，比較其有效值大小，比較線電壓最大相與其超前相、滯后相之間相位夾角關(guān)系，判定識別測量點所處位置是否發(fā)生單相斷線故障，進(jìn)而判定識別配電變壓器高壓側(cè)線路的單相斷線故障。實施于中性點不接地系統(tǒng)的10kv配電線路中，利用二元件線電能計量裝置(如：三相三線制電表或負(fù)控終端)實現(xiàn)對配電網(wǎng)單相斷線故障識別。常見的電能計量系統(tǒng)的接線方式如圖1所示，包括兩個電壓互感器(pt1、pt2)、兩個電流互感器(ct1、ct2)、兩個電能測量單元。其中，電壓互感器采用v-v接線方式，電壓變比為10000/100。由于三相三線制電表內(nèi)部僅包含兩個電壓測量元件，只能測量兩個不同相的線電壓相量(設(shè)所測的線電壓為)，缺少了線電壓相量顯然無法滿足
背景技術(shù)：
所述的文獻(xiàn)的結(jié)論的計算條件。但通過已知條件的計算，可以推算出第三項線電壓相量，以滿足單相斷線計算條件的要求。如圖2所示，在三相交流電路中，包含三相負(fù)載za、zb、zc，設(shè)b相負(fù)載電路斷線，在斷點前，三相三線制電表ab、bc兩個電壓測量元件所測得線電壓相量為在斷點后，所測得線電壓相量為為計算斷點之前和之后的第三項線電壓推導(dǎo)計算可得：即，設(shè)在故障點前測量的兩相線電壓數(shù)據(jù)為第三相的線電壓為在故障點后測量的兩相線電壓數(shù)據(jù)為第三相的線電壓為則，通過上述計算，可獲得線電壓在此基礎(chǔ)上，根據(jù)測量點的三相線電壓相量，比較其有效值大小，比較線電壓最大相與其超前相、滯后相之間相位夾角關(guān)系，判定識別測量點所處位置是否發(fā)生單相斷線故障，進(jìn)而判定識別電源側(cè)單相斷線故障。在10kv配電網(wǎng)中，為測量線電壓，必須經(jīng)電壓互感器pt進(jìn)行降壓才能夠測量，由于pt采用v-v接線方式，當(dāng)pt一次側(cè)或二次側(cè)開路時，因此測量裝置所測得對應(yīng)線電壓有效值為零，則不成立。另外，當(dāng)配電有兩條及以上導(dǎo)線斷線時，在斷線點后側(cè)，測量裝置所測得對兩項線電壓有效值為零，也不成立。因此，在計算第三項線電壓時，應(yīng)附加上測量回路完整性約束前提條件，即pt所測得的兩項線電壓有效值均應(yīng)大于零，表示為：uab＞0且ubc＞0；或者uab＞0且ubc＞0。利用低壓三相四線制電能計量裝置(如：三相四線制電表或配變終端)實現(xiàn)對配電網(wǎng)單相斷線故障識別。在通常應(yīng)用中，三相四線制電表安裝于配電變壓器低壓側(cè)，所測量的電壓為低壓側(cè)的三相相電壓數(shù)據(jù)。以下簡要論述接線組別為dyn11和yyn0兩種常用的10kv配電變壓器高壓側(cè)缺少一相電源時，低壓側(cè)三相相電壓的情況。在理想情況下，如果配電變壓器高壓側(cè)的接線組別為dyn11，當(dāng)配電變壓器空載時，高壓側(cè)發(fā)生a相斷線故障，設(shè)低壓側(cè)測量的三相相電壓有效值數(shù)據(jù)為uan、ubn、ucn，則，ubn＝un，uan＝ucn＝0.5un，其中，un為低壓側(cè)額定相電壓。如果配電變壓器高壓側(cè)的接線組別為yyn0，當(dāng)配電變壓器空載時，設(shè)低壓側(cè)測量的三相相電壓數(shù)據(jù)為uan、ubn、ucn，則，uan＝0，其中，un為低壓側(cè)額定相電壓。然而，在實際應(yīng)用中，由于制造工藝精度的影響，三相變壓器的勵磁阻抗并不一致，導(dǎo)致10kv配變?nèi)毕嗫蛰d運行時,實測的三相電壓數(shù)據(jù)與理論值有較大的差異。因此，即使是通過比較低壓側(cè)三相相電壓有效值與額定相電壓有效值之間大小關(guān)系的方法，也只能在低壓線路三相負(fù)載阻抗一致、配變的高低壓側(cè)電壓接近額定電壓等情況下的理想狀態(tài)，才能較準(zhǔn)確地識別。另外，當(dāng)配電變壓器接線組別為yyn0時，低壓三相負(fù)載不均衡導(dǎo)致中性點偏移明顯，采用相電壓有效值法作為判定配變斷相判定的直接依據(jù)，極易出現(xiàn)故障誤判。以下對將配電變壓器低壓側(cè)所測量的各相電壓相量數(shù)據(jù)作為10kv線路單相斷線的可行性進(jìn)行說明。1、物理模型分析從本質(zhì)上來說，無論是配電變壓器或電壓互感器(pt)，均屬鐵心變壓器，都由兩個或多個繞組組成，通過高導(dǎo)磁材料(一般為鐵或鐵磁材料)使繞組磁通高效耦合，實現(xiàn)電壓或電流的變換。在10kv小電流接地系統(tǒng)中，配電變壓器以及計量用pt一般均可視為兩繞組鐵心變壓器，其單相等效電路如圖3a、圖3b所示。圖中，r1、x1分別為一次側(cè)繞組電阻、漏電抗，r2、x2分別為二次側(cè)繞組的電阻、漏電抗，r’2、x’2分別為二次側(cè)繞組折算到一次側(cè)的電阻、漏電抗，rm、xm分別為變壓器的磁化電阻和磁化電抗，z為折算到二次側(cè)的負(fù)載阻抗(對于配電變壓器，負(fù)載阻抗可變，對于pt，負(fù)載阻抗可變?yōu)楹愣〝?shù)值)，z’為二次側(cè)繞組折算到一次側(cè)的可變負(fù)載阻抗。設(shè)輸入電壓為un，i1為一次側(cè)電流，im為勵磁電流，i2為二次側(cè)電流，i2’為折算到一次側(cè)的電流。從原理上來說，配電變壓器與電壓互感器(pt)作為是等效的，可將配電變壓器視為一種具有三個電壓變換元件的特殊pt。二元件線電能計量裝置所使用的pt一般采用v-v接線方式，用于測量10kv線電壓，一次側(cè)電壓額定值為10000v，二次側(cè)額定值為100v，計量pt的精度極高，其精度等級通常0.2或0.5級。因此，10kv計量pt的測量誤差極小，所測量的一、二次線電壓相量的關(guān)系為可表示為：即一、二次電壓變比為n＝100，線電壓相位角相同。則，實際應(yīng)用中，配電變壓器的接線組別一般有dyn11和yyn0兩種，一次側(cè)線電壓額定值為10000v，二次側(cè)線電壓額定值為400v。由于配電變壓器二次側(cè)一般采用三相四線制電能計量裝置，所測量的電壓為相電壓。因此，必須分別分析dyn11和yyn0兩種配電變壓器二次側(cè)相電壓相量與一次側(cè)線電壓相量的之間關(guān)系。配電變壓器的高壓側(cè)額定線電壓u1n＝10000v、低壓側(cè)額定線電壓u2n＝400v高低壓變比從dyn11配電變壓器結(jié)構(gòu)上來看，一次繞組的高壓側(cè)線電壓與二次繞組的低壓側(cè)相電壓磁通高效耦合在相同的鐵心柱上，因此，其電壓變換同相位對應(yīng)關(guān)系為：高壓側(cè)線電壓uab對應(yīng)低壓側(cè)相電壓uan、ubc對應(yīng)ubn、uca對應(yīng)ucn。在忽略配電變壓器本身阻抗因素的理想狀態(tài)下，接線組別為dyn11的配電變壓器的一次側(cè)ab線電壓與二次側(cè)an相電壓相量的關(guān)系為可表示為：則高低壓側(cè)的各相電壓相量關(guān)系為：其中，n為高低壓變比。即，高壓側(cè)與低壓側(cè)的各相電壓相量關(guān)系為：從yyn0配電變壓器結(jié)構(gòu)上來看，一次繞組的高壓側(cè)相電壓與二次繞組的低壓側(cè)相電壓磁通高效耦合在相同的鐵心柱上，因此，其電壓變換對應(yīng)關(guān)系為：高壓側(cè)相電壓uan對應(yīng)低壓側(cè)相電壓uan、ubn對應(yīng)ubn、ucn對應(yīng)ucn。低壓側(cè)的相電壓對應(yīng)的是高壓側(cè)的相電壓，可通過計算得出高壓側(cè)的線電壓相量與低壓側(cè)相電壓相量之間的關(guān)系。低壓側(cè)線電壓與相電壓相量的關(guān)系為：則可推導(dǎo)出，在忽略配電變壓器本身阻抗因素的理想狀態(tài)下，接線組別為yyn0的配電變壓器的一次側(cè)線電壓與二次側(cè)相電壓相量的關(guān)系為可表示為：其中，n為高低壓變比。即，2、精度問題由于pt內(nèi)部存在的勵磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致電壓測量結(jié)果的誤差，包括電壓有效值誤差(也稱比差)和相位角誤差(也稱角差)。如前所述，10kv計量用pt的精度極高，其比差及角差都很小，完全可以滿足測量和判斷10kv配電線路單相斷線的精度要求。然而，關(guān)于將10kv配電變壓器視為pt，通過三相四線制電能計量裝置測量的電壓相量的數(shù)據(jù)來判斷高壓側(cè)單相斷線故障，其數(shù)據(jù)精度能否滿足要求，說明如下：如圖3b所示的配電變壓器的單相等效電路，由于電力變壓器的勵磁阻抗很大，空載電流相對于額定電流很小，為便于分析，可進(jìn)一步將電路中勵磁支路忽略，配電變壓器的單相等效電路圖，如圖3c所示。由于i1≈i2，于是可得出如下方程：其中，為歸算到一次側(cè)的二次側(cè)電壓，為一次側(cè)電壓，zeq變壓器等效內(nèi)阻抗，為歸算到一次側(cè)的二次側(cè)負(fù)載電流。當(dāng)一次側(cè)輸入電壓為額定電壓時，當(dāng)二次側(cè)負(fù)載由空載逐漸增大到額定負(fù)載時，二次側(cè)電流i2數(shù)值也將由0上升到額定電流值，由于一、二次繞組阻抗和漏電抗的存在，導(dǎo)致漏阻抗壓降逐漸增大的分壓效應(yīng)，二次側(cè)輸出的電壓值逐漸減小，并且，相對于空載，二次側(cè)輸出的電壓相位角的滯后角度也逐漸增大?？梢?，負(fù)載阻抗的大小是是影響配電變壓器電壓轉(zhuǎn)換精度的最主要因素，并且負(fù)載越大，二次側(cè)電壓的負(fù)偏差越大、滯后角度也越大。以型號為s11-200kva、接線組為dyn11的配電變壓器為例，當(dāng)其輸入電壓為10kv且空載時，根據(jù)其銘牌參數(shù)，可計算得其二次側(cè)空載時相電壓約為u0＝230.9v，相位角與一次側(cè)對應(yīng)的線電壓相位差約為0°。當(dāng)配電變壓器滿載(功率因數(shù)為0.8)時，二次側(cè)電壓為uf＝223.4v，滿載時的電壓相位角相對于空載時的電壓相位角滯后約1.24°。于是，可得該變壓器的電壓調(diào)整率為δu＝3.2％，滿載相位偏移角α＝-1.24°。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，精度級別為6p級保護(hù)用電壓互感器，其電壓誤差(比差)限值為±6％，相位差(角差)限值為±4°，計算滿載時變壓器的δu及α數(shù)值均分別小于6p級保護(hù)用電壓互感器的比差和角差。因此，將配電變壓器視為一臺電壓互感器，其電壓相量的變換精度可以滿足電壓保護(hù)的要求。可見，常用的接線組別為dyn11或yyn0的10kv配電變壓器，其低壓側(cè)的相電壓相量與高壓側(cè)的線電壓相量之間分別存在固定的數(shù)學(xué)變換關(guān)系，無論其處于空載還是滿載狀態(tài)，低壓側(cè)輸出端所測量的電壓相量數(shù)據(jù)的精度均能夠滿足電壓保護(hù)的需求，因此可以將其視為一種特殊類型的電壓互感器，其二次側(cè)所測得的電壓相量測量數(shù)據(jù)可用于判斷一次側(cè)是否有單相斷線故障的依據(jù)。本發(fā)明還提供一種基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)，如圖4所示，包括電壓互感器、二元件線電能計量裝置(如三相三線制電能計量裝置)、配電變壓器、配電變壓器所屬的低壓三相四線制電能計量裝置，以及通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程主機(jī)；二元件線電能計量裝置安裝于中性點不接地或小電流接地(小電流接地系統(tǒng)在電力領(lǐng)域是個確定的范圍，指的是電網(wǎng)系統(tǒng)的中性點是經(jīng)過高、中電阻或消弧線圈接地的系統(tǒng)。)的配電網(wǎng)線路中，分布于配電網(wǎng)的各受電點，用于計量一段線路或高壓設(shè)備的供電電量，低壓三相四線制電能計量裝置安裝于配電變壓器的低壓側(cè)出線處，用于計量配電變壓器輸出的電能；所述的三相三線制電能計量裝置和三相四線制電能計量裝置，是一種具有微型處理器的智能電能計量裝置，通過在其微型處理器系統(tǒng)軟件中增加配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法的程序，通過對所測量的電壓相量數(shù)據(jù)的計算、處理和判斷，從而推斷出其所接10kv配電網(wǎng)是否出現(xiàn)單相斷線故障?；谒龅呐潆娋W(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，二元件線電能計量裝置與低壓三相四線制電能計量裝置分別測量配電線路的兩相線電壓數(shù)據(jù)與接入配電網(wǎng)的配電變壓器低壓側(cè)三相相電壓數(shù)據(jù)，通過通信系統(tǒng)發(fā)送至遠(yuǎn)程主機(jī)，遠(yuǎn)程主機(jī)進(jìn)行電源側(cè)單相斷線故障、配電變壓器高壓側(cè)線路的單相斷線故障，實現(xiàn)配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別。本實施例中，所述的配電變壓器，是接線組別為dyn11或yyn0的10/0.4kv配電變壓器，本發(fā)明所述的系統(tǒng)中，被視為一種特殊類型的電壓互感器。所述的通信系統(tǒng)，是負(fù)責(zé)主站與各電能計量裝置之間進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)，實現(xiàn)涉及配電線路單相斷線故障識別的參數(shù)、數(shù)據(jù)、信息的數(shù)據(jù)交互。可以采用已有的電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的通信系統(tǒng)作為實現(xiàn)配電線路單相斷線故障識別的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可以將電能計量裝置的配電線路單相斷線故障識別功能直接集成到電力用戶用電信息采集系統(tǒng)中。所述的基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)可實施于其他應(yīng)用場合，如，還可以集成到配電故障信息定位系統(tǒng)，也可以建立一個專用的系統(tǒng)。具體實施方式的選擇，可需要具體實施需求而確定。二元件線電能計量裝置的電能計量方式為高供高計，低壓三相四線制電能計量裝置的電能計量方式為高供低計。本發(fā)明還提供一種基于電能計量裝置的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別方法，基于所述的配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別系統(tǒng)進(jìn)行實現(xiàn)，通過更換或程序升級更新方式，將配電網(wǎng)中已有的公用變或?qū)Ｓ米冸娔苡嬃垦b置(包括電能表、負(fù)荷管理終端、配變監(jiān)控終端或集中器)改造為具有配電線路單相斷線故障識別功能的電能計量裝置，并根據(jù)其計量方式(高供高計或高供低計)、配變接線組別(dyn11或yyn0)參數(shù)預(yù)先輸入到計量裝置的內(nèi)部存儲器中。具體步驟如下：1)將采集到的同一時刻的兩相線電壓數(shù)據(jù)、三相相電壓數(shù)據(jù)依次賦值給復(fù)變量u、v、w；2)對u、v、w的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗，如果三項數(shù)據(jù)中至少有兩項數(shù)據(jù)的幅值等于零，則輸出無效信息，結(jié)束故障識別；反之，則數(shù)據(jù)有效，進(jìn)行步驟3)；3)二元件線電能計量裝置與低壓三相四線制電能計量裝置分別根據(jù)電能計量方式或配電變壓器的接線組別，采用對應(yīng)的計算方式，分別得到對應(yīng)的測量點所在位置的三相線電壓；4)二元件線電能計量裝置與低壓三相四線制電能計量裝置分別執(zhí)行單相斷線判斷進(jìn)程，比較三相線電壓相量之間的幅值和相位角關(guān)系，判斷測量點所在位置的高壓線路是否發(fā)生單相斷線故障；5)如果判定發(fā)生單相斷線故障，則將故障信息上傳到遠(yuǎn)程主站，由遠(yuǎn)程主站進(jìn)行故障點定位。將所述的方法簡化成邏輯流程，如圖5所示，具體如下：(1)將采集到的同一時刻三相(或兩相)電壓相量數(shù)據(jù)依次賦值給復(fù)變量u、v、w。(2)對u、v、w的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗，如果三項數(shù)據(jù)中至少有兩項數(shù)據(jù)的幅值(即電壓有效值)等于零，則輸出“所采集的電壓相量無效”提示信息。反之，則數(shù)據(jù)有效，進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。(3)根據(jù)計量方式及配變接線組別，采取不同的計算方式，計算出測量點所在位置的高壓線路三相線電壓。計算公式如下：1)高供高計(三相三線制)，按照下列公式計算出折算到高壓側(cè)的三相線電壓相量：式中，n＝100。2)高供低計(三相四線制)、接線組別dyn11，按照下列公式計算出折算到高壓側(cè)的三相線電壓相量：式中，n＝44.3。3)高供低計(三相四線制)、接線組別yyn0，按照下列公式計算出折算到高壓側(cè)的三相線電壓相量：式中，n＝25。(4)執(zhí)行單相斷線判斷子進(jìn)程，比較三相線電壓相量之間的幅值和相位角關(guān)系，判斷測量點所在位置的高壓線路是否發(fā)生單相斷線故障。(5)如果判定線路發(fā)生單相斷線故障，則輸出報警信息，并通過將信息上傳到遠(yuǎn)程主站。本發(fā)明還提供另一種判定方法，由遠(yuǎn)程主站進(jìn)行斷線判定。二元件線電能計量裝置與低壓三相四線制電能計量裝置分別測量配電線路的兩相線電壓數(shù)據(jù)與接入配電網(wǎng)的配電變壓器低壓側(cè)三相相電壓數(shù)據(jù)，通過通信系統(tǒng)發(fā)送至遠(yuǎn)程主機(jī)，由遠(yuǎn)程主機(jī)進(jìn)行電源側(cè)單相斷線故障、配電變壓器高壓側(cè)線路的單相斷線故障，實現(xiàn)配電網(wǎng)高壓線路單相斷線故障識別。具體步驟如下：1)電能計量裝置定時采集的同一時刻的兩相線電壓數(shù)據(jù)、三相相電壓數(shù)據(jù)，并定時將數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程主站；2)遠(yuǎn)程主站將接收兩相線電壓數(shù)據(jù)、三相相電壓數(shù)據(jù)依次賦值給復(fù)變量u、v、w，并對u、v、w的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性校驗，如果三項數(shù)據(jù)中至少有兩項數(shù)據(jù)的幅值等于零，則輸出無效信息，結(jié)束故障識別；反之，則數(shù)據(jù)有效，進(jìn)行步驟3)；3)遠(yuǎn)程主站根據(jù)計量裝置的類型，二元件線電能計量裝置與低壓三相四線制電能計量裝置分別根據(jù)電能計量方式或配電變壓器的接線組別，采用對應(yīng)的計算方式，分別得到對應(yīng)的測量點所在位置的三相線電壓；4)遠(yuǎn)程主站執(zhí)行單相斷線判斷程序，比較三相線電壓相量之間的幅值和相位角關(guān)系，判斷測量點所在位置的高壓線路是否發(fā)生單相斷線故障；5)遠(yuǎn)程主站輸出單相斷線故障判定信息。實施例仿真及結(jié)果(一)配電網(wǎng)圖設(shè)10kv配電網(wǎng)線路，如圖6所示，線路上安裝包括m0至m4共5套電能計量裝置，線路末端共接入t1至t4共4臺型號參數(shù)相同的10kv配變，各配變的低壓側(cè)各自帶有三相負(fù)載。具體參數(shù)如下，10kv配電網(wǎng)線路總長5km，與該線路同段母線的其它線路合計總長為50km相連的；10kv配變參數(shù)為：型號s11-200/10，空載損耗325w，負(fù)載損耗2600w，短路阻抗百分比4.0％，空載電流百分比0.9％；配變t1、t2的低壓側(cè)各相負(fù)載阻抗均為0.8ω，配變t3、t4的低壓側(cè)abc三相負(fù)載阻抗依次為0.8ω、0.8+j0.6ω、0.8+j0.6ω。(二)仿真圖及仿真測量數(shù)據(jù)根據(jù)上述的模型及參數(shù)，采用matlabsimulink仿真軟件建立仿真模型如圖7所示。圖中，在電能計量裝置m0到m1之間，發(fā)生單相斷線不接地故障，斷線b相。通過模擬運行并測量各計量點的數(shù)據(jù)如表1所示。表1：各測量點電壓相量原始數(shù)據(jù)測量點接線組別uvwm0(參照點)9999.93∠0.0010000.05∠-120.009999.95∠120.00m1(高計)dyn114526.36∠-69.475417.48∠-54.15m2(高計)yyn04526.36∠-69.475417.48∠-54.15m3(低計)dyn11103.09∠-71.60121.84∠-55.15221.65∠117.88m4(低計)yyn0183.19∠-79.1023.64∠-153.11215.63∠131.12(三)仿真計算結(jié)果根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，計算所得的折算到高壓側(cè)的三相數(shù)據(jù)如表2所示。表2：經(jīng)計算轉(zhuǎn)換后的高壓側(cè)電壓相量數(shù)據(jù)比較分析表1、表2的數(shù)據(jù)，對于小電流接地配電網(wǎng)系統(tǒng)中的電能計量裝置，可總結(jié)出如下規(guī)律:規(guī)律1：三相三線制計量裝置直接測量的線電壓相量包括ab、bc兩相數(shù)據(jù)，通過公式可計算出ca相數(shù)據(jù)，ca線電壓計算值與直接測量值之間差異極小。規(guī)律2：配變低壓側(cè)負(fù)載阻抗相同情況下，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生單相斷線時，對于采用高供高計電能計量裝置的配變，無論配變的接線組別是dyn11還是yyn0，都不影響所測的高壓側(cè)線電壓相量數(shù)據(jù)。規(guī)律3：配變低壓側(cè)負(fù)載阻抗相同情況下，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生單相斷線時，對于采用高供低計電能計量裝置的配變，配變的接線組別為dyn11或yyn0，對所測的低壓側(cè)相電壓相量的電壓有效值和相位角具有很大差異，但將低壓側(cè)相電壓相量數(shù)據(jù)分別換算成高壓側(cè)線電壓相量數(shù)據(jù)后，所得數(shù)據(jù)之間差異很小，可準(zhǔn)確反映高壓側(cè)的線電壓相量情況。規(guī)律4：由規(guī)律1、2、3可進(jìn)一步得出以下結(jié)論，安裝于不同接線組別的配變的電能計量裝置所直接測量或經(jīng)變換過間接取得的高壓側(cè)三相線電壓相量數(shù)據(jù)，它們之間的數(shù)據(jù)差異很小，其精度可以滿足用于判斷高壓線路單相斷線故障判定的需求。根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，可以按判定方法判定測量點的來電側(cè)單相斷線情況，如表3所示。表3：單相斷線判定結(jié)果測量點接線組別電壓最大相a1(°)a2(°)判定結(jié)果m0(參照點)bc6060未斷線m1(高計)dyn11ca6.978.35b相斷線m2(高計)yyn0ca6.978.35b相斷線m3(低計)dyn11ca6.979.48b相斷線m4(低計)yyn0ca7.629.04b相斷線表3中，a1、a2為線電壓最大相的相量旋轉(zhuǎn)180°后與其它兩項線電壓相量之間的夾角，顯然，測量點m0所計算得的a1、a2值均大于30.5980°，因此判定m0的電源側(cè)正常；m1、m2、m3、m4的a1、a2數(shù)值相近并且均小于30.5980°，由于線電壓最大為ca相，因此，可判定電源側(cè)有單相斷線故障，斷線相為ca相的超前相，即b相。上述實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作對本發(fā)明的限定。只要是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對上述實施例進(jìn)行變化、變型等都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12