阅读说明：本技术 一种配电变压器缺相判相系统及方法 (Phase-missing judgment system and method for distribution transformer ) 是由 谢学刚 刘红文 张春丽 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本申请实施例公开的一种配电变压器缺相判相系统及方法,通过电压监测终端实时监测配电变压器低压侧各相线路的电压幅值,并将配电变压器低压侧各相线路的电压幅值发送至集中控制器,集中控制器接收配电变压器低压侧各相线路的电压幅值,并在出现其中一相线路电压幅值不变,剩余两相线路电压幅值皆减半的情况下,控制负载开关闭合,然后分别增大或者减小A相负载支线、B相负载支线或C相负载支线上的阻性负载的阻值,获取预设时段内低压侧各相线路的电压幅值,根据预设时段内低压侧各相线路的电压幅值,判断故障相。本申请公开的一种配电变压器缺相判相系统及方法,能够在发生配电变压器高压侧缺相运行时,快速准确的判断出故障相。(the embodiment of the application discloses a phase-missing judgment system and method for a distribution transformer, the voltage amplitude of each phase line of the low-voltage side of the distribution transformer is monitored in real time through a voltage monitoring terminal, the voltage amplitude of each phase line of the low-voltage side of the distribution transformer is sent to an integrated controller, the integrated controller receives the voltage amplitude of each phase line of the low-voltage side of the distribution transformer, a load switch is controlled to be closed under the condition that the voltage amplitude of one phase line is unchanged, and the voltage amplitudes of the rest two phase lines are reduced by half, the resistance values of resistive loads on an A-phase load branch line, a B-phase load branch line or a C-phase load branch line are respectively increased or reduced, the voltage amplitude of each phase line of the low-voltage side in a preset time period is obtained, and a fault phase is judged according to the voltage amplitude of each. The application discloses a phase-missing judging system and method for a distribution transformer, which can quickly and accurately judge a fault phase when a phase-missing operation occurs on a high-voltage side of the distribution transformer.)

一种配电变压器缺相判相系统及方法

技术领域

本申请涉及电力系统配电技术领域，尤其涉及一种配电变压器缺相判相系统及方法。

背景技术

配电变压器高压侧缺相运行是三相电力系统中的常见问题，通常是由于电力系统的三相高压供电回路中的某一相断线所造成的。在电力系统的运行维护过程中，当高压线路发生断线事故、配电变压器高压熔断器发生熔断或者负荷开关三相触头合闸不同时，都会导致电力系统的配电变压器高压侧出现缺相运行的问题。当配电变压器高压侧缺相运行时，线路上将出现负序分量和零序分量，这些分量会影响配电网供电的可靠性。

由于10kV配电线路采用的是中性点不接地系统,因此当发生某一相断线时,电力系统的线电压大小和相位差仍保持不变,这时三相用电设备的正常工作不会受到破坏。也就是说，配电线路在发生一相断线时,配电变压器高压侧仍可以继续缺相运行。但是这种缺相运行只允许短暂运行，按规程规定允许暂时运行时间不超过2小时,因为长期运行很可能引起故障相绝缘薄弱的地方损坏,进而造成相间短路，威胁电力系统的安全。所以需要在此短暂时间内及时找出发生断线的线路，消除故障,恢复正常供电,否则应将此线路停电。

因此，在发生配电变压器高压侧缺相运行时，为了保证电力系统的安全可靠性，需要能够在短时间内消除故障，为此，如何快速准确的判断出哪相线路发生了断线，成为目前电力系统安全研究的重要方向。

发明内容

为了在发生配电变压器高压侧缺相运行时，能够快速准确的判断出故障相，本申请通过以下实施例公开了一种配电变压器缺相判相系统及方法。

本申请第一方面公开了一种配电变压器缺相判相系统，包括：电压监测终端、阻性负载、负载开关、感性负载以及集中控制器；

所述电压监测终端并联在配电变压器低压侧的三相线路上，所述电压监测终端用于实时监测所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，所述配电变压器低压侧的三相线路采用星形接法进行联接，并通过中性点接地，其中，所述配电变压器低压侧的三相线路包括A相线路、B相线路以及C相线路；

所述负载开关与所述阻性负载依次串接形成负载支线，所述负载支线包括A相负载支线、B相负载支线以及C相负载支线，所述负载支线的一端分别接于配电变压器低压侧的各相线路上，另一端分别接地；

所述A相负载支线、所述B相负载支线以及所述C相负载支线中的任意一条支线上还串接有所述感性负载；

所述电压监测终端包括第一通讯模块，所述第一通讯模块用于将所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值发送至所述集中控制器；

所述集中控制器用于接收所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并在所述配电变压器低压侧出现其中一相线路电压幅值不变，剩余两相线路电压幅值皆减半的情况下，控制所述负载开关闭合；

所述集中控制器还用于在所述负载开关闭合后，分别增大或者减小A相负载支线、B相负载支线或C相负载支线上的阻性负载的阻值，然后获取预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值；

所述集中控制器还用于根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相。

可选的，所述集中控制器包括控制通讯模块，所述负载开关内置第二通讯模块；

所述集中控制器通过所述控制通讯模块向所述第二通讯模块发出闭合指令。

可选的，所述A相负载支线中的阻性负载的阻值设定范围为0.2Ω-2Ω；

所述B相负载支线中的阻性负载的阻值设定范围为0.5Ω-2Ω；

所述C相负载支线中的阻性负载的阻值设定范围为0.2Ω-2Ω。

可选的，所述感性负载的阻值设定范围为2+0.4jΩ至2+1.5jΩ。

本申请第二方面公开了一种配电变压器缺相判相方法，该方法应用于本申请第一方面公开的一种配电变压器缺相判相系统，该方法包括：

电压监测终端实时监测所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并将所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值发送至集中控制器，其中，所述配电变压器低压侧包括A相线路、B相线路以及C相线路；

所述集中控制器接收所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并在所述配电变压器低压侧出现其中一相线路电压幅值不变，剩余两相线路电压幅值皆减半的情况下，控制负载开关闭合；

所述集中控制器在所述负载开关闭合后，分别增大或者减小A相负载支线、B相负载支线或C相负载支线上的阻性负载的阻值，然后获取预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，所述各相线路的电压幅值包括A相电压幅值、B相电压幅值以及C相电压幅值；

所述集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相。

可选的，所述集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相，包括：

若在增大所述A相负载支线中的阻性负载阻值或减小所述C相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述A相电压幅值增加、所述B相电压幅值保持不变以及所述C相电压幅值减小，并且在减小所述B相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述各相线路的电压幅值保持不变时，所述集中控制器判定高压侧A相为故障相。

可选的，所述集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相，包括：

若在增大所述A相负载支线中的阻性负载阻值或减小所述B相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述A相电压幅值增加、所述B相电压幅值减小以及所述C相电压幅值保持不变，并且在减小所述C相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述各相线路的电压幅值保持不变时，所述集中控制器判定高压侧B相为故障相。

可选的，所述集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相，包括：

若在增大所述B相负载支线中的阻性负载阻值或减小所述C相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述A相电压幅值保持不变、所述B相电压幅值增加以及所述C相电压幅值减小，并且在减小所述A相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述各相线路的电压幅值保持不变时，所述集中控制器判定高压侧C相为故障相。

本申请实施例公开的一种配电变压器缺相判相系统及方法，通过电压监测终端实时监测所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并将所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值发送至集中控制器，集中控制器接收所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并在所述配电变压器低压侧出现其中一相线路电压幅值不变，剩余两相线路电压幅值皆减半的情况下，控制负载开关闭合，然后分别增大或者减小A相负载支线、B相负载支线或C相负载支线上的阻性负载的阻值，获取预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相。本申请公开的一种配电变压器缺相判相系统及方法，能够在发生配电变压器高压侧缺相运行时，快速准确的判断出故障相。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种配电变压器缺相判相系统的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的一种配电变压器缺相判相系统的另一种结构示意图；

图3为本申请实施例公开的一种配电变压器缺相判相系统的又一种结构示意图；

图4为本申请实施例公开的一种配电变压器缺相判相系统的再一种结构示意图；

图5为本申请实施例公开的一种配电变压器缺相判相方法的工作流程示意图；

图6为本申请实施例公开的A相为故障相时,配电变压器高压侧线路的电路示意图；

图7为本申请实施例公开的B相为故障相时,配电变压器高压侧线路的电路示意图；

图8为本申请实施例公开的C相为故障相时,配电变压器高压侧线路的电路示意图。

具体实施方式

为了在发生配电变压器高压侧缺相运行时，能够快速准确的判断出故障相，本申请通过以下实施例公开了一种配电变压器缺相判相系统及方法。

本申请实施例中的配电变压器为Dyn11型变压器，Dyn11型变压器的高压侧采用三角形联接方式，低压侧采用星形联接方式。Dyn11型变压器是目前使用最广泛的变压器类别，具有许多优点，如带不平衡负载能力较强，输出电压质量高，能够为零序电流提供通路，但又能防止零序电流进入高压电网等等。因此，在电力系统的大部分项目改造中，其它联接类别的变压器也逐渐被Dyn11型变压器取代。因此，研究Dyn11型变压器发生高压侧缺相时输出特性显得有意义重大。

本申请第一实施例公开了一种配电变压器缺相判相系统，参见图1所示的结构示意图，该系统包括：电压监测终端10、阻性负载20、负载开关30、感性负载40以及集中控制器。

所述电压监测终端10并联在配电变压器低压侧的三相线路上，所述电压监测终端10用于实时监测所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，所述配电变压器低压侧的三相线路采用星形接法进行联接，并通过中性点接地，其中，所述配电变压器低压侧的三相线路包括A相线路、B相线路以及C相线路。

所述负载开关30与所述阻性负载20依次串接形成负载支线，所述负载支线包括A相负载支线、B相负载支线以及C相负载支线，所述负载支线的一端分别接于配电变压器低压侧的各相线路上，另一端分别接地。

参见图1-图3所示的结构示意图，所述A相负载支线、所述B相负载支线以及所述C相负载支线中的任意一条支线上还串接有所述感性负载。

所述电压监测终端包括第一通讯模块，所述第一通讯模块用于将所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值发送至所述集中控制器。

所述集中控制器用于接收所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并在所述配电变压器低压侧出现其中一相线路电压幅值不变，剩余两相线路电压幅值皆减半的情况下，控制所述负载开关闭合。这种情况下，使得配电变压器低压侧的三相线路上均接入阻性负载，以及任一相线路上同时还接入感性负载。

所述集中控制器还用于在所述负载开关闭合后，分别增大或者减小A相负载支线、B相负载支线或C相负载支线上的阻性负载的阻值，然后获取预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值。

所述集中控制器还用于根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相。

本申请实施例中，配电变压器缺相判相系统还可以采用另一种安装方式实现在测试阶段时，配电变压器低压侧的各相线路上均接入阻性负载，以及任一相线路上同时还接入感性负载。参见图4所示的结构示意图，感性负载40与控制开关50相互并联，形成感性负载模块，感性负载模块分别串接于三条负载支线中。这种安装方式下，集中控制器在所述配电变压器低压侧出现其中一相线路电压幅值不变，剩余两相线路电压幅值皆减半的情况下，不仅需控制所述负载开关闭合，还需同时控制任意两相负载支线中的控制开关50闭合。如此，便可使得配电变压器低压侧的三相线路上均接入阻性负载，以及任一相线路上同时还接入感性负载。

本申请实施例公开的一种配电变压器缺相判相系统中，通过电压监测终端实时监测所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并将所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值发送至集中控制器，集中控制器接收所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并在所述配电变压器低压侧出现其中一相线路电压幅值不变，剩余两相线路电压幅值皆减半的情况下，控制负载开关闭合，然后分别增大或者减小A相负载支线、B相负载支线或C相负载支线上的阻性负载的阻值，获取预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相。本申请公开的一种配电变压器缺相判相系统及方法，能够在发生配电变压器高压侧缺相运行时，快速准确的判断出故障相。

进一步的，所述集中控制器包括控制通讯模块，所述负载开关内置第二通讯模块。

所述集中控制器通过所述控制通讯模块向所述第二通讯模块发出闭合指令。当第二通讯模块接收到闭合指令时，所述负载开关闭合。

进一步的，所述A相负载支线中的阻性负载的阻值设定范围为0.2Ω-2Ω。

所述B相负载支线中的阻性负载的阻值设定范围为0.5Ω-2Ω。

所述C相负载支线中的阻性负载的阻值设定范围为0.2Ω-2Ω。

进一步的，所述感性负载的阻值设定范围为2+0.4jΩ至2+1.5jΩ。

本申请第二实施例公开了一种配电变压器缺相判相方法，该方法应用于本申请第一实施例公开的一种配电变压器缺相判相系统，参见图5所示的工作流程示意图，该方法包括：

步骤S11，电压监测终端实时监测所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并将所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值发送至集中控制器，其中，所述配电变压器低压侧包括A相线路、B相线路以及C相线路。

步骤S12，所述集中控制器接收所述配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，并在所述配电变压器低压侧出现其中一相线路电压幅值不变，剩余两相线路电压幅值皆减半的情况下，控制负载开关闭合。

步骤S13，所述集中控制器在所述负载开关闭合后，分别增大或者减小A相负载支线、B相负载支线或C相负载支线上的阻性负载的阻值，然后获取预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，所述各相线路的电压幅值包括A相电压幅值、B相电压幅值以及C相电压幅值。

步骤S14，所述集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相。

进一步的，所述集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相，包括：

若在增大所述A相负载支线中的阻性负载阻值或减小所述C相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述A相电压幅值增加、所述B相电压幅值保持不变以及所述C相电压幅值减小，并且在减小所述B相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述各相线路的电压幅值保持不变时，所述集中控制器判定高压侧A相为故障相。

实际运行过程中，参见图6所示，图6(1)为本申请实施例公开的A相为故障相时,配电变压器高压侧线路的电压电流示意图，图6(2)为本申请实施例公开的A相为故障相时,配电变压器高压侧线路的等效电路示意图。当A相为故障相，即配电变压器高压侧A相线路的熔断器熔断时，配电变压器高压侧运行电路相当于由一个电源U_BC供电，高压侧绕组为A、C相绕组串联后,再和B相绕组并联的电路。由电路理论计算高压侧绕组相电压、线电压之间关系可知：U_BC＝U_B＝-2U_A＝-2U_C，且U_A＝U_C。其电压幅值绝对值满足|U_BC|＝|U_B|＝2|U_A|＝2|U_C|。

实际运行中的配电变压器系统，需要考虑各相绕组匝数、阻抗变化、磁路等因素的影响，当高压侧中的一相缺相时，其三相电压变化会与仅考虑电气联结关系时所得情况不同。其电压幅值绝对值满足|U_B|＝|U_A+U_C|。当负荷改变时，U_B基本保持不变，当负荷改变导致U_A增大时，U_C减小。

进一步的，所述集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相，包括：

若在增大所述A相负载支线中的阻性负载阻值或减小所述B相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述A相电压幅值增加、所述B相电压幅值减小以及所述C相电压幅值保持不变，并且在减小所述C相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述各相线路的电压幅值保持不变时，所述集中控制器判定高压侧B相为故障相。

实际运行过程中，参见图7所示，图7(1)为本申请实施例公开的B相为故障相时,配电变压器高压侧线路的电压电流示意图，图7(2)为本申请实施例公开的B相为故障相时,配电变压器高压侧线路的等效电路示意图。当B相为故障相，即配电变压器高压侧B相线路的熔断器熔断时，配电变压器高压侧运行电路相当于由一个电源U_CA供电，高压侧绕组为A、B相绕组串联后,再和C相绕组并联的电路。由电路理论计算高压侧绕组相电压、线电压之间关系可知：U_CA＝U_C＝-2U_A＝-2U_B，且U_A＝U_B。其电压幅值绝对值满足|U_CA|＝|U_C|＝2|U_A|＝2|U_B|。

实际运行中的配电变压器系统，需要考虑各相绕组匝数、阻抗变化、磁路等因素的影响，当高压侧中的一相缺相时，其三相电压变化会与仅考虑电气联结关系时所得情况不同。其电压幅值绝对值满足|U_C|＝|U_A+U_B|。当负荷改变时，U_C基本保持不变；当改变负荷导致U_A增大时，U_B减小。

进一步的，所述集中控制器根据所述预设时段内的配电变压器低压侧各相线路的电压幅值，判断故障相，包括：

若在增大所述B相负载支线中的阻性负载阻值或减小所述C相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述A相电压幅值保持不变、所述B相电压幅值增加以及所述C相电压幅值减小，并且在减小所述A相负载支线中的阻性负载阻值的情况下，所述各相线路的电压幅值保持不变时，所述集中控制器判定高压侧C相线路为故障相。

实际运行过程中，参见图8所示，图8(1)为本申请实施例公开的C相为故障相时,配电变压器高压侧线路的电压电流示意图，图8(2)为本申请实施例公开的C相为故障相时,配电变压器高压侧线路的等效电路示意图。当C相为故障相，即配电变压器高压侧C相线路的熔断器熔断时，配电变压器高压侧运行电路相当于由一个电源U_AB供电，高压侧绕组为B、C相绕组串联后,再和A相绕组并联的电路。由电路理论计算高压侧绕组相电压、线电压之间关系可知：U_AB＝U_A＝-2U_B＝-2U_C，且U_B＝U_C。其电压幅值绝对值满足|U_AB|＝|U_A|＝2|U_C|＝2|U_B|。

实际运行中的配电变压器系统，需要考虑各相绕组匝数、阻抗变化、磁路等因素的影响，当高压侧中的一相缺相时，其三相电压变化会与仅考虑电气联结关系时所得情况不同。其电压幅值绝对值满足|U_A|＝|U_B+U_C|。当负荷改变时，U_A基本保持不变，当改变负荷导致U_B增大时，U_C减小。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。