CN113534684B - 一种选相合闸控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种选相合闸控制方法及装置，基于断路器的电气关合点记录断路器实际关合时间，并同断路器额定关合时间比较，若超过一定的突变量门槛值，则判定为发生断路器峰值附近提前击穿，然后在下次选相合闸控制的等待延时中引入修正量，并通过逐渐调整该修正量的值，直至断路器不在电压峰值附近发生提前击穿。本发明所述的方法可在断路器选相关合控制场合，有效避免断路器关合过程中在电压峰值附近提前发生击穿所导致的过电压和过电流冲击。

Description

一种选相合闸控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电网断路器技术领域，特别是涉及断路器定相位合闸控制时避免断路器峰值附近提前击穿的选相合闸控制方法及装置。
背景技术
电力系统中，开关合闸操作的暂态过程会产生涌流和过电压的影响，不利于系统的稳定性。大量现场应用经验表明，采用选相合闸可以有效减小合闸瞬时对系统产生的冲击。
在断路器合闸过程中，当动静触头开距很小其介质绝缘强度无法抵御外施电压时，将发生提前击穿现象。故增加选相合闸功能后，由于断路器自身的动作离散性及绝缘特性，当合闸点发生在过零点前，易发生接近电压峰值点的预击穿，从而使得本次电气关合时间较固有关合时间突然缩短。故应增加选相合闸等待时间，延后将合闸命令发送给合闸线圈，以在合闸前的系统电压峰值附近增大动静触头开距从而增强绝缘性能，避免在系统电压峰值处发生预击穿。
过零点提前击穿示意如图1所示，过零点的提前击穿往往发生在峰值附近，击穿时系统电压较高，给容性负载瞬间产生较大的过电压冲击，合闸瞬时的涌流也较大，对系统的暂态冲击较大。工程现场在选相合闸应用于关合容性负载时，个别相在系统电压的过零点前发生峰值附近的预击穿，是常见的故障之一。
需要引起注意的是，在选相合闸工程应用中，过早地发生了电压峰值附近的提前预击穿导致的过电压/涌流增大等选相关合问题时常发生。一方面因为通常情况下高压断路器合闸时受限于机构操作功，速度不高导致关合系数小于1，当合闸时间变短时，绝缘强度下降率曲线容易和前一个电压波形峰值处产生交点，故发生了预期之外的峰值附近提前击穿现象。另一方面，带电运行多年的相控断路器，断路器多次(一般1000次以上)关合、开断后由于触头烧蚀和磨损，导致实际合闸时间变化引起。
发明内容
本发明的目的是，提供一种选相合闸控制方法及装置，有效避免断路器关合过程中在电压峰值附近提前发生预击穿，以及由此所导致的过电压和过电流冲击。
为了达成上述目的，本发明提出了一种选相合闸控制方法，包括：
记录选相合闸命令发出时刻和断路器实际电气关合时刻，两者之差为断路器的实际关合时间；
对比断路器的实际关合时间和断路器额定关合时间，判断两者的差值是否超过预设的突变量门槛值；
如果所述差值未超过预设的突变量门槛值，判定为未发生电压峰值附近提前击穿，保持选相合闸等待时间不变；如果所述差值超过预设的突变量门槛值，则判定为发生断路器峰值附近提前击穿，则在下次选相合闸等待时间中引入修正量。
优选的实施例中，所述在下次选相合闸等待时间中引入修正量具体包括：引入选相合闸等待修正时间，将下次操作等待时间修正为本次选相合闸等待时间与修正量之和。
优选的实施例中，还包括：所述选相合闸等待时间根据最新次的操作结果不断引入修正量进行修正，直至得到合适的修正量使得断路器不再发生电压峰值附近提前击穿现象。
优选的实施例中，所述断路器实际电气关合时刻通过合闸完成后的反馈模拟量信号突变特征判定。
优选的实施例中，所述合闸完成后的反馈模拟量信号为电流信号或者电压信号。
优选的实施例中，所述断路器额定关合时间是在不发生电压峰值附近提前击穿的情况下，通过多次测试得到的断路器关合时间的平均值或中间值。
优选的实施例中，所述的突变量门槛值根据现场测试或经验值获得。
优选的实施例中，所述突变量门槛值的获得方法为：在断路器带电调试阶段，记录合闸在电压峰值附近提前击穿时的实际电气关合时间；统计多次断路器实际关合时间的平均值或中间值；计算所述断路器实际关合时间的平均值或中间值与额定关合时间的差值，乘以裕度系数即为突变量门槛值。
优选的实施例中，所述修正量增加的幅度根据经验值从小到大逐渐调整。
本发明同时提出了一种选相合闸控制装置，包括：
关合时间计算单元，用于根据选相合闸命令发出时刻和断路器实际电气关合时刻计算断路器的实际关合时间；
判断单元，用于对比断路器的实际关合时间和断路器额定关合时间，判断两者的差值是否超过预设的突变量门槛值；
处理单元，根据判断单元的判定结果，如果所述差值未超过预设的突变量门槛值，判定为未发生电压峰值附近提前击穿，保持选相合闸等待时间不变；如果所述差值超过预设的突变量门槛值，则判定为发生断路器峰值附近提前击穿，则在下次选相合闸等待时间中引入修正量。
本发明的有益效果是：本发明基于断路器的电气关合点记录断路器实际关合时间，并且同断路器额定关合时间进行比较，若超过一定的突变量则判定为发生断路器峰值附近提前击穿，通过在下次选相合闸控制的等待延时中引入修正量，并调整该修正量的值，直至断路器不在电压峰值附近发生提前击穿。本方案简单可靠、运算量小，非常易于在控制系统中的软件实现，可在断路器选相关合控制场合，有效避免断路器关合过程中在电压峰值附近提前发生预击穿所导致的过电压和过电流冲击。
附图说明
图1为断路器选相关合过程A相发生电压峰值附近提前击穿的波形示意图；
图2为断路器选相关合最佳关合相位示意图；
图3为本申请选相合闸方法实施例示意图；
图4为断路器选相关合电压峰值附近提前击穿示意图；
图5为本申请选相合闸装置实施例示意图。
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，以下根据附图及实施例，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仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
预击穿发生时刻依赖于外施电压大小和断路器断口绝缘下降率RDDS(Rate ofcrease of Dielectric Strength)。如图2所示，A1D1、B1E1、C1F1绝缘下降率曲线与系统电压交点为预击穿发生位置，3σ为断路器固有合闸时间的离散性决定，实际合闸位置应为图中D1-F1范围内。可见考虑关合预计穿及机构离散性后最佳关合目标相位应为B′1点，该点应在系统电压过零点之后的相位。如果将电气关合点恰好整定于真实过零点，因断路器关合时间的离散性，如果合闸时间变小(合闸速度变快)，则会合闸于过零点前的相位，若断路器的介质绝缘强度不够，将大大增加在系统电压峰值附近发生击穿的概率，从而引起较大的合闸涌流和电压波形畸变。
实施例1：
本发明的一种选相合闸控制方法实施例1，如图3所示包括：
步骤1:记录选相合闸命令发出时刻和断路器实际电气关合时刻，两者之差为断路器的实际关合时间。
断路器实际电气关合时刻通过合闸完成后的反馈模拟量信号突变特征判定，反馈模拟量信号为电流信号或者电压信号。
步骤2:对比断路器的实际关合时间和断路器额定关合时间，判断两者的差值是否超过预设的突变量门槛值。
断路器额定关合时间是在不发生电压峰值附近提前击穿的情况下，通过多次测试得到的断路器关合时间的平均值或中间值。
突变量门槛值根据现场测试或经验值获得。方法为：
S1:在断路器带电调试阶段，记录合闸在电压峰值附近提前击穿时的实际电气关合时间；
S2:统计多次断路器实际关合时间的平均值或中间值；
S3:计算所述断路器实际关合时间的平均值或中间值与额定关合时间的差值，乘以裕度系数即为突变量门槛值。
步骤3:如果所述差值未超过预设的突变量门槛值，判定为未发生电压峰值附近提前击穿，保持选相合闸等待时间不变；如果所述差值超过预设的突变量门槛值，则判定为发生断路器峰值附近提前击穿，则在下次选相合闸等待时间中引入修正量。
在下次选相合闸等待时间中引入修正量具体包括：引入选相合闸等待修正时间，将下次操作等待时间修正为本次选相合闸等待时间与修正量之和。
选相合闸等待时间根据最新次的操作结果不断引入修正量进行修正，直至得到合适的修正量使得断路器不再发生电压峰值附近提前击穿现象。修正量增加的幅度根据经验值从小到大逐渐调整。
实施例2：
结合图4介绍本申请的实施例2。图4中，正弦波形代表断路器断口间电压，通常选择为断路器电源侧的系统电压，电压波形和合闸过程的断路器断口的绝缘强度下降率RDDS曲线的交点即为临界击穿点。本实施例主要包括以下步骤：
在断路器带电调试阶段：
(S11)通过多次断路器带电合闸操作(测试次数根据工程现场调试计划，通常建议不少于10次)，记录选相合闸发出命令的时刻和合闸在电压过零点附近时实际电气关合时刻，两者之差为断路器关合时间，通过多次测试得到的断路器关合时间的平均值或中间值额定关合时间te；
(S12)记录合闸在电压峰值附近提前击穿时的实际电气关合时间，统计多次断路器实际关合时间的平均值或中间值treale和步骤(S11)中额定关合时间te的差值，考虑一定的裕度系数k，其中0<k<1,计算突变量门槛值Δtallow＝k|treale-te|。
在断路器带电运行阶段：
(S21)根据断路器实际电气关合时刻t1，以及选相合闸发出命令的时刻t0，计算断路器的实际关合时间treal＝t1-t0；
(S22)根据断路器实际关合时间treal和设定的额定关合时间te的关系，判定两者差值是否超出突变量门槛值Δtallow；
(S23)若|treal-te|≤Δtallow，判定为未发生电压峰值附近提前击穿，保持选相合闸等待时间tdelay不变；否则，若|treal-te|>Δtallow，判定为发生电压峰值附近提前击穿，则在下次选相合闸等待时间中引入修正量Δt，下次操作等待时间修正为tdelay+Δt；
(S24)按步骤(S23)得到的选相合闸等待时间进行选相合闸控制，待合闸完成后根据最新次的操作结果再次判断是否发生峰值附近提前击穿，直至得到合适的Δt，使得断路器不再发生电压峰值附近提前击穿现象。
本申请的技术方案基于断路器实际关合时间同额定关合时间的比较，通过在下次选相合闸控制的等待延时中引入修正量，控制目标合闸相位在各相电压过零点附近，从而有效避免断路器关合过程中在电压峰值附近提前发生预击穿，以及由此所导致的过电压和过电流冲击。
本申请的一种选相合闸控制装置实施例包括：关合时间计算单元、判断单元和处理单元。其中：
关合时间计算单元，用于根据选相合闸命令发出时刻和断路器实际电气关合时刻计算断路器的实际关合时间。
判断单元，用于对比断路器的实际关合时间和断路器额定关合时间，判断两者的差值是否超过预设的突变量门槛值。
处理单元，根据判断单元的判定结果，如果所述差值未超过预设的突变量门槛值，判定为未发生电压峰值附近提前击穿，保持选相合闸等待时间不变；如果所述差值超过预设的突变量门槛值，则判定为发生断路器峰值附近提前击穿，则在下次选相合闸等待时间中引入修正量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种选相合闸控制方法，其特征在于，包括：
记录选相合闸命令发出时刻和断路器实际电气关合时刻，两者之差为断路器的实际关合时间；
对比断路器的实际关合时间和断路器额定关合时间，判断两者的差值是否超过预设的突变量门槛值；
如果所述差值未超过预设的突变量门槛值，判定为未发生电压峰值附近提前击穿，保持选相合闸等待时间不变；如果所述差值超过预设的突变量门槛值，则判定为发生断路器峰值附近提前击穿，则在下次选相合闸等待时间中引入修正量，所述选相合闸等待时间根据最新次的操作结果不断引入修正量进行修正，直至得到合适的修正量使得断路器不再发生电压峰值附近提前击穿现象。
2.根据权利要求1所述的选相合闸控制方法，其特征在于，所述在下次选相合闸等待时间中引入修正量具体包括：引入选相合闸等待修正时间，将下次操作等待时间修正为本次选相合闸等待时间与修正量之和。
3.根据权利要求1所述的选相合闸控制方法，其特征在于，所述断路器实际电气关合时刻通过合闸完成后的反馈模拟量信号突变特征判定。
4.根据权利要求3所述的选相合闸控制方法，其特征在于，所述合闸完成后的反馈模拟量信号为电流信号或者电压信号。
5.根据权利要求1所述的选相合闸控制方法，其特征在于：所述断路器额定关合时间是在不发生电压峰值附近提前击穿的情况下，通过多次测试得到的断路器关合时间的平均值或中间值。
6.根据权利要求1所述的选相合闸控制方法，其特征在于：所述的突变量门槛值根据现场测试或经验值获得。
7.根据权利要求6所述的选相合闸控制方法，其特征在于：所述突变量门槛值的获得方法为：
在断路器带电调试阶段，记录合闸在电压峰值附近提前击穿时的实际电气关合时间；
统计多次断路器实际关合时间的平均值或中间值；
计算所述断路器实际关合时间的平均值或中间值与额定关合时间的差值，乘以裕度系数即为突变量门槛值。
8.根据权利要求1所述的选相合闸控制方法，其特征在于：所述修正量增加的幅度根据经验值从小到大逐渐调整。
9.一种选相合闸控制装置，其特征在于，包括：
关合时间计算单元，用于根据选相合闸命令发出时刻和断路器实际电气关合时刻计算断路器的实际关合时间；
判断单元，用于对比断路器的实际关合时间和断路器额定关合时间，判断两者的差值是否超过预设的突变量门槛值；
处理单元，根据判断单元的判定结果，如果所述差值未超过预设的突变量门槛值，判定为未发生电压峰值附近提前击穿，保持选相合闸等待时间不变；如果所述差值超过预设的突变量门槛值，则判定为发生断路器峰值附近提前击穿，则在下次选相合闸等待时间中引入修正量；所述选相合闸等待时间根据最新次的操作结果不断引入修正量进行修正，直至得到合适的修正量使得断路器不再发生电压峰值附近提前击穿现象。
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