CN114301099A - 母线切换方法及装置、电子设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电力系统自动化技术领域，提供了一种母线切换方法及装置、电子设备、存储介质，包括：基于单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型；基于电网仿真模型，对单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角；在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使接线线路合环运行，并分别监测不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角；基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，从不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换。本公开可实现母线带大规模变流器的多电源接线方式下的平滑稳定切换，避免主设备检修期间存在的大规模弃风弃光现象，有效提升新能源发电的经济效益。

Description

母线切换方法及装置、电子设备、存储介质

技术领域

本公开涉及电力系统自动化技术领域，特别涉及一种母线切换方法及装置、电子设备、存储介质。

背景技术

快速切换装置是厂用配电系统的重要设备，通常在高压厂用母线处进行配置，实现工作电源进线开关和备用电源进线开关之间的切换，当高压厂用母线工作电源失电时，由快速切换装置将高压厂用电源切换至备用电源，从而保证厂用系统安全稳定运行，且切换方式灵活。快速切换装置广泛应用于发电厂10kV/6kV配电系统中，而为了保证系统稳定，一般情况下，在35kV等级配电系统中不会配置自动切换装置。

然而，随着电力电子技术的快速发展，风能及太阳能等新能源发电接入电网的比例迅猛增加。与传统发电机等旋转设备不同，风能和太阳能等新能源在并入电网过程中，由于电网中含有大量逆变整流设备，系统整体惯性水平较弱，谐波含量高，抗干扰能力不强，潮流的异常波动容易引发振荡，且为满足电网运行要求，汇集母线一般还需配备接地变、SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)无功补偿装置等，因此，相较于常规配电系统，电力电子变流设备作为电源的系统运行工况更加复杂。

基于此，如何实现母线带大规模变流器的多电源接线方式下电源的平滑稳定切换，以避免主变等主设备检修期间造成大规模弃风弃光现象，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种母线切换方法及装置、电子设备、存储介质。

本公开的一个方面，提供了一种母线切换方法，应用于单母线分段带母线开关的接线线路，单母线的各段通过母线开关选择性连接，接线线路还包括通过各个主变开关分别与单母线的各段选择性连接的多个主变，所述方法包括：

基于单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型；

基于电网仿真模型，对单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角；

在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使接线线路合环运行，并分别监测不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角；不同的切换操作包括先闭合母线开关后断开目标主变开关、先断开目标主变开关后闭合母线开关、断开目标主变开关的同时闭合母线开关；

基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，从不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换。

可选的，基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，从不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换，包括：

在目标主变不可用时，判断此时是否满足同期条件；同期条件包括合环点两侧的压差、频差均在预设范围内，且合环点两侧的相角差为零；

若此时满足同期条件，则闭合母线开关，之后，断开目标主变开关。

可选的，在闭合母线开关，之后，断开目标主变开关之后，所述方法还包括：

判断是否收到目标主变开关的分位指令，若未收到分位指令，则进行解耦操作，断开母线开关；

在目标主变恢复可用时，检同期回切目标主变开关。

可选的，所述方法还包括：

基于电网仿真模型，对接线线路上的设备在合环瞬间受到的冲击进行分析。

本公开的另一个方面，提供了一种母线切换装置，应用于单母线分段带母线开关的接线线路，单母线的各段通过母线开关选择性连接，接线线路还包括通过各个主变开关分别与单母线的各段选择性连接的多个主变，所述装置包括：

建立模块，用于基于单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型；

计算模块，用于基于电网仿真模型，对单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角；

切换模块，用于在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使接线线路合环运行，并分别监测不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角；不同的切换操作包括先闭合母线开关后断开目标主变开关、先断开目标主变开关后闭合母线开关、断开目标主变开关的同时闭合母线开关；

选取模块，用于基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，从不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换。

可选的，选取模块，具体用于在目标主变不可用时，判断此时是否满足同期条件；同期条件包括合环点两侧的压差、频差均在预设范围内，且合环点两侧的相角差为零；若此时满足同期条件，则闭合母线开关，之后，断开目标主变开关。

可选的，在选取模块用于闭合母线开关，之后，断开目标主变开关之后，

选取模块，还用于判断是否收到目标主变开关的分位指令，若未收到分位指令，则进行解耦操作，断开母线开关；在目标主变恢复可用时，检同期回切目标主变开关。

可选的，所述装置还包括：

分析模块，用于基于电网仿真模型，对接线线路上的设备在合环瞬间受到的冲击进行分析。

本公开的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前文记载的所述的方法。

本公开的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前文记载的所述的方法。

本公开相对于现有技术而言，基于单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型，基于电网仿真模型，对单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角，在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使接线线路闭合运行，并分别监测不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角，基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，从不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换，从而实现了母线带大规模变流器的多电源接线方式下的平滑稳定切换，避免了主变等主设备检修期间存在的大规模弃风弃光现象，有效提升了新能源发电的经济效益。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本公开一实施方式提供的一种母线切换方法的流程图；

图2为本公开另一实施方式提供的一种母线切换方法的流程图；

图3为本公开另一实施方式提供的一种母线切换方法的流程图；

图4为本公开另一实施方式提供的一种35kV变电站一次接线图的示意图；

图5为本公开另一实施方式提供的一种母线切换装置的结构示意图；

图6为本公开另一实施方式提供的一种母线切换装置的结构示意图；

图7为本公开另一实施方式提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施方式中，为了使读者更好地理解本公开而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本公开所要求保护的技术方案。以下各个实施方式的划分是为了描述方便，不应对本公开的具体实现方式构成任何限定，各个实施方式在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本公开的一个实施方式涉及母线切换方法，应用于单母线分段带母线开关的接线线路，单母线的各段通过母线开关选择性连接，接线线路还包括通过各个主变开关分别与单母线的各段选择性连接的多个主变。本实施例涉及的母线切换方法的流程如图1所示，包括：

步骤110，基于单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型。

步骤120，基于电网仿真模型，对单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角。

步骤130，在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使接线线路合环运行，并分别监测不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角；不同的切换操作包括先闭合母线开关后断开目标主变开关、先断开目标主变开关后闭合母线开关、断开目标主变开关的同时闭合母线开关。

具体的，这里的目标主变可以是多个主变中的任意一个主变，目标主变通过目标主变开关与单母线选择性连接。

通过设置不同的切换操作，可以基于电网仿真模型，对不同切换操作下母线的分段电压和环流冲击潮流计算进行综合分析，对快速切换技术进行优化升级，以实现母线带大规模变流器的多电源接线方式下的平滑稳定切换。

步骤140，基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，从不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换。

现有技术中，35kV等级的配电系统一般不会配置自动切换转置，而是采用传统的旋转设备进行母线切换，大大降低了切换的效率。另外，当系统中的某一主变进行维护或故障时，为该主变提供电力的风电机组等新能源发电设备仍然正常运行，此时，若直接断开该主变与新能源发电设备的连接，而不将该正常运行的新能源发电设备切换至正常运行的主变，则会造成弃风弃光现象，降低经济效益。然而，若直接将正常运行的新能源发电设备切换至正常运行的主变，则会形成合环运行，若此时新能源发电设备运行的电压、频率等参数不符合合环运行条件，则将会造成设备损耗等严重后果。

本公开实施方式相对于现有技术而言，基于单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型，基于电网仿真模型，对单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角，在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使接线线路闭合运行，并分别监测不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角，基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，选取合适的切换操作完成母线切换，从而实现了母线带大规模变流器的多电源接线方式下的平滑稳定切换，避免了主变等主设备检修期间存在的大规模弃风弃光现象，有效提升了新能源发电的经济效益。

示例性的，如图2所示，步骤140可以包括以下步骤：

步骤141，在目标主变不可用时，判断此时是否满足同期条件；同期条件包括合环点两侧的压差、频差均在预设范围内，且合环点两侧的相角差为零。

步骤142，若此时满足同期条件，则闭合母线开关，之后，断开目标主变开关。

具体的，压差和频差的存在将导致同期瞬间并列点两侧会出现一定无功功率和有功功率的交换，传统旋转设备有相当的承受力，故并网过程中为了实现快速同期，不必对压差和频差的整定值限制太严，而对大规模变流器组成的系统，这种无功功率和有功功率的交换应严格限制，需将压差和频差设置在合理的预设范围内。并且，同期时相角差的存在将会导致设备损伤，甚至会诱发后果更为严重的次同步谐振(扭振)，因此，应确保在相角差为零时完成同期切换，以减小谐振对系统造成的影响。

示例性的，如图3所示，在步骤142之后还包括以下步骤：

步骤143，判断是否收到目标主变开关的分位指令，若未收到分位指令，则进行解耦操作，断开母线开关。

具体的，本步骤中的分位指令指的是使目标主变开关处于分位状态的指令。

步骤144，在目标主变恢复可用时，检同期回切目标主变开关。

示例性的，上述母线切换方法还可以包括以下步骤：

基于电网仿真模型，对接线线路上的设备在合环瞬间受到的冲击进行分析。

本步骤通过基于电网仿真模型，对接线线路上的设备在合环瞬间受到的冲击进行分析，可以论证带源母线快速切换方法的合理性。

为使本领域技术人员能够更好地理解上述实施方式，下面以一具体示例为例进行说明。

如图4所示，一种35kV变电站一次接线图中，单母线分为I段、II段共两段，每段单母线分别连接有多个风电机组，I段单母线和II段单母线通过开关33M选择性连接，#1主变通过开关33A与I段单母线选择性连接，#2主变通过开关33B与II段单母线选择性连接。该接线图的正常运行模式为开关33A和开关33B处于合位，开关33M处于分位。

当#1主变停电检修时，I段单母线连接的风电机组仍然正常运行，此时，为避免弃风现象，需要采用下述方式对单母线进行切换：在满足同期条件时合上开关33M，之后断开开关33A。若没有收到使开关33A处于分位状态的分位指令，则进行解耦操作，将开关33M断开。待#1主变检修完毕，恢复正常运行模式后，检同期回切开关33A。

类似的，当#2主变停电检修时，II段单母线连接的风电机组仍然正常运行，此时，为避免弃风现象，需要采用下述方式对单母线进行切换：在满足同期条件时合上开关33M，之后断开开关33B。若没有收到使开关33B处于分位状态的分位指令，则进行解耦操作，将开关33M断开。待#2主变检修完毕，恢复正常运行模式后，检同期回切开关33B。

单母线切换过程中存在合环运行情况，需要基于电网仿真模型，对各个主设备在合环瞬间受到的冲击进行分析，以论证带源母线快速切换的合理性。

本公开涉及的母线切换方法具有以下优点：

1、社会效益：破解了母线带大规模变流器的多源接线方式下母线切换的难题，为新能源发电进行了有益探索。

2、经济效益：有效保障了新能源发电利用小时数，提高了海上风电、光伏发电等新能源发电的收益；降低了海上风电机组、光伏发电设备等新能源发电设备检修的困难程度，能够对其进行有针对性和计划性地检修，从而避免各设备同时检修时人力物力不足的情况发生，提高了精细化管理水平。

3、技术效果：从全局化、系统化的角度看待母线带源切换问题，基于建模仿真和潮流计算分析论证母线切换方法的可行性，实现了母线带大规模变流器的多电源接线方式下的平滑稳定切换，可引领整个带源切换装置行业的发展。

本公开的另一个实施方式涉及母线切换装置，应用于单母线分段带母线开关的接线线路，单母线的各段通过母线开关选择性连接，接线线路还包括通过各个主变开关分别与单母线的各段选择性连接的多个主变。如图5所示，本实施例涉及的母线切换装置包括：

建立模块510，用于基于单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型；

计算模块520，用于基于电网仿真模型，对单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角；

切换模块530，用于在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使接线线路合环运行，并分别监测不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角；不同的切换操作包括先闭合母线开关后断开目标主变开关、先断开目标主变开关后闭合母线开关、断开目标主变开关的同时闭合母线开关；

选取模块540，用于基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，从不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换。

本公开实施方式相对于现有技术而言，建立模块基于单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型，计算模块基于电网仿真模型，对单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角，切换模块在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使接线线路闭合运行，并分别监测不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角，选取模块基于电压差、频率、相位角，根据接线线路的当前情况，从不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换，从而实现了母线带大规模变流器的多电源接线方式下的平滑稳定切换，避免了主变等主设备检修期间存在的大规模弃风弃光现象，有效提升了新能源发电的经济效益。

示例性的，选取模块540，具体用于在目标主变不可用时，判断此时是否满足同期条件；同期条件包括合环点两侧的压差、频差均在预设范围内，且合环点两侧的相角差为零；若此时满足同期条件，则闭合母线开关，之后，断开目标主变开关。

示例性的，在选取模块540用于闭合母线开关，之后，断开目标主变开关之后，选取模块540，还用于判断是否收到目标主变开关的分位指令，若未收到分位指令，则进行解耦操作，断开母线开关；在目标主变恢复可用时，检同期回切目标主变开关。

示例性的，如图6所示，母线切换装置还包括：

分析模块550，用于基于电网仿真模型，对接线线路上的设备在合环瞬间受到的冲击进行分析。

本公开实施方式提供的母线切换装置的具体实现方法，可以参见本公开实施方式提供的母线切换方法所述，此处不再赘述。

本公开的另一个实施方式涉及一种电子设备，如图7所示，包括：

至少一个处理器701；以及，

与所述至少一个处理器701通信连接的存储器702；其中，

所述存储器702存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器701执行，以使所述至少一个处理器701能够执行上述实施方式所述的方法。

其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。

处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本公开的另一个实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施方式所述的方法。

即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施方式所述方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本公开各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM(Read-OnlyMemory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种母线切换方法，应用于单母线分段带母线开关的接线线路，所述单母线的各段通过所述母线开关选择性连接，所述接线线路还包括通过各个主变开关分别与所述单母线的各段选择性连接的多个主变，其特征在于，所述方法包括：

基于所述单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型；

基于所述电网仿真模型，对所述单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角；

在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使所述接线线路合环运行，并分别监测所述不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角；所述不同的切换操作包括先闭合所述母线开关后断开目标主变开关、先断开所述目标主变开关后闭合所述母线开关、断开所述目标主变开关的同时闭合所述母线开关；

基于所述电压差、所述频率、所述相位角，根据所述接线线路的当前情况，从所述不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述电压差、所述频率、所述相位角，根据所述接线线路的当前情况，从所述不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换，包括：

在目标主变不可用时，判断此时是否满足同期条件；所述同期条件包括所述合环点两侧的压差、频差均在预设范围内，且所述合环点两侧的相角差为零；

若此时满足所述同期条件，则闭合所述母线开关，之后，断开所述目标主变开关。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述闭合所述母线开关，之后，断开所述目标主变开关之后，所述方法还包括：

判断是否收到所述目标主变开关的分位指令，若未收到所述分位指令，则进行解耦操作，断开所述母线开关；

在所述目标主变恢复可用时，检同期回切所述目标主变开关。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述电网仿真模型，对所述接线线路上的设备在合环瞬间受到的冲击进行分析。

5.一种母线切换装置，应用于单母线分段带母线开关的接线线路，所述单母线的各段通过所述母线开关选择性连接，所述接线线路还包括通过各个主变开关分别与所述单母线的各段选择性连接的多个主变，其特征在于，所述装置包括：

建立模块，用于基于所述单母线分段带母线开关的接线线路，建立电网仿真模型；

计算模块，用于基于所述电网仿真模型，对所述单母线进行潮流计算，以分别得到合环点两侧的电压幅值、频率、相位角；

切换模块，用于在接收到目标主变的闭合请求后，通过不同的切换操作使所述接线线路合环运行，并分别监测所述不同的切换操作下合环点两侧的电压差、频率、相位角；所述不同的切换操作包括先闭合所述母线开关后断开目标主变开关、先断开所述目标主变开关后闭合所述母线开关、断开所述目标主变开关的同时闭合所述母线开关；

选取模块，用于基于所述电压差、所述频率、所述相位角，根据所述接线线路的当前情况，从所述不同的切换操作中选取合适的切换操作完成母线切换。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述选取模块，具体用于在目标主变不可用时，判断此时是否满足同期条件；所述同期条件包括所述合环点两侧的压差、频差均在预设范围内，且所述合环点两侧的相角差为零；若此时满足所述同期条件，则闭合所述母线开关，之后，断开所述目标主变开关。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述选取模块用于闭合所述母线开关，之后，断开所述目标主变开关之后，

所述选取模块，还用于判断是否收到所述目标主变开关的分位指令，若未收到所述分位指令，则进行解耦操作，断开所述母线开关；在所述目标主变恢复可用时，检同期回切所述目标主变开关。

8.根据权利要求5至7任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

分析模块，用于基于所述电网仿真模型，对所述接线线路上的设备在合环瞬间受到的冲击进行分析。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至4中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法。

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