CN116979478B - 一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法和系统，当110kV进线开关跳闸时，判断是故障跳闸还是人为手动跳闸，在110kV进线故障时，判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则先联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关。解决了在电化学储能站上级线路发生接地短路故障时，电化学储能站与所带负荷易形成非计划性孤岛状态，影响电化学储能站的安全稳定性的技术问题。

Description

一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法和系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法和系统。

背景技术

随着储能技术的发展，电化学储能站逐步应用于电力系统的源、网、荷等多个环节。新型电力系统对调峰调频、灵活输出、无功支撑等功能有更高要求，传统抽水蓄能电站只能消纳水能，对太阳能、风能等新能源的吸收只能依靠能量密度高、循环次数多、体积小的电化学电池，因此电化学储能站在10kV电网侧得到了快速发展，储能电站的建设是未来电网发展的必然趋势。

电化学储能站应用于10kV母线电力系统存在的一个亟待解决的问题是重合闸装置与防孤岛保护之间的配合存在冲突的问题，当电化学储能站上级线路发生瞬时接地短路故障时，线路保护跳开开关，此时若电化学储能站与相邻负荷形成孤岛，且短时可以承担所带负荷，系统电压频率不会发生变化或者变化不大，电化学储能站内的防孤岛保护不会动作，直至电化学储能站电源无法承担所带负荷，孤岛系统电压和频率发生变化，此时防孤岛保护动作切除储能电源，经检无压后线路开关重合闸，经过一段时间后，检查系统频率电压稳定，再合上储能站侧开关。这个过程中，会造成电化学储能站与周边负荷形成短暂的孤岛状态，当电压频率趋于失稳时会造成系统解列，电力设备损坏，部分检无压储能站无法重合闸，对电力系统自动化设备产生严重影响，降低了电力系统的可靠性。因此，研究基于防孤岛保护策略的重合闸实现方法，缩短重合闸时间，避免电化学储能站与所带负荷形成非计划性孤岛，以保证电化学储能站的安全稳定性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法和系统，用于解决在电化学储能站上级线路发生接地短路故障时，电化学储能站与所带负荷易形成非计划性孤岛状态，影响电化学储能站的安全稳定性的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法，包括：

S1、判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态，若是，则执行步骤S2；

S2、当110kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，若是故障跳闸，则执行S3，若是人为手动跳闸，则执行S4；

S3、判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则先联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关；

S4、判断当前运行状态是否设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，并使得110kV进线开关重合闸装置重合闸动作失败。

可选地，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，包括：

当电化学储能站的系统电压和频率波动达到设定阈值时，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。

可选地，110kV进线开关重合闸装置的重合闸动作逻辑为：

当110kV进线开关两端电压差、频率差和同期合闸角是否均满足预设条件时，允许重合闸动作。

可选地，步骤S1中，判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态，包括：

判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位；

根据110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板是否在投入状态、110kV进线开关是否在合位、110kV进线开关是否没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入、在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下是否没有PT断线或失压信号，判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态；

若110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板在投入状态、110kV进线开关在合位、110kV进线开关没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入且在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下没有PT断线或失压信号，则判断110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置为充电状态。

可选地，步骤S4还包括：

若当前运行状态被设定为计划性孤岛运行状态，则跳110kV接入站的主变变低开关，形成计划性孤岛。

本发明第二方面提供了一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制系统，包括：

充电状态判断模块，用于判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态，若是，则执行跳闸动作判断模块；

跳闸动作判断模块，用于当110kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，若是故障跳闸，则执行第一动作模块，若是人为手动跳闸，则执行第二动作模块；

第一动作模块，用于判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则先联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后，10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关；

第二动作模块，用于判断当前运行状态是否设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，并使得110kV进线开关重合闸装置重合闸动作失败。

可选地，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，包括：

当电化学储能站的系统电压和频率波动达到设定阈值时，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。

可选地，110kV进线开关重合闸装置的重合闸动作逻辑为：

当110kV进线开关两端电压差、频率差和同期合闸角是否均满足预设条件时，允许重合闸动作。

可选地，充电状态判断模块具体用于：

判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位；

根据110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板是否在投入状态、110kV进线开关是否在合位、110kV进线开关是否没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入、在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下是否没有PT断线或失压信号，判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态；

若110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板在投入状态、110kV进线开关在合位、110kV进线开关没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入且在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下没有PT断线或失压信号，则判断110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置为充电状态。

可选地，第二动作模块还用于：

若当前运行状态被设定为计划性孤岛运行状态，则跳110kV接入站的主变变低开关，形成计划性孤岛。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法和系统具有以下优点：

本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法，当110kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，在110kV进线故障时，判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则先联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关。当跳闸原因是人为手动跳闸时，判断当前运行状态是否设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法可在电化学储能站失去主供电源时联跳10kV储能进线开关，有效防止孤岛运行，缩短了重合闸时间，避免了电化学储能站与所带负荷形成非计划性孤岛，保证了电化学储能站的安全稳定性，解决了在电化学储能站上级线路发生接地短路故障时，电化学储能站与所带负荷易形成非计划性孤岛状态，影响电化学储能站的安全稳定性的技术问题。

本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制系统，用于执行本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法，其原理与所取得的技术效果与本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法的流程示意图；

图2为本发明中提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法的执行逻辑示意图；

图3为电化学储能站接入电网侧变电站一次主接线典型接线图；

图4为本发明中提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制系统的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1至图3，本发明中提供了一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法的实施例，包括：

步骤101、判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态，若是，则执行步骤102。

需要说明的是，本发明实施例中，首先需要110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态。其中，根据110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板是否在投入状态、110kV进线开关是否在合位、110kV进线开关是否没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入、在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下是否没有PT断线或失压信号，判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态。若110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板在投入状态、110kV进线开关在合位、110kV进线开关没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入且在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下没有PT断线或失压信号，则判断110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置为充电状态，否则判断110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置不在充电状态，即110kV进线开关重合闸装置为放电状态。

当110kV接入站的110kV进线开关在合位，且重合闸装置在充电状态时，执行步骤102。

步骤102、当110kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，若是故障跳闸，则执行步骤103，若是人为手动跳闸，则执行步骤104。

需要说明的是，110kV进线开关跳闸可能是因故障（110kV线路发生瞬时故障或110kV线路发生永久故障）导致的自动跳闸，也可能是因人为原因进行的手动跳闸。本发明实施例中，当10kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，若是故障跳闸，则执行步骤103，若是人为手动跳闸，则执行步骤104。

步骤103、判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则先联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关。

需要说明的是，当110kV进线故障为永久故障时，直接联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，避免电化学储能站与所带负荷易形成非计划性孤岛状态。在此故障下，重合闸动作后仍有故障电流，此时会加速跳开，且一段时间内不允许再次重合闸，判定110kV进线开关重合闸装置重合闸动作失败。

当110kV进线故障为瞬时故障时，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后，10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关。其中，在联跳电化学储能站的10kV储能进线开关前，需要先判断电化学储能站的系统电压和频率波动是否达到设定阈值，当电化学储能站的系统电压和频率波动达到设定阈值时，再启动孤岛保护，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。在联跳电化学储能站的10kV储能进线开关之后，110kV进线开关重合闸装置启动，在110kV进线开关重合闸装置启动后，检测110kV进线开关两端电压差、频率差和同期合闸角是否均满足预设条件（即达到预设定值），若是，才允许重合闸动作。在110kV进线开关重合闸装置重合闸动作后，判断预置时长Ts后，10kV母线电压频率是否保持稳定，若经预置时长Ts后，10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关。从而避免了电化学储能站电源无法承担所带负荷而带来的影响电力系统自动化设备，降低电力系统的可靠性的问题。

步骤104、判断当前运行状态是否设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，并使得110kV进线开关重合闸装置重合闸动作失败。

需要说明的是，当110kV进线开关跳闸是人为手动跳闸时，则判断电化学储能站的当前运行状态是否被设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，且一段时间内不允许110kV进线开关再次重合闸，使得110kV进线开关重合闸装置重合闸动作失败。避免了电化学储能站与所带负荷易形成非计划性孤岛状态。若判断电化学储能站的当前运行状态被设定为计划性孤岛运行状态，则跳110kV接入站的主变变低开关，形成计划性孤岛。

本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法，当110kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，在110kV进线故障时，判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后，10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关。当跳闸原因是人为手动跳闸时，判断当前运行状态是否设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法可在电化学储能站失去主供电源时联跳10kV储能进线开关，有效防止孤岛运行，缩短了重合闸时间，避免了电化学储能站与所带负荷形成非计划性孤岛，保证了电化学储能站的安全稳定性，解决了在电化学储能站上级线路发生接地短路故障时，电化学储能站与所带负荷易形成非计划性孤岛状态，影响电化学储能站的安全稳定性的技术问题。

为了便于理解，请参阅图4，本发明中提供了一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制系统的实施例，包括：

充电状态判断模块，用于判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态，若是，则执行跳闸动作判断模块；

跳闸动作判断模块，用于当110kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，若是故障跳闸，则执行第一动作模块，若是人为手动跳闸，则执行第二动作模块；

第一动作模块，用于判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则先联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后，10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关；

第二动作模块，用于判断当前运行状态是否设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。

联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，包括：

当电化学储能站的系统电压和频率波动达到设定阈值时，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。

110kV进线开关重合闸装置的重合闸动作逻辑为：

当110kV进线开关两端电压差、频率差和同期合闸角是否均满足预设条件时，允许重合闸动作。

充电状态判断模块具体用于：

判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位；

根据110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板是否在投入状态、110kV进线开关是否在合位、110kV进线开关是否没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入、在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下是否没有PT断线或失压信号，判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态；

若110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板在投入状态、110kV进线开关在合位、110kV进线开关没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入且在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下没有PT断线或失压信号，则判断110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置为充电状态。

第二动作模块还用于：

若当前运行状态被设定为计划性孤岛运行状态，则跳110kV接入站的主变变低开关，形成计划性孤岛。

本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制系统，用于执行本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法，其原理与所取得的技术效果与本发明提供的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法相同，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法，其特征在于，包括：

S1、判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态，若是，则执行步骤S2，若否，则无动作；

S2、当110kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，若是故障跳闸，则执行S3，若是人为手动跳闸，则执行S4；

S3、判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则先联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关，若否，则无动作；

S4、判断当前运行状态是否设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，并使得110kV进线开关重合闸装置重合闸动作失败，若是，则跳110kV接入站的主变变低开关，形成计划性孤岛；

步骤S1中，判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态，包括：

判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位；

根据110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板是否在投入状态、110kV进线开关是否在合位、110kV进线开关是否没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入和在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下是否没有PT断线或失压信号，判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态；

若110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板在投入状态、110kV进线开关在合位、110kV进线开关没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入且在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下没有PT断线或失压信号，则判断110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置为充电状态。

2.根据权利要求1所述的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法，其特征在于，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，包括：

当电化学储能站的系统电压和频率波动达到设定阈值时，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。

3.根据权利要求1所述的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制方法，其特征在于，110kV进线开关重合闸装置的重合闸动作逻辑为：

当110kV进线开关两端电压差、频率差和同期合闸角均满足预设条件时，允许重合闸动作。

4.一种基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制系统，其特征在于，包括：

充电状态判断模块，用于判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态，若是，则执行跳闸动作判断模块，若否，则无动作；

跳闸动作判断模块，用于当110kV进线开关跳闸时，判断跳闸原因是故障跳闸还是人为手动跳闸，若是故障跳闸，则执行第一动作模块，若是人为手动跳闸，则执行第二动作模块；

第一动作模块，用于判断110kV进线故障是瞬时故障还是永久故障，若为永久故障，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，若为瞬时故障，则先联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，在110kV进线开关重合闸装置启动及动作之后，判断预置时长后10kV母线电压频率是否保持稳定，若10kV母线电压频率保持稳定，则合上10kV储能进线开关，若否，则无动作；

第二动作模块，用于判断当前运行状态是否设定为计划性孤岛运行状态，若否，则联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，并使得110kV进线开关重合闸装置重合闸动作失败，若是，则跳110kV接入站的主变变低开关，形成计划性孤岛；

充电状态判断模块具体用于：

判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位；

根据110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板是否在投入状态、110kV进线开关是否在合位、110kV进线开关是否没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入和在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下是否没有PT断线或失压信号，判断110kV接入站的110kV进线开关是否在合位，且重合闸装置是否在充电状态；

若110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置的重合闸压板在投入状态、110kV进线开关在合位、110kV进线开关没有压力低闭锁重合闸及外部闭锁重合闸的输入且在110kV进线开关重合闸装置未启动的情况下没有PT断线或失压信号，则判断110kV接入站的110kV进线开关重合闸装置为充电状态。

5.根据权利要求4所述的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制系统，其特征在于，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关，包括：

当电化学储能站的系统电压和频率波动达到设定阈值时，联跳电化学储能站的10kV储能进线开关。

6.根据权利要求4所述的基于改进防孤岛保护策略的重合闸控制系统，其特征在于，110kV进线开关重合闸装置的重合闸动作逻辑为：

当110kV进线开关两端电压差、频率差和同期合闸角均满足预设条件时，允许重合闸动作。