CN112787650B - 一种快速判断隔离开关三相位置的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速判断隔离开关三相位置的方法及装置，涉及电力开关设备技术领域，具体是一种快速判断隔离开关三相位置的方法及装置，其包括：建立感应电压判据库步骤、获取感应电压量测值步骤、判断隔离开关位置步骤以及输出判定结果步骤，本发明方法，其有严谨的理论依据，在物理实现上需要增加的硬件少，硬件技术较为成熟简单，甚至对于目前大部分供电线路中现有硬件即可达到本方法的需求。仅需要从算法上、软件上着手，增加需要功能模块。该方法由仿真模型建立判据库，由实测数据进行验证，在验证通过后，即可大面积推广，非常适合对现有技术进行改造。

Description

一种快速判断隔离开关三相位置的方法及装置

技术领域

本发明涉及电力开关设备技术领域，具体是一种快速判断隔离开关三相位置的方法及装置。

背景技术

现有隔离开关位置判断主要基于电气指示与机械指示两种非同源性原理进行“双确认”。

电气指示原理指在隔离开关内安装辅助触点，通过触点的通断判定隔离开关分合闸到位情况，并将其传至隔离开关操作控制柜、监控机等设备供运行人员判断。

机械指示原理指通过观察隔离开关本体的限位螺栓位置、机械位置指示牌等标识，判定隔离开关分合闸到位情况。

上述两种原理的判定结果形成“双确认”判据，以确保隔离开关位置判定无误。此外，判断隔离开关位置的方法还有图像识别法、光学感应法、压力传感监测法、姿态传感监测法等。

传统的隔离开关位置“双确认”方法，用两种非同源性原理进行判断，具有一定可靠性，但在进行机械指示位置判断时需运维人员就地确认，有一定安全隐患，且降低了操作效率，而电气指示则可能因传动环节异常无法准确反映隔离开关的真实动作情况。

其他基于光学、力学传感器与图像、姿态识别算法的判断方法，均存在受天气、电磁环境影响大，适用范围受限，成本高，运行不可靠等问题，难以推广应用。

在隔离开关远方操作或异常检查时，若能远方、快速、准确地确定隔离开关位置，可极大提高操作效率与故障异常处置速度，同时降低运维人员操作压力，减少就地确认位置带来的安全隐患。

现有技术中，无论采用机械指示还是电气指示，都是间接指示，均不能反映隔离开关是否产生了电气接触的问题。

发明内容：

本发明提供了一种快速判断隔离开关三相位置的方法及装置，用于解决现有技术中不能反映隔离开关是否取得了电气接触的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种快速判断隔离开关三相位置的方法，包括：

S100：基于大数据统计分析与建模仿真计算相结合的方法建立感应电压判据U_判据判据库；

S200：获取感应电压量测值U_测；

S300：感应电压量测值U_测与所述感应电压判据库中的感应电压判据U_判据比对，判断隔离开关位置；

S400：输出判定结果。

进一步地，所述S200获取感应电压量测值U_测步骤包括：

S210:获取热备用感应电压量测值

以及获取冷备用感应电压量测值

S220：按下列公式计算获得感应电压量测值U_测：

进一步地，所述热备用感应电压量测值

以及所述冷备用感应电压量测值

均通过调度故障录波系统获取，所述热备用感应电压量测值

以及所述冷备用感应电压量测值

均为包括相角数据的电压值。

进一步地，感应电压判据U_判据按下列公式获得：

进一步地，待送电设备为主变时，根据主变参数确定热备用感应电压判据

判据以及冷备用感应电压判据

判据。

进一步地，待送电设备为母线时，根据处于热备用状态的母线开关个数确定热备用感应电压判据

判据。

进一步地，待送电设备为线路时，根据隔离开关操作时周边线路运行情况确定热备用感应电压判据

判据以及冷备用感应电压判据

判据。

进一步地，S300判断隔离开关位置步骤按下列方式判断开关位置：

将获取的感应电压测量值U_测与感应电压判据U_判据比对，按下列公式对开关位置进行判断：

ln(U_测A/U_判据A)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关A相在合位，其余情况认为A相未合好，待检查核实；

ln(U_测B/U_判据B)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关B相在合位，其余情况认为B相未合好，待检查核实；

ln(U_测C/U_判据C)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关C相在合位，其余情况认为C相未合好，待检查核实。

进一步地，S400输出判定结果步骤按下述进行输出：

根据判断开关位置的结果输出隔离开关分相位置判断结果。

进一步地，一种快速判断隔离开关三相位置的装置，为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括：包括：数据获取模块、感应判据电压判据库模块、隔离开关位置判断模块以及结论输出模块；

所述数据获取模块用于从所述调度故障录波系统获取所述热备用感应电压测量值

以及所述冷备用感应电压测量值

所述热备用感应电压测量值

以及所述冷备用感应电压测量值

均为包括相角数据的电压值；

所述感应判据电压判据库模块包括：线路感应电压判据、主变感应电压判据以及母线感应电压判据；

所述隔离开关位置判断模块用于将来自所述数据获取模块的所述热备用感应电压测量值

以及所述冷备用感应电压测量值

转变为所述感应电压测量值U_测；

所述隔离开关位置判断模块还用于将感应电压测量值U_测与来自所述感应判据电压判据库模块的感应电压判据U_判据进行比对，判断出开关位置；

所述结论输出模块用于将来自所述隔离开关位置判断模块的开关位置信息转变为隔离开关分相位置信息并予以输出；

所述数据获取模块以及所述感应判据电压判据库模块分别与所述隔离开关位置判断模块信号连接，所述隔离开关位置判断模块与所述结论输出模块信号连接。

本发明的积极效果如下：

一种快速判断隔离开关三相位置的方法，包括：建立感应电压判据库步骤、获取感应电压测量值步骤、判断隔离开关位置步骤以及输出判定结果步骤，本发明方法，其有严谨的理论依据，在物理实现上需要增加的硬件少，硬件技术较为成熟简单，甚至对于目前大部分供电线路中现有硬件即可达到本方法的需求。仅需要从算法上、软件上着手，增加需要功能模块。

该方法由判据库的建立由建模建立数据模型，由实践进行验证，在理论验证通过后，即可大面积推广，非常适合对现有技术进行改造。

对于新产品而言，可以去除部分硬件装置，如根据使用场景，去除机械指示装置或者电气指示装置，从而降低制造成本，降低安装难度。

在使用上，对于一些自动化水平较高的电网系统，如一些实现远程自动合闸操作的隔离开关，可以不再人工通过机械指示装置确认或者电气指示确认，可以远程确认隔离开关的三相位置。

对于准确性而言，相对于电气指示确认或机械指示确认，均为间接确认的方式，而依照本方法的确认方式，为开关触点的直接确认方式，准确性相对于电气指示确认和机械指示确认而言，更准确。

本发明方法，通过间接的方式获得感应电压测量值，在隔离开关操作前后各读取一次感应电压数据即可，不需增加复杂操作流程，不影响正常操作过程。

本发明方法对于设有调度故障录波系统的供电线路，其依靠故障录波系统获取热备用感应电压测量值以及冷备用感应电压测量值，不需要额外的硬件消耗，不需要对现有线路进行改造，成本更低，不影响现有线路的稳定性和安全性。

本发明方法在建立数学模型并仿真以后，应当通过大数据统计分析获得验证，而在通常做法下，热备用感应电压测量值以及冷备用感应电压测量值分别获得，故从验证方式考虑，应当通过建立热备用感应判据电压以及冷备用感应判据电压，以方便验证。

本发明方法实现应当依照现有物理条件建立判据库，在建立判据库时重点考虑设备类型，设备可分为线路、母线、主变三类。基于大数据统计分析与建模仿真计算相结合的方法，收集设备历史停送电过程中的设备冷、热备用状态感应电压数据，对建模仿真计算结果进行分析校验，得出不同类型设备感应电压的关键影响因素，及对应不同场景的设备感应电压数值。

本发明装置依照本发明方法，并给出最优的实施选择，从结构上来看，该结构简洁，从硬件实现看，大部分供电线路无需增加硬件成本，开销少，成本低。

该技术可在隔离开关操作后或运行异常需判断分合位置时，通过测量隔离开关所属设备感应电压，快速可靠的判断其位置。在已有电气设备基础上，通过可靠的技术手段实现远方判断隔离开关位置，为隔离开关远方操作提供重要技术支撑；同时在隔离开关运行异常时，避免现场确认隔离开关位置产生的人身安全隐患。全面提升了运行人员的操作效率，有效保障了电网安全稳定运行与电力可靠供应。

附图说明

图1为本发明实施方式供电线路原理图；

图2为本发明实施方式快速判断隔离开关位置的装置功能框图。

图中：

电源电压U1；

第一隔离开关A相K1A；

第一隔离开关B相K1B；

第一隔离开关C相K1C；

断路器开关A相断口电容C3A；

断路器开关A相K3A；

断路器开关B相断口电容C3B；

断路器开关B相K3B；

断路器开关C相断口电容C3C；

断路器开关C相K3C；

第二隔离开关A相K2A；

第二隔离开关B相K2B；

第二隔离开关C相K2C；

周边带电设备电压U2；

耦合电容C1；

对地电容C2；

大地GND；

电压量测点P1；

待送电设备D1。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，一种快速判断隔离开关三相位置的方法，包括：

S100：基于大数据统计分析与建模仿真计算相结合的方法建立感应电压判据U_判据判据库；

S200：获取感应电压量测值U_测；

S300：感应电压量测值U_测与所述感应电压判据库中的感应电压判据U_判据比对，判断隔离开关位置；

S400：输出判定结果。

更为具体地，在设备送电操作过程中，闭合隔离开关后，断路器闭合前，断路器断口存在并联电容，周边带电设备对电压量测点P1存在耦合电容C1，电压量测点P1对大地GND存在对地电容C2，周边带电设备存在周边带电设备电压U2，电源电压U1及周边带电设备电压U2两者相叠加，将在电压量测点P1产生明显的感应电压，也即待送电设备D1上产生明显的感应电压，即电压量测点P1电压U由两部分构成：一是电源电压U1通过断路器开关断口电容与对地电容C2的分压值U_断口；二是周边带电设备电压U2通过耦合电容C1与对地电容C2的分压值U_耦合组成。

本实施方式中，包括第一隔离开关、第二隔离开关以及断路器，第一隔离开关包括：第一隔离开关A相K1A、第一隔离开关B相K1B以及第一隔离开关C相K1C，第二隔离开关包括：第二隔离开关A相K2A、第二隔离开关B相K2B以及第二隔离开关C相K2C，断路器包括：断路器开关A相K3A、断路器开关A相断口电容C3A、断路器开关B相K3B、断路器开关B相断口电容C3B、断路器开关C相K3C以及断路器开关C相断口电容C3C。

第一隔离开关以及第二隔离开关均处于闭合状态时，并且断路器处于断开状态时，电压量测点P1电压值用公式(相量和)表示为：

第一隔离开关以及第二隔离开关均处于闭合状态，并且断路器处于断开状态，此时称之为设备热备用状态。

当第一隔离开关、第二隔离开关以及断路器均处于断开状态时，电源电压U1不能在电压量测点P1产生分压作用，电压量测点P1电压值用公式表示为：

第一隔离开关、第二隔离开关以及断路器均处于断开状态时，此时称之为设备冷备用状态。

式(1)减式(2)，可知：

式(3)的数学含义为：设备热备用状态感应电压值与冷备用状态感应电压值的相量差。物理含义为：电源电压U1通过断路器开关断口电容在电压量测点P1产生的感应电压值。

由此可知，当某相隔离开关出现三相不一致情况时，

值将发生变化。

基于该原理，在设备送电过程中，通过判断

数值来研判刀闸三相位置情况。

在实际实施上，应当按照下列步骤进行：

首先，应当建立判据库，判据库也即用于判定某项隔离开关是否闭合的数据库，通过大数据统计分析与建模仿真计算相结合的方法建立感应电压判据U_判据判据库，首先通过建模仿真计算出数据，然后，再通过实测数据验证建模仿真的理论的正确性，只有二者相结合才能建立准确有效的判据库。

在物理连接上，应当在图示的电压量测点P1建立采样点，采样点的位置位于待送电设备D1的前端，采集点采集的应当是采集点位置的电压数据，注意，此电压数据为包括电压幅值和相角的电压数据。

然后，在获取的采样点电压数据后，将该采样点电压数据与判据库中相应的判据进行比对，看是否符合判据库预设的条件。具体而言，是感应电压量测值U_测与判据库中的感应电压判据U_判据比对，判断隔离开关位置。

最后，根据比对结果输出判定结果，显示出隔离开关三相开关点的状态。

本发明方法，其有严谨的理论依据，在物理实现上需要增加的硬件少，硬件技术较为成熟简单，甚至对于目前大部分供电线路中现有硬件即可达到本方法的需求。仅需要从算法上、软件上着手，增加需要功能模块。

该方法由判据库的建立由建模建立数据模型，由实践进行验证，在理论验证通过后，即可大面积推广，非常适合对现有技术进行改造。

对于新产品而言，可以去除部分硬件装置，如根据使用场景，去除机械指示装置或者电气指示装置，从而降低制造成本，降低安装难度。

在使用上，对于一些自动化水平较高的电网系统，如一些实现远程自动合闸操作的隔离开关，可以不再人工通过机械指示装置确认或者电气指示确认，可以远程确认隔离开关的三相位置。

对于准确性而言，相对于电气指示确认或机械指示确认，均为间接确认的方式，而依照本方法的确认方式，为开关触点的直接确认方式，准确性相对于电气指示确认和机械指示确认而言，更准确。

进一步地，所述S200获取感应电压量测值U_测步骤包括：

S210:获取热备用感应电压量测值

以及获取冷备用感应电压量测值

S220：按下列公式计算获得感应电压量测值U_测：

更为具体地，U测为感应电压测量值，其意义为电压量测点P1电压的幅值，而该幅值依靠

以及

两者间接获得。其获得方式为从采样点依据第一隔离开关、第二隔离开关以及断路器的状态获得，也即，当第一隔离开关以及第二隔离开关的状态均为闭合状态，断路器状态为断开状态，此时采样点采集的电压幅值以及相角为

当第一隔离开关、第二隔离开关以及断路器状态均为断开状态时，此时采样点采集的电压幅值以及相角为

如前述公式(3)所述，根据该公式获得感应电压量测值U_测。

本发明方法，通过间接的方式获得感应电压量测值U_测，其物理实现的硬件较少，只需要判断第一隔离开关、第二隔离开关以及断路器的状态即可，符合正常合闸或分闸操作的流程过程，不影响分闸或者合闸的过程操作，无需增加不必要的流程。

进一步地，所述热备用感应电压量测值

以及所述冷备用感应电压量测值

均通过调度故障录波系统获取，所述热备用感应电压量测值

以及所述冷备用感应电压量测值

均为包括相角数据的电压值。

更为具体地，对于设有调度故障录波系统的供电线路，其依靠故障录波系统获取热备用感应电压量测值

以及冷备用感应电压量测值

不需要额外的硬件消耗，不需要对现有线路进行改造，成本更低，不影响现有线路的稳定性和安全性。

进一步地，感应电压判据U_判据按下列公式获得：

更为具体地，根据前述公式(3)，在感应电压判据U_判据获取上，通常做法为分别获得热备用感应电压判据

判据以及冷备用感应电压判据

判据，如前所述，在建立数学模型并仿真以后，应当通过大数据统计分析获得验证，而在通常做法下，

以及

分别获得，故从验证方式考虑，应当通过建立热备用感应电压判据

判据以及冷备用感应电压判据

判据，间接获得U_判据，以方便验证。

进一步地，待待送电设备为主变时，根据主变参数确定热备用感应电压判据

判据以及冷备用感应电压判据

判据。

进一步地，待送电设备为母线时，根据处于热备用状态的母线开关个数确定热备用感应电压判据

判据。

进一步地，待送电设备为线路时，根据隔离开关操作时周边线路运行情况确定热备用感应电压判据

判据以及冷备用感应电压判据

判据。

更为具体地，设备可分为线路、母线、主变三类。基于大数据统计分析与建模仿真计算相结合的方法，收集设备历史停送电过程中的设备冷、热备用状态感应电压数据，对建模仿真计算结果进行分析校验，得出不同类型设备感应电压的关键影响因素，及对应不同场景的设备感应电压数值。

设备感应电压除与开关断口电容相关外，不同类型设备感应电压的形成特点不同，据此可得到针对各类型、各场景的感应电压应用判据。线路感应电压受周边线路运行情况影响，根据隔离开关操作时周边线路运行情况确定相应判据；母线感应电压由热备用状态的母线开关个数决定，根据处于热备用状态的母线开关个数确定相应判据；主变感应电压受主变自身参数影响，根据不同主变参数确定相应判据。

进一步地，S300判断隔离开关位置步骤按下列方式判断开关位置：

将获取的感应电压测量值U_测与感应电压判据U_判据比对，按下列公式对开关位置进行判断：

ln(U_测A/U_判据A)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关A相在合位，其余情况认为A相未合好，待检查核实；

ln(U_测B/U_判据B)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关B相在合位，其余情况认为B相未合好，待检查核实；

ln(U_测C/U_判据C)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关C相在合位，其余情况认为C相未合好，待检查核实。

更为具体地，因不同类型设备感应电压数值差异较大，若仅设置感应电压数值差作为判别标准，不具备通用性。采用取对数的形式可准确反映实际电压量测值与感应电压判据值的偏差程度，提高隔离开关位置判断准确性。

进一步地，S400输出判定结果步骤按下述进行输出：

根据判断开关位置的结果输出隔离开关分相位置判断结果。

更为具体地，本发明方法根据判断开关位置的结果输出隔离开关分相位置判断结果，工作人员可以远程观测到隔离开关三相的位置，减少就地判别环节，降低了人工判定存在一定的安全风险的可能。

进一步地，一种快速判断隔离开关三相位置的装置，为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括：包括：数据获取模块、感应判据电压判据库模块、隔离开关位置判断模块以及结论输出模块；

所述数据获取模块用于从所述调度故障录波系统获取所述热备用感应电压测量值

以及所述冷备用感应电压测量值

所述热备用感应电压测量值

以及所述冷备用感应电压测量值

均为包括相角数据的电压值；

所述感应判据电压判据库模块包括：线路感应电压判据、主变感应电压判据以及母线感应电压判据；

所述隔离开关位置判断模块用于将来自所述数据获取模块的所述热备用感应电压测量值

以及所述冷备用感应电压测量值

转变为所述感应电压测量值U_测；

所述隔离开关位置判断模块还用于将感应电压测量值U_测与来自所述感应判据电压判据库模块的感应电压判据U_判据进行比对，判断出开关位置；

所述结论输出模块用于将来自所述隔离开关位置判断模块的开关位置信息转变为隔离开关分相位置信息并予以输出；

所述数据获取模块以及所述感应判据电压判据库模块分别与所述隔离开关位置判断模块信号连接，所述隔离开关位置判断模块与所述结论输出模块信号连接。

本发明装置依照本发明方法，并给出最优的实施选择，从结构上来看，该结构简洁，从硬件实现看，部分有条件的供电线路无需增加硬件成本，开销少，成本低。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种快速判断隔离开关三相位置的方法，其特征在于，包括：

S100：基于大数据统计分析与建模仿真计算相结合的方法建立感应电压判据U判据判据库；

S200：获取感应电压量测值U测；

S300：感应电压量测值U测与所述感应电压判据库中的感应电压判据U判据比对，判断隔离开关位置；

S400：输出判定结果；

所述S200获取感应电压量测值U测步骤包括：

S210:获取热备用感应电压量测值

热备用以及获取冷备用感应电压量测值

冷备用；

S220：按下列公式计算获得感应电压量测值U测：

当第一隔离开关以及第二隔离开关的状态均为闭合状态，断路器状态为断开状态，此时采样点采集的电压幅值以及相角为

热备用；当第一隔离开关、第二隔离开关以及断路器状态均为断开状态时，此时采样点采集的电压幅值以及相角为

冷备用；

所述热备用感应电压量测值

热备用以及所述冷备用感应电压量测值

冷备用均通过调度故障录波系统获取，所述热备用感应电压量测值

热备用以及所述冷备用感应电压量测值

冷备用均为包括相角数据的电压值。

2.根据权利要求 1所述的一种快速判断隔离开关三相位置的方法，其特征在于，感应电压判据U判据按下列公式获得：

待送电设备为主变时，根据主变参数确定热备用感应电压判据

热备用判据以及冷备用感应电压判据

冷备用判据；

待送电设备为母线时，根据处于热备用状态的母线开关个数确定热备用感应电压判据

热备用判据；

待送电设备为线路时，根据隔离开关操作时周边线路运行情况确定热备用感应电压判据

热备用判据以及冷备用感应电压判据

冷备用判据。

3.根据权利要求1所述的一种快速判断隔离开关三相位置的方法，其特征在于，S300判断隔离开关位置步骤按下列方式判断开关位置：

将获取的感应电压测量值U测与感应电压判据U判据比对，按下列公式对开关位置进行判断：

ln(U测A/U判据A)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关A相在合位，其余情况认为A相未合好，待检查核实；

ln(U测B/U判据B)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关B相在合位，其余情况认为B相未合好，待检查核实；

ln(U测C/U判据C)∈[-0.2,0.2]时，隔离开关C相在合位，其余情况认为C相未合好，待检查核实。

4.根据权利要求1或3所述的一种快速判断隔离开关三相位置的方法，其特征在于，S400输出判定结果步骤按下述进行输出：

根据判断开关位置的结果输出隔离开关分相位置判断结果。

5.一种快速判断隔离开关三相位置的装置，其特征在于，包括：数据获取模块、感应判据电压判据库模块、隔离开关位置判断模块以及结论输出模块；

所述数据获取模块用于从调度故障录波系统获取热备用感应电压测量值

热备用以及冷备用感应电压测量值

冷备用，所述热备用感应电压测量值

热备用以及所述冷备用感应电压测量值

冷备用均为包括相角数据的电压值；

所述感应判据电压判据库模块包括：线路感应电压判据、主变感应电压判据以及母线感应电压判据；

所述隔离开关位置判断模块用于将来自所述数据获取模块的所述热备用感应电压测量值

热备用以及所述冷备用感应电压测量值

冷备用转变为所述感应电压测量值U测；

所述隔离开关位置判断模块还用于将感应电压测量值U测与来自所述感应判据电压判据库模块的感应电压判据U判据进行比对，判断出开关位置；

所述结论输出模块用于将来自所述隔离开关位置判断模块的开关位置信息转变为隔离开关分相位置信息并予以输出；

所述数据获取模块以及所述感应判据电压判据库模块分别与所述隔离开关位置判断模块信号连接，所述隔离开关位置判断模块与所述结论输出模块信号连接。

Images