CN105044502B

CN105044502B - 一种基于功率平衡的牵引变电所二次测量异常检测方法

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Publication number: CN105044502B
Application number: CN201510389675.4A
Authority: CN
Inventors: 刘海波; 汪秋宾; 尹磊; 林宗良; 杨悍东; 李春久; 陈纪刚; 柴静波
Original assignee: Sichuan Ai Derui Electric Applicance Co Ltd
Current assignee: Sichuan Ai Derui Electric Applicance Co Ltd
Priority date: 2015-07-06
Filing date: 2015-07-06
Publication date: 2017-09-22
Anticipated expiration: 2035-07-06
Also published as: CN105044502A

Abstract

本发明属于电力自动化技术领域，尤其涉及一种基于功率平衡的牵引变电所二次测量系统异常检测方法。本发明通过对有功功率的变化量进行计算，当某一间隔的二次输入异常时，有功功率的变化量随之而改变，改变的规律见说明书中详细罗列的公式，从而判断出系统运行是否异常。本发明的有益效果在于：1，判据能够正确区分系统正常及异常运行。2，在系统出现异常的情况下，能进一步能够正确判断出现异常的间隔。3，本发明提供的方法简单、可靠。4，本发明提供的方法适用于常规电流互感器、电子式互感器或两种互感器混合应用。

Description

一种基于功率平衡的牵引变电所二次测量异常检测方法

技术领域

本发明属于电力自动化技术领域，尤其涉及一种基于功率平衡的牵引变电所二次测量系统异常检测方法。

背景技术

在铁道电气化电力系统的变电所中，各间隔安装有保护及测控设备，实现对变电所中一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护。这些二次设备及其相互连接的电气回路正常时，才能达到对一次设备运行状态正确的监视、测量、控制和保护。

目前变电所（站）二次系统各间隔的保护测控装置的测量电压、电流输入线路均采用实回电缆（电力系统数字化变电站中有采用光缆）的方式将电流量及电压量接入装置，采集的电压及电流量后进行各测量值的计算；由于二次系统回路复杂，二次接线多，当某一间隔的接线发生异常或断线时，保护及测量设备便不能正确保护及测量对应间隔的一次设备。特别是当测量回路发生电流互感器、电压互感器二次异常时，系统测量的结果出现很大的偏差。

目前在变电站中，没有针对各间隔测量回路异常进行监视的设备及装置。

现有技术中的不足：在各电压等级的牵引变电所中，牵引变压器及进出线的间隔接线存在某个间隔的电压或电流互感器二次回路接触不良、断线或所在间隔的测控装置数据采集系统出现异常的问题，测控装置自身并不能够正确判别出异常，自诊断系统仅包含测控装置元件故障，不能判断影响系统的原因，导致事故查找困难，影响正常安全运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于功率平衡的牵引变电所二次测量系统异常检测方法，并应用于测控装置中，当二次测量系统某一间隔电流或电压输入量发生异常时，及时报警，便于运行维护人员检修。

本发明为达到上述技术目的，采取的技术方案是：一种基于功率平衡的牵引变电所二次测量系统异常检测方法，

I、有功功率平衡

将变电所的母线作为参考点，在不考虑损耗及计算误差的情况下，变压器低压侧流入母线的有功功率和流出母线各路出线的有功功率相等，△P=0。

△P = ΣPin –ΣPout （1）

式中：△P为有功功率流入、流出差；ΣPin 为流入母线的各线路有功功率之和、ΣPout为流出母线的各线路有功功率之和。

II、有功功率计算

每个间隔的有功功率P按下式计算

（2）

式中：U_a(n)、U_b(n)、U_c(n)、I_a(n)、I_b(n)、I_c(n)分别为接入该间隔的三相电压及三相电流的第n个采样点的瞬时值。N为每周波采样点数。

III、有功功率变化量

第i个间隔的有功功率变化量计算。

△Pi(T)=Pi(T) – Pi(T-Ts) （3）

式中：△Pi (T) 为当前时刻计算出的有功功率变化量；Pi(T) 为当前时刻计算出的有功功率； Pi(T-Ts) 为相对当前T时刻之前Ts时刻计算的有功功率。Ts = 40ms。

正常时，不考虑计算误差条件下△Pi (T)=0。

当该间隔的二次输入出现异常时，△Pi (T)将会发生突变。

IV、异常间隔判断

正常运行时，采集变电站主变压器低压侧、各馈出线、母联间隔的电压、电流。

规定电流参考正方向为母线指向线路，母联的参考正方向为I段指向II段为母联的电流的正方向。各间隔按式(2)计算有功功率。

1）设定有n个馈出线间隔，Pi.out为第i个有功功率流出母线间隔。

ΣPout = (4)

2）变压器低压侧Pd.in、母联间隔Pm.in为有功功率流入母线间隔。

ΣPin = |Pb.in + Pm.in| (5)

3）有功功率差值计算

△P = |Pb.in + Pm.in| - | | (6)

4）各间隔正常时，有功平衡率

|(△P /Σpin )| * 100% < K% (7)

5）间隔异常时

式(7)不满足，按式(3)进行各间隔有功变化量计算。

当某一间隔式(8)、(9) 、(10)同时满足，其它间隔满足式(11)时，判定同时满足式(8)、(9)、(10)的间隔出现异常。

△Pi (T) < 0 (8)

|△Pi (T)| >α| Pi(T-Ts) | (9)

I = max{Ia、Ib、Ic} > 0.1*In (10)

|△Pi (T) | <β|Pi(T-Ts)| (11)

式中Ia、Ib、Ic为输入间隔的三相电流，In为额定电流。

V、当判定某一间隔异常后，启动延时Tt，在延时时间Tt内，式(7)均不满足，则发间隔异常报警信息。

VI、参数设置

本发明中，上述判别式中的参数为α、β、K、Tt为整定参数，根据实际应用整定。

流出母线间隔数n≤15。

1）不平衡率系数K，取K=2。

2）异常系数α，取α=0.05-0.1。

3）正常系数β，取β=0.005-0.01。

4）延时时间Tt，可取Tt = 10-30s。

本发明的有益效果在于：1，判据能够正确区分系统正常及异常运行。2，在系统出现异常的情况下，能进一步能够正确判断出现异常的间隔。3，本发明提供的方法简单、可靠。4，本发明提供的方法适用于常规电流互感器、电子式互感器或两种互感器混合应用。

附图说明

图1为具体实施例1系统接线示意图。

图2为本发明有功功率判据逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

参照图1。规定电流参考正方向为母线指向线路，牵引变电所装设站域保护测控装置，各间隔分别装设合智单元，将采集本单元的采样数据发送给所述测控装置，完成全所间隔测控、功率平衡与电量平衡监测功能；

各合智单元、所域测控装置支持DL/T860《变电站通信网络和系统》的DL/T 860.92第9-2部分的特定通信服务映射(SCSM的)SMV服务。

步骤1，所域测控装置根据系统接线设置，将图1主接线模式的牵引变电所。

母线上的DL1-DL5为一个组，平衡计算组。

步骤，DL1为流入母线、DL2~DL5为流出母线的有功功率间隔。

步骤3，按式(2)计算母线各间隔有功功率。

设各流出间隔的负荷电流、相电压有效值均分别为In，Un，功率因数为cosΦ。

ΣPin = P_DL1；

ΣPout = P_DL2+ P_DL3+ P_DL4+ P_DL7= 12*Un*In*cosΦ；

△P =ΣPin-ΣPout = | P_DL1|–|P_DL2+ P_DL3+ P_DL4+P_DL5|；

步骤4，系统正常判断

当各间隔均正常时，由于各间隔的互感器、有功计算值存在误差，△P不为零，满足|(△P /Σpin )| * 100% < 2%。

表明系统正常。

步骤5，系统异常判断

当某一流出间隔电流二次回路任一相断线时，该间隔P= 2*Un*In*cosΦ。

ΣPout = 11*Un*In*cosΦ；

△P =ΣPin-ΣPout = Un*In*cosΦ；

由于 |(△P /Σpin )| * 100% = 9.09 % > 2%。

表明系统异常。启动各间隔有功功率变化量。

步骤6，有功功率变化量计算

1）非断线间隔，Pi(T) =3*Un*In*cosΦ，Pi(T-Ts) = 3*Un*In*cosΦ；

△Pi (T) = Pi(T) – Pi(T-Ts)=0；

|△Pi (T) | <β|Pi(T-Ts)| =β*3*Un*In*cosΦ；

2）断线间隔，Pi(T) =2*Un*In*cosΦ，Pi(T-Ts) = 3*Un*In*cosΦ；

△Pi (T) = –Un*In*cosΦ；

|△Pi (T)| = (1/3)*| Pi(T-Ts) | >α| Pi(T-Ts) |；

满足本发明的判据，异常间隔异常标志置位。

步骤7，在间隔异常标志置位后，启动延时Tt，在延时时间Tt内，系统有功功率不平衡满足|(△P /Σpin )| * 100% = 9.09 % > 2%，当延时时间满足时，发间隔异常报警信息。

利用上述方法，当某一间隔数据出现异常时，将不满足有功功率平衡判据，跟据各间隔有功功率的变化情况，找出出现异常的间隔。有功不平衡可以反映出测控装置、互感器等是否准确可靠，测控装置的采样值、AD转换等的正确性。

最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种基于功率平衡的牵引变电所二次测量系统异常检测方法，其特征在于：包含数学模型的建立：即建立有功功率的计算方法、有功功率变化量的计算方法、异常间隔的判断方法；首先将变电所二次系统各间隔的保护测控装置的测量电压、电流输入线路采用实回电缆的方式将电流量、电压量接入装置，采集电压和电流量后，由各间隔安装的合智单元，将采集的数据发送给所述测控装置，完成全所间隔测控、功率平衡和电量平衡检测功能；

其中，1）有功功率的计算方法

每个间隔的有功功率P按下式计算

式中：U_a(n)、U_b(n)、U_c(n)、I_a(n)、I_b(n)、I_c(n)分别为接入该间隔的三相电压及三相电流的第n个采样点的瞬时值，N为每周波采样点数；

2）有功功率变化量的计算方法

第i个间隔的有功功率变化量计算

△Pi (T)=Pi(T) – Pi(T-Ts)

式中：△Pi (T) 为当前时刻计算出的有功功率变化量；Pi(T) 为当前时刻计算出的有功功率； Pi(T-Ts) 为相对当前T时刻之前Ts时刻计算的有功功率，Ts = 40ms；基于上式该间隔的二次输入出现异常时，△Pi (T)将会发生突变；

3）异常间隔的判断方法

正常运行时，采集变电站主变压器低压侧、各馈出线、母联间隔的电压、电流；规定电流参考正方向为母线指向线路，母联的参考正方向为I段指向II段为母联的电流的正方向；

（1）设定有n个馈出线间隔，Pi.out为第i个有功功率流出母线间隔，流出母线间隔数n≤15；ΣPout = ，

ΣPout为流出母线的各线路有功功率之和；

（2）变压器低压侧Pd.in、母联间隔Pm.in为有功功率流入母线间隔；

ΣPin = |Pb.in + Pm.in|

ΣPin 为流入母线的各线路有功功率之和；

（3）有功功率差值计算

△P = |Pb.in + Pm.in| - ||

（4）各间隔正常时，有功平衡率

|(△P /Σpin )| * 100% < K%，其中K代表不平衡率系数，取K=2；（a）

（5）间隔异常时

式(a)不满足，当某一间隔式(b)、(c) 、(d)同时满足，其它间隔满足式(e)时，判定同时满足式(b)、(c)、(d)的间隔出现异常

△Pi (T) < 0 (b)

|△Pi (T)| >α| Pi(T-Ts) | (c)

I = max{Ia、Ib、Ic} > 0.1*In (d)

|△Pi (T) | <β|Pi(T-Ts)| (e)

式中 Ia、Ib、Ic为输入间隔的三相电流，In为额定电流；α为异常系数，取α=0.05-0.1，

β为正常系数，取β=0.005-0.01；

延时时间Tt，可取Tt = 10-30s，当判定某一间隔异常后，启动延时Tt，在延时时间Tt内，式(a)均不满足，则发间隔异常报警信息。