CN106451793A - 基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法，当选相控制设备接收到监控后台发送的合/分闸指令时，选相控制设备通过获取母线合并单元发送的数字电压信号中的频率和相位信息，计算初定的一次侧设备电压过零点时刻，然后考虑数字电压的发送额定延迟因素对控制时间进行修正，得到确定的控制断路器合/分闸的控制时刻，也即一次侧设备电压过零点时刻，并在该时刻控制断路器动作，实现对断路器合/分闸精确控制。本发明有效解决了现有技术中选相控制设备对断路器分合闸的控制方法不能有效应用于基于数字式电压信号的智能变电站难题；填补了智能变电站选相控制设备控制断路器分合闸有效方法的空白。

Description

基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统断路器智能控制技术领域，具体涉及一种基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法。
背景技术
选相合闸技术是一种可精确控制断路器在特定相位关合的技术，作为抑制电力系统合闸暂态过电压和涌流的有效手段，较传统增加合闸电阻和设置避雷器方案具有更多的技术和成本优势，近年来在变电站中已得到广泛应用，尤其在超、特高压和直流换流站内。其在空载线路、空载变压器、电容器、电抗器等电力设备投切时能够有效抑制暂态过电压和涌流，减小对系统电气设备冲击，提高系统电能质量，节约设备维修工作量和防止保护误动。
如图1所示，目前最为多见的常规变电站中，对断路器进行分合闸控制的选相控制设备以及各选相控制设备发出分合闸命令的监控后台均设在主控室内，选相控制设备与对一次侧电压电流采样用的PT间隔通过电缆传输电压等采样信号，选相控制设备与断路器间隔之间通过控制电缆连接；由于控制电压的采样转换和相关数据处理均在一个中断内进行，处理延迟非常小可忽略，因此可将采样的电压数据直接用于选相控制设备的控制算法计算得出控制断路器分合闸的时间，能够满足对断路器分合闸的控制需求；其存在的不足是由于主控室和断路器间隔之间通常比较远，电缆在现场拉线往往长达几百米，带来施工困难以及易引起电磁干扰等各问题。
随着社会发展和技术的进步，智能化变电站日益得到推广，如图2所示，目前智能化变电站通常其监控后台设在主控室内，而选相控制设备则直接设在断路器间隔的就地柜内，选相控制设备与监控后台以及母线合并单元间均采用光缆连接；如图3所示，选相控制设备从母线合并单元获取的电压等采样信号，不再是模拟量信号，而是经母线合并单元采样并采用点对点方式发送的进行过数字化处理的数字电压信号，而基于点对点发送的母线合并单元存在发送额定延迟时间Td，且Td为固定的值，发送额定延迟时间Td是指母线电压采集时间T0和母线合并单元输出电压时间T1的差值。由于发送额定延迟时间Td的存在，使得目前常规变电站中选相控制设备对断路器分合闸的控制方法，不能有效应用于智能化变电站；而目前针对智能化变电站的选相控制设备控制断路器分合闸的有效方法，基本处于空白状态。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术中变电站选相控制设备只能通过采集的模拟量电压信号对断路器进行控制，而对智能变电站中采集的数字式电压信号则不能有效对断路器进行控制的问题，提供一种选相控制设备在输入数字式电压信号时亦能有效对断路器进行控制的基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法。
本发明的技术方案是：本发明的基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法，主要包括以下步骤：
①接收到监控后台发送的断路器合/分闸命令时，设于断路器间隔的选相控制设备从实时接收的母线合并单元发送的数字采样电压信号中，确定数字电压信号的当前采样点N，以及采样点N的数字采样电压信号到达选相控制设备的时刻DEVT1；
②选相控制设备从母线合并单元发送的数字采样电压信号中获取当前采样点N的数字电压相位和频率f1；
③选相控制设备利用当前采样点N的数字电压频率f1采用式(1)计算控制时刻一周波需要的时间Tp；
④选相控制设备采用式(2)计算当前采样点N的数字电压信号的相位和初始相位0之间的时间差Ts：
⑤选相控制设备采用式(3)计算初定的一次侧设备电压过零点的时刻DEVT2：
DEVT2＝DEVT1+1.5×Tp-Ts (3)
⑥选相控制设备考虑母线合并单元的发送额定延迟时间Td，采用式(4)计算最终确定的控制断路器合/分闸的控制时刻DEVT3，该时刻即为一次侧设备电压过零点时刻Tcls；
DEVT3＝Tcls＝DEVT2-Td (4)
⑦选相控制设备在由步骤⑥确定的控制时刻DEVT3，控制断路器执行合/分闸动作。
本发明具有积极的效果：(1)本发明的基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法，当选相控制设备接收到主控室监控后台发送的合/分闸指令时，选相控制设备通过获取母线合并单元发送的数字电压信号中的频率和相位信息，并考虑数字式电压的额定延迟因素影响，对选相控制时间进行修正，从而实现对断路器合/分闸进行精确控制；本发明有效解决了现有技术中选相控制设备对断路器分合闸的控制方法不能有效应用于基于数字式电压信号的智能化变电站问题；填补了智能化变电站的选相控制设备控制断路器分合闸有效方法的空白；有效解决了现有选相控制设备在智能化变电站应用的难题。(2)本发明的方法，由于其采用的选相控制设备直接设在断路器间隔的就地柜内，选相控制设备与监控后台以及母线合并单元间均采用光缆连接；在大幅减少现场电缆长度的同时；有效解决现有技术中长距离电缆带来的电磁干扰以及现场电缆施工困难等问题。
附图说明
图1为目前常规变电站内选相控制设备的接线方式。
图2为智能变电站中选相控制设备的接线方式。
图3为智能变电站内PT间隔中的母线合并单元发送的数字母线电压的额定延迟示意图。
图4为过零点合闸示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
(实施例1)
本实施例的基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法，以图2所示的智能变电站为例进行说明。对于一个具体的智能变电站，其PT间隔中的母线合并单元的发送额定延迟时间Td是确定值。选相控制设备一般根据如容性负载或感性负载的不同，选择在电压的过零点或者电压峰值进行合/分闸操作，以达到最好的控制效果。因分闸控制过程和合闸控制过程类似，故本实施例仅以电压过零点合闸过程为例进行说明。
参见图4，其上半部分是常规电磁式电压互感器输出的模拟量控制电压，下半部分是选相控制设备接收到的母线合并单元发送的数字电压。
本实施例的基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法，采用以下步骤：
①接收到监控后台发送的断路器合闸命令时，设于断路器间隔的选相控制设备从实时接收的母线合并单元发送的数字采样电压信号中，确定数字电压信号的当前采样点N，以及采样点N的数字采样电压信号到达选相控制设备的时刻DEVT1；
②选相控制设备从母线合并单元发送的数字采样电压信号中获取当前采样点N的数字电压相位和频率f1；
③选相控制设备利用当前采样点N的数字电压频率f1采用式(1)计算控制时刻一周波需要的时间Tp，以减少频率变化对控制合/分闸时刻的影响：
④选相控制设备采用式(2)计算当前采样点N的数字电压信号的相位和初始相位0之间的时间差Ts：
⑤选相控制设备采用式(3)计算初定的一次侧设备电压过零点的时刻DEVT2：
DEVT2＝DEVT1+1.5×Tp-Ts (3)
⑥选相控制设备考虑母线合并单元的发送额定延迟时间Td，采用式(4)计算最终确定的控制断路器合闸的控制时刻DEVT3，该时刻即为一次侧设备电压过零点时刻Tcls；
DEVT3＝Tcls＝DEVT2-Td (4)
⑦选相控制设备在由步骤⑥确定的控制时刻DEVT3，控制断路器执行合闸动作。
从前述可以看出，本实施例的基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法，当选相控制设备接收到控制系统合/分闸指令时，选相控制设备通过获取母线合并单元发送的数字电压信号中的频率和相位信息，并考虑数字式电压的额定延迟因素影响，对选相控制时间进行修正，从而实现对断路器合/分闸进行精确控制；从而有效解决了现有技术中选相控制设备对断路器分合闸的控制方法不能有效应用于基于数字式电压信号的智能化变电站问题；填补了智能化变电站的选相控制设备控制断路器分合闸有效方法的空白；有效解决了现有选相控制设备在智能化变电站应用的难题；同时，由于其采用的选相控制设备直接设在断路器间隔的就地柜内，选相控制设备与监控后台以及母线合并单元间均采用光缆连接；在大幅减少现场电缆长度的同时；有效解决现有技术中长距离电缆带来的电磁干扰以及现场电缆施工困难等问题。
以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (1)

1.一种基于数字电压信号的智能变电站断路器选相控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
①接收到监控后台发送的断路器合/分闸命令时，设于断路器间隔的选相控制设备从实时接收的母线合并单元发送的数字采样电压信号中，确定当前采样点N，以及采样点N的数字采样电压信号到达选相控制设备的时刻DEVT1；
②选相控制设备从母线合并单元发送的数字采样电压信号中获取当前采样点N的数字电压相位和频率f1；
③选相控制设备利用当前采样点N的数字电压频率f1采用式(1)计算控制时刻一周波需要的时间Tp；
T p = 1 f 1 - - - ( 1 )
④选相控制设备采用式(2)计算当前采样点N的数字电压信号的相位和初始相位0之间的时间差Ts：
⑤选相控制设备采用式(3)计算初定的一次侧设备电压过零点的时刻DEVT2：
DEVT2＝DEVT1+1.5×Tp-Ts (3)
⑥选相控制设备考虑母线合并单元的发送额定延迟时间Td，采用式(4)计算最终确定的控制断路器合/分闸的控制时刻DEVT3，该时刻即为一次侧设备电压过零点时刻Tcls；
DEVT3＝Tcls＝DEVT2-Td (4)
⑦选相控制设备在由步骤⑥确定的控制时刻DEVT3，控制断路器执行合/分闸动作。
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