CN102279323B - 智能变电站的二次准确核相方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能变电站的二次准确核相方法，从合并单元或SV网交换机端口获取交流采样值信号；对采集的数据进行SV通道、数据质量、SV同步性检查；并进行数据处理计算得到电压、电流的相量信息，做二次回路检查；利用电压幅值和相位信息进行核相；本发明针对性强、实现简单、现场操作方便，无需修改任何现场接线，具有较强的实用性和灵活性。

Description

智能变电站的二次准确核相方法

技术领域

本发明属于电学领域，涉及到一种智能变电站的二次准确核相方法。

背景技术

准确核相是电力系统安全运行中的一项十分重要的工作，传统变电站内的核相一般采用仪表或相关手段核对两电源或合环点两侧相位、相序是否相同。目前，中国电力系统已经发展到智能电网的建设阶段，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求的智能变电站是变电站自动化发展的一项重大变革。智能变电站的发展起源于通信技术、信息技术的发展，其本质是以数字式的网络通信代替传统的硬接线，使各种自动化装置摆脱传统硬接线形成的限制，从而使变电站整体具备了优化整合的条件。这种技术形态的变化不仅使智能变电站的形态，如技术形态、设备形态、系统形态发生了较大的变化，同时也带来了新的课题，如智能设备间信息传输的方式为网络通信，取代传统的控制电缆、CT电缆和PT电缆等硬接线。这使得继保人员熟悉的基于万用表等设备对电缆、接线端子等二次回路和保护装置的传统变电站排查手段等失去作用，在目前智能变电站的调试和设备故障排查中已经充分暴露出了这一问题，由于网络中传输的信息没有有效的检查手段，现场人员往往无法进行有效的交流回路的检验和完成如二次核相等安全检查工作。随着国家智能变电站试点工作的迅速推进，各地都有一定数量的改造和新建的智能变电站工程，以上问题和矛盾会进一步突出。

智能变电站的过程层设备与间隔层设备之间SV（Sampled Value采样值）信息全部通过光电信号传输并基于过程层网络实现信息共享，智能变电站的交流回路包括一次回路、电子互感器（或常规互感器）、合并单元、对时系统和交换机等多个环节，很可能存在着某个环节接线错误或配置错误的情况，利用常规的仪器和传统的方法无法实现电压、电流矢量的可视化和交流回路正确性的检查，也无法完成检修过程中线路、主变压器、母线保护等装置的交流回路校验工作和一次设备投运过程中二次核相等安全措施，这给电力设备的运行维护带来了严峻的考验。

在智能变电站工程应用中，网络分析仪可以监视网络上传输的所有数据，但该仪器是进行变电站系统网络实时监测的通用设备，不具备继保等相关现场人员所要求的交流回路矢量分析和二次核相等专用功能。另外，虽可利用保护装置自身的回路检查功能来实现变电站交流回路检查，但由于保护装置来自不同厂家，其中有些保护并未提供对相序和相位的检查功能，且操作繁琐，缺乏一个权威的第三方来提供相应的检查手段。现也见到个别专利在数字化变电站的二次核相方面进行了一些探索，但是其一方面实现功能单一，另一方面未考虑到来自不同合并单元的SV采样同步问题，因此可靠性有待商榷。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能变电站的二次准确核相方法，以解决现有核相技术可靠性差的问题。

为实现上述目的，本发明的智能变电站的二次准确核相方法步骤如下：

（1）从合并单元或SV网交换机端口获取交流采样值信号；

（2）检查采样值信号所在的通道中是否存在丢帧或中断，若存在丢帧或中断，则给出相应的告警信息；

（3）判断核相所需的相关的采样值信号是否同步，若采样未同步，给出采样失步的通道和采样失步告警信息；

（4）利用傅氏算法对核相所需的相关通道的SV数据进行计算，得到电压、电流的相量信息；

（5）利用得到的电压、电流的相量信息对二次回路进行TV断线、反序、交流相量检查，当判为断线、反序时发出报警信号；

（6）在核相所需的相关通道采样数据正常且无TV断线和反序告警的情况下，利用同一电压等级或不同电压等级的电信号进行核相。

进一步的，所述步骤（2）中丢帧的检查是判断通道中帧序号是否连续，若是帧序号不连续，且单位时间内丢帧计数值大于设定值时，则判定为丢帧；若帧序号连续或者单位时间内丢帧计数值小于设定值则判定为没有丢帧。

进一步的，所述步骤（2）中中断的检查是通过判定最新收到的两数据的时间间隔是否超过设定时间值得出的。

进一步的，所述步骤（3）中同步的检查是看SV数据同步标，若是SV数据同步标显示未同步，当单位时间内该通道失步计数值大于设定值，则SV数据同步标标示为失步，若是单位时间内该通道失步计数值小于设定值，则SV数据同步标标示为同步。

进一步的，所述步骤（5）中二次回路TV断线的判据如下，

当出现以上两种情况之一时，判为TV断线，并发出报警信号。

进一步的，所述步骤（5）中二次回路TV反序的判据为，当负序电压大于四倍正序电压且负序电压大于12V时，判为TV反序。

进一步的，所述步骤（5）中二次回路TA反序的判据为，当负序电流大于四倍正序电流且负序电流大于0.1倍额定电流时，判为TA反序。

进一步的，所述步骤（5）中二次回路的交流相量检查，是利用相量可视化功能，进行保护装置的交流回路针对性检查。

进一步的，所述步骤（6）中的电信号是指电压幅值和相位信息。

本发明的智能变电站的二次准确核相方法主要特点是：①综合性强。除二次核相功能外，该发明融合了SV采样通道状态检查、SV（采样值）的品质因数检查、SV时标连续性检查、SV同步性检查、交流回路断线检查、交流回路反序检查等多种功能；②可靠性高。核相前需检查SV数据是否同步；同时当无TV断线和反序告警的情况下才进行核相检查；③兼容性强。支持点对点和网络两种接入方式，且支持60044-8和IEC61850 9-2LE两种数据模式；④实用性强。核相判别可利用同一电压等级和不同电压等级的电压信号；⑤灵活性好。该方法可利用一个单独的装置实现，也可将其集成在某些可视化的分析仪上增加核相的功能，本发明针对性强、实现简单、现场操作方便，无需修改任何现场接线，具有较强的实用性和灵活性。

附图说明

图1本发明实施例的二次核相方法流程图；

图2是本发明实施例的数据采集原理图；

图3是丢帧检查流程图；

图4是中断检查流程图；

图5是同步性检查流程图；

图6是同一电压等级的二次核相示意图；

图7是同一电压等级二次电压矢量图；

图8是不同电压等级的二次核相示意图；

图9是不同电压等级二次电压矢量图。

具体实施方式

本发明为智能变电站中的交流回路检查和二次核相提供了一种智能变电站的二次准确核相方法，它针对性强、实现简单、现场操作方便，无需修改任何现场接线，具有较强的实用性和灵活性。

如图1所示，本发明的方法具体步骤如下：

（1）从合并单元或SV网交换机端口获取交流采样值信号；

（2）检查采样值信号所在的通道中是否存在丢帧或中断，若存在丢帧或中断，则给出相应的告警信息；

（3）判断核相所需的相关的采样值信号（如待核相的两路A相电压）是否同步，若采样未同步，给出采样失步的通道和采样失步告警信息；

（4）利用傅氏算法对核相所需的相关通道的SV数据进行计算，得到电压、电流的相量信息；

（5）利用得到的电压、电流的相量信息对二次回路进行TV断线、反序、交流相量检查，当判为断线、反序时发出报警信号；

（6）在核相所需的相关通道采样数据正常且无TV断线和反序告警的情况下，利用同一电压等级或不同电压等级的电信号进行核相。

具体的实现方式详述如下。

1、数据采集

本方法支持点对点和网络两种接入方式，核相装置既可直接从合并单元获取SV数据，又可从SV网络交换机中获取SV数据；支持60044-8和IEC61850-9-2LE两种数据模式；且方法可在独立的装置中实现，也可集成在一些现有的测量分析仪上，使用方式灵活。以线路保护交流回路检查为例，数据采集原理图如图2所示。

2、SV通道、数据质量、SV同步性综合检查

1）包含SV采样通道状态检查：当要检查的采样值通道存在丢帧或中断的情况,给出相应的告警信息提示检查人员。

丢帧和中断检查流程图分别如图3、4所示。丢帧的检查是判断通道中帧序号是否连续，若是帧序号不连续，且单位时间内丢帧计数值大于设定值时，则判定为丢帧；若帧序号连续或者单位时间内丢帧计数值小于设定值则判定为没有丢帧。中断的检查是通过判定最新收到的两数据的时间间隔是否超过设定时间值得出的。

2）包含SV同步性检查，判断相关的采样值信号是否同步,若采样未同步,给出采样失步的通道和采样失步告警信息提示维护人员。

同步性检查流程图如图5所示。同步的检查是看SV数据同步标，若是SV数据同步标显示未同步，当单位时间内该通道失步计数值大于设定值，则SV数据同步标标示为失步，若是单位时间内该通道失步计数值小于设定值，则SV数据同步标标示为同步。

3、数据处理计算

采用傅氏算法对采集到的电压、电流数据进行幅值和相位的计算，并得到其正序、负序和零序分量的大小。由于采用傅氏算法进行电压、电流数据的计算是公知常识，故不在此赘述。

4、二次回路检查

利用傅氏算法计算得到电压、电流相量对TA、TV断线、反序、交流相量等情况的判别以检查交流回路连接和参数配置错误情况。

1）TV断线判别

二次回路TV断线的判据如下，

当出现以上两种情况之一时，判为TV断线，并发出报警信号。

2）TV反序检查

当负序电压大于四倍正序电压且负序电压大于12V时，判为TV反序，并发出报警信号。

3）TA反序检查

当负序电流大于四倍正序电流且负序电流大于0.1倍额定电流时，判别TA反序，并发出报警信号。

4）交流相量检查

利用相量可视化功能，可实现保护装置的交流回路针对性检查。

如针对距离保护，采用比较接入距离保护装置的电压和电流的相位来进行检查，确保接入距离保护的电压电流相位一致，动作正确可靠。

针对变压器保护，采用比较采集高、中、低三侧的电流相位来进行检查，确保接入变压器保护装置的三侧电流相位一致，差动动作正确可靠。

针对母差保护，采用比较所有与该母线连接的线路电流的相位来确保接入保护的电流相位一致，差动保护动作正确可靠。

5、同一电压等级的核相

在相关通道采样数据正常且无TV断线和反序告警的情况下，利用相同电压等级电压幅值和相位信息进行核相。

以图6为例，在同一电压等级下， a为新投入线路，它接入I段母线，b为原线路，它接入II段母线，母联刀闸为c，两段母线各带一个TV，二次电压为N相接地。可得到其矢量图如图7所示：

按照下面方法对比采集到电压数据， 

理论上来说，若得到：

则说明两路电源相序一致，核相正确。

但是考虑现场情况，按照下列判据判断：

若满足判据，则说明两路电源相序一致，核相正确。

6、不同电压等级的核相

在相关通道采样数据正常且无TV断线和反序告警的情况下，利用不同电压等级的电压幅值和相位信息进行核相。

以图8为例，110kV母线只有一段TV，二次电压为N相接地。可通过比较110kV TV1与10kV TV2的二次电压来进行核相。由于变压器接线形式为Y/△-11，所以10kV电压具有30°移相角，可得到其矢量图如图9所示。

按照下面方法对比采集到电压数据， 

理论上来说，若得到：

则说明两路电源相序一致，核相正确。

但是考虑现场情况，按照下列判据判断：

若满足判据，则说明两路电源相序一致，核相正确。

Claims (9)

1.一种智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

（1）从合并单元或SV网交换机端口获取交流采样值信号；

（2）检查采样值信号所在的通道中是否存在丢帧或中断，若存在丢帧或中断，则给出相应的告警信息；

（3）判断核相所需的相关采样值信号是否同步，若采样未同步，给出采样失步的通道和采样失步告警信息；

（4）利用傅氏算法对核相所需的相关通道的SV数据进行计算，得到电压、电流的相量信息；

（5）利用得到的电压、电流的相量信息对二次回路进行TA、TV断线、反序、交流相量检查，当判为断线或反序时发出报警信号；

（6）在核相所需的相关通道采样数据正常且无TV断线和反序告警的情况下，利用同一电压等级或不同电压等级的电信号进行核相。

2.根据权利要求1所述的智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于：所述步骤（2）中丢帧的检查是判断通道中帧序号是否连续，若是帧序号不连续，且单位时间内丢帧计数值大于设定值时，则判定为丢帧；若帧序号连续或者单位时间内丢帧计数值小于设定值则判定为没有丢帧。

3.根据权利要求2所述的智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于：所述步骤（2）中中断的检查是通过判定最新收到的两数据的时间间隔是否超过设定时间值得出的。

4.根据权利要求3所述的智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于：所述步骤（3）中同步的检查是看SV数据同步标，若是SV数据同步标显示未同步，当单位时间内该通道失步计数值大于设定值，则SV数据同步标标示为失步，若是单位时间内该通道失步计数值小于设定值，则SV数据同步标标示为同步。

5.根据权利要求4所述的智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于：所述步骤（5）中二次回路TV断线的判据如下，

当出现以上两种情况之一时，判为TV断线，并发出报警信号。

6.根据权利要求5所述的智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于：所述步骤（5）中二次回路TV反序的判据为，当负序电压大于四倍正序电压且负序电压大于12V时，判为TV反序。

7.根据权利要求6所述的智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于：所述步骤（5）中二次回路TA反序的判据为，当负序电流大于四倍正序电流且负序电流大于0.1倍额定电流时，判为TA反序。

8.根据权利要求7所述的智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于：所述步骤（5）中二次回路的交流相量检查，是利用相量可视化功能，进行保护装置的交流回路针对性检查。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的智能变电站的二次准确核相方法，其特征在于：所述步骤（6）中的电信号是指电压幅值和相位信息。

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