CN117613862A - 电力系统的送出线重合闸方法、装置、设备及介质 - Google Patents

电力系统的送出线重合闸方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力系统的送出线重合闸方法，涉及电力系统技术领域，用于解决现有合闸等待时间长的问题，该方法包括以下步骤：断开系统侧断路器；启动重合闸装置并记录启动时间；切换为孤岛运行；当启动时间大于重合闸整定时间，进行输电线路有压判断：当电压大于预设有压值、幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；继续检测相位差，直至相位差在预设相位差区间内，进行合闸。本发明还公开了一种电力系统的送出线重合闸装置、电子设备和计算机存储介质。本发明通过利用孤岛运行时分布式新能源输出频率可调的特性，使新能源侧电压频率产生稍许偏移，进而加速重合闸。

Description

电力系统的送出线重合闸方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种继基于孤岛调频的电力系统的送出线重合闸方法、装置、设备及介质。
背景技术
为了提高电力系统的供电可靠性，电力系统输电线路上会配置自动重合闸装置：当线路上出现故障时，两侧断路器断开并进入重合闸阶段。在线路两侧均存在电源的情况下，线路重合闸方案为在大电源一侧采用检无压重合，小电源一侧采用检同期重合。在传统的检同期重合闸过程中，当断路器两侧电压相位不满足合闸条件时，通常采取被动等待的方式直至两侧电压相位满足合闸条件，需等待一定的时间；尤其是当两侧电压频率很接近时，需要等待较长时间，不利于电网的安全运行。因此，有必要对新能源系统送出线的重合闸进行改进。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种电力系统的送出线重合闸方法，其基于孤岛调频，进行新能源系统送出线加速重合闸。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种电力系统的送出线重合闸方法，包括以下步骤：
当检测到故障信号时，断开新能源系统侧断路器；
启动输电线路分布式电源侧重合闸装置并记录启动时间t；切换所述新能源系统为孤岛运行模式；
当所述启动时间t大于重合闸整定时间时，进行输电线路有压判断：
当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸；
继续检测所述相位差，直至所述相位差在预设相位差区间内，所述重合闸装置进行合闸。
进一步地，所述电力系统还包括输电线路网侧重合闸装置，所述重合闸整定时间的计算满足：Tset10＝Tset9+t0，其中，Tset10为所述重合闸整定时间，Tset9及t0为输电线路网侧重合闸装置的整定时间及断路器动作时间。
进一步地，当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸，包括：
判断所述输电线路电压是否大于预设有压值；
若所述输电线路电压大于预设有压值，则判断母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差是否在在预设范围内；否则进行合闸；
若所述母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内，判断相位差是否在预设相位差区间；若不在所述预设范围内则进行合闸；
若相位差在预设相位差区间内，进行合闸，否则判断所述输电线路的电压相位是否超前于所述母线的电压相位；
若所述输电线路的电压相位超前于所述母线的电压相位，则调节所述新能源系统的输出频率至大于50Hz；否则调节至小于50Hz。
进一步地，所述重合闸装置发送信号至所述新能源系统，所述新能源系统根据信号进行调整；当启动输电线路分布式电源侧重合闸装置后，发送第一信号，所述新能源系统切换为孤岛运行模式；若所述输电线路的电压相位超前于所述母线的电压相位，发送第二信号，否则发送第三信号，所述新能源系统识别信号并进行输出频率调节。
进一步地，所述输电线路分布式电源侧重合闸装置为检定同步的自动重合闸。
进一步地，所述电力系统为自同步电压源接入系统，其包括：电网侧等值电源、输电线路、变压器、分布式新能源系统、分布式新能源本地负荷、电网侧母线、分布式新能源侧母线、分布式新能源输出端口母线、输电线路网侧重合闸装置、输电线路分布式电源侧重合闸装置。
进一步地，当检测到故障信号时，输电线路网侧断路器跳闸，输电线路网侧重合闸装置检无压重合闸；分布式电源侧断路器跳闸后，分布式电源侧重合闸装置检同期重合闸。
本发明的目的之二在于提供一种电力系统的送出线重合闸装置。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种电力系统的送出线重合闸装置，其包括：
故障检测模块，用于当检测到故障信号时，断开新能源系统侧断路器；
重合闸处理模块，用于启动输电线路分布式电源侧重合闸装置并记录启动时间t；切换所述新能源系统为孤岛运行模式；当所述启动时间t大于重合闸整定时间时，进行输电线路有压判断：当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸；继续检测所述相位差，直至所述相位差在预设相位差区间内，所述重合闸装置进行合闸。
本发明的目的之三在于提供执行发明目的之一的电子设备，其包括处理器、存储介质以及计算机程序，所述计算机程序存储于存储介质中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的电力系统的送出线重合闸方法。
本发明的目的之四在于提供存储发明目的之一的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的电力系统的送出线重合闸方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种加速分布式电源侧检同期重合闸流程的方法，根据线路和母线的相位超前滞后关系，调整输出频率，加速线路电压和母线电压的同期过程，进而加速重合闸，缩短了检同期重合闸的所需时间，提高了电网运行的安全性。
附图说明
图1是本发明自同步电压源接入系统结构示意图；
图2是实施例一的断路器两侧相电压的相量图；
图3是实施例一的电力系统的送出线重合闸方法的流程图；
图4是实施例一的重合闸方法细化流程图；
图5是实施例二的电力系统的送出线重合闸装置的结构框图；
图6是实施例三的电子设备的结构框图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。
实施例一
实施例一提供了一种电力系统的送出线重合闸方法，旨在通过利用孤岛运行时分布式新能源输出频率可调的特性，使新能源侧电压频率产生稍许偏移，进而加速同期过程，最终加速重合闸。
请参照图1所示，本发明的系统结构为自同步电压源(VSG)接入系统结构，该系统结构主要包括电网侧等值电源(1)、输电线路(2)、变压器(3)、分布式新能源系统(4)、分布式新能源本地负荷(5)、电网侧母线(6)、分布式新能源侧母线(7)、分布式新能源输出端口母线(8)、输电线路网侧重合闸装置(9)、输电线路分布式电源侧重合闸装置(10)。
输电线路(2)的电压幅值为U2，其电压相位为Ph2，其电压频率为f2；母线(7)的电压幅值为U7，其电压相位为Ph7，其电压频率为f7；幅值差ΔU＝U7-U2，频率差Δf＝f7-f2，相位差ΔPh＝Ph7-Ph2；重合闸装置(9)的重合闸整定时间为Tset9，值得注意的是，Tset9由重合闸装置(9)决定，本实施例的改进在于重合闸装置(10)，并不涉及重合闸装置(9)，重合闸装置(9)的断路器动作时间为t0，则重合闸装置(10)的重合闸整定时间为Tset10＝Tset9+t0。
在输电线路上发生故障后，线路两侧断路器跳闸，隔离故障。在网侧断路器跳闸后，经网侧重合闸时限延时，网侧重合闸装置检无压重合闸。在分布式电源侧断路器跳闸后，经分布式电源侧重合闸时限延时后，分布式电源侧重合闸装置检同期重合闸。
具体原理在于，按照双侧电源线路检同期三相一次自动重合闸，大系统侧(9)处采用检无压重合闸，小系统侧(10)处采用检定同步的自动重合闸。在重合闸流程中，(9)处进行检无压重合闸后，在对应的检同期重合闸整定时刻Tset10，(10)处的重合闸装置便可以开始检定断路器两侧电压信号，当满足同期条件时，即可进行合闸。对于同期条件，当故障隔离之后，只要故障线路两侧的系统不失稳，同期条件中的电压幅值差判据与频率差判据会自动满足。而对于相位差判据，请参照图2所示，以A相电压为例，U7a为母线(7)的A相电压，其角速度为w7，相位为Ph7，U2a为线路(2)的A相电压，其角速度为w2，相位为Ph2，两电压信号的相位差为ΔPh＝(Ph7-Ph2)。ΔPh的大小需要依靠角速度之差来调节，角速度之差越大，则ΔPh的调节速度越快。相位差初值ΔPh0、角速度之差与ΔPh调节至0所需时间Δt之间的关系为：
当断路器两侧电压频率w7与w2很接近时，ΔPh调整至允许合闸的范围将需要很长的时间。由式(1)，开始检定同期条件时ΔPh的初值大小是不可控的，角频率w2由大系统决定也是不可控的，为了缩短ΔPh的调整时间Δt，则可以通过调节新能源电源的额定输出频率以增大角频率差，从而加快ΔPh的变化速度，加速重合闸过程。
设考虑当地电网中新能源孤岛系统允许的频率fx范围为：
fmin<fx<fmax；
当新能源孤岛系统侧电压相位超前系统侧电压相位时，即ΔPh0>0，需要降低新能源电源的输出频率，考虑一定的安全裕度后，可将新能源电源的额定频率调整为：
fNmin＝fmin+α+β；
式中fNmin为调整目标，α为新能源输出频率的波动量幅值，β为安全裕度，可据实际情况取0.1Hz或其他量。
当Δδ0<0时，需要提高新能源电源的输出频率，考虑一定的安全裕度后，可将新能源电源的额定频率调整为：
fNmax＝fmax-α-β；
式中fNmax为调整目标，α为新能源输出频率的波动量幅值，β为安全裕度，可据实际情况取0.1Hz或其他量。
根据以上原理，请参照图3所示，一种电力系统的送出线重合闸方法，包括以下步骤：
S1、当检测到故障信号时，断开新能源系统侧断路器；
上述的故障信号指的是新能源系统送出线的故障信号，信号的具体接收和发送方式本实施例不作具体限定，可以直接进行实时电路检测，也可通过其他方式实现。
S2、启动输电线路分布式电源侧重合闸装置并记录启动时间t；切换所述新能源系统为孤岛运行模式；
上述的启动时间t指的是重合闸装置启动后所经过的时间。启动后同时发送第一信号给新能源系统或者新能源系统的控制系统，使新能源系统切换为孤岛运行模式
S3、当所述启动时间t大于重合闸整定时间时，进行输电线路有压判断：
当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸；
请参照图4所示，S3具体包括：
判断所述输电线路电压是否大于预设有压值；
若所述输电线路电压大于预设有压值，则判断母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差是否在在预设范围内；否则进行合闸；
若所述母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内，判断相位差是否在预设相位差区间；若不在所述预设范围内则进行合闸；
若相位差在预设相位差区间内，进行合闸，否则判断所述输电线路的电压相位是否超前于所述母线的电压相位；
若所述输电线路的电压相位超前于所述母线的电压相位，则调节所述新能源系统的输出频率至大于50Hz；否则调节至小于50Hz。
具体而言，若所述输电线路的电压相位超前于所述母线的电压相位，发送第二信号，否则发送第三信号，所述新能源系统识别信号并进行输出频率调节。
上述的各判断依据本实施例根据现有的电路系统进行示例性说明，实际设定时，可以根据实际情况进行修改，具体地，预设有压值为0.7pu，预设范围为-0.3pu<ΔU<0.3pu及-0.5Hz<Δf<0.5Hz，预设相位差区间为-10°<ΔPh<20°。
S4、继续检测所述相位差，直至所述相位差在预设相位差区间内，所述重合闸装置进行合闸。
需要说明的是，上述的重合闸及合闸都指的是图1中的输电线路分布式电源侧重合闸装置(10)。
综上，本实施例对分布式电源侧重合闸装置检同期重合闸过程进行改进，利用孤岛运行时分布式新能源的调频功能，使新能源侧电压频率产生稍许偏移，进而加速同期过程，最终加速重合闸。
实施例二
实施例二公开了一种对应上述实施例的电力系统的送出线重合闸方法对应的装置，为上述实施例的虚拟装置结构，请参照图5所示，包括：
故障检测模块210，用于当检测到故障信号时，断开新能源系统侧断路器；
重合闸处理模块220，用于启动输电线路分布式电源侧重合闸装置并记录启动时间t；切换所述新能源系统为孤岛运行模式；当所述启动时间t大于重合闸整定时间时，进行输电线路有压判断：当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸；继续检测所述相位差，直至所述相位差在预设相位差区间内，所述重合闸装置进行合闸。
优选地，当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸，包括：
判断所述输电线路电压是否大于预设有压值；
若所述输电线路电压大于预设有压值，则判断母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差是否在在预设范围内；否则进行合闸；
若所述母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内，判断相位差是否在预设相位差区间；若不在所述预设范围内则进行合闸；
若相位差在预设相位差区间内，进行合闸，否则判断所述输电线路的电压相位是否超前于所述母线的电压相位；
若所述输电线路的电压相位超前于所述母线的电压相位，则调节所述新能源系统的输出频率至大于50Hz；否则调节至小于50Hz。
实施例三
图6为本发明实施例三提供的一种电子设备的结构示意图，如图6所示，该电子设备包括处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340；计算机设备中处理器310的数量可以是一个或多个，图6中以一个处理器310为例；电子设备中的处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。
存储器320作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的电力系统的送出线重合闸方法对应的程序指令/模块。处理器310通过运行存储在存储器320中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例一的电力系统的送出线重合闸方法。
存储器320可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器320可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器320可进一步包括相对于处理器310远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置330可用于接收输入的用户身份信息、样本数据以及检测数据等。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
实施例四
本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，该存储介质可用于计算机执行电力系统的送出线重合闸方法，该方法包括：
当检测到故障信号时，断开新能源系统侧断路器；
启动输电线路分布式电源侧重合闸装置并记录启动时间t；切换所述新能源系统为孤岛运行模式；
当所述启动时间t大于重合闸整定时间时，进行输电线路有压判断：
当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸；
继续检测所述相位差，直至所述相位差在预设相位差区间内，所述重合闸装置进行合闸。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的基于电力系统的送出线重合闸方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述基于电力系统的送出线重合闸方法装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力系统的送出线重合闸方法，其特征在于，包括以下步骤：
当检测到故障信号时，断开新能源系统侧断路器；
启动输电线路分布式电源侧重合闸装置并记录启动时间t；切换所述新能源系统为孤岛运行模式；
当所述启动时间t大于重合闸整定时间时，进行输电线路有压判断：
当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸；
继续检测所述相位差，直至所述相位差在预设相位差区间内，所述重合闸装置进行合闸。
2.如权利要求1所述的电力系统的送出线重合闸方法，其特征在于，所述电力系统还包括输电线路网侧重合闸装置，所述重合闸整定时间的计算满足：Tset10＝Tset9+t0，其中，Tset10为所述重合闸整定时间，Tset9及t0为输电线路网侧重合闸装置的整定时间及断路器动作时间。
3.如权利要求1或2所述的电力系统的送出线重合闸方法，其特征在于，当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸，包括：
判断所述输电线路电压是否大于预设有压值；
若所述输电线路电压大于预设有压值，则判断母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差是否在在预设范围内；否则进行合闸；
若所述母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内，判断相位差是否在预设相位差区间；若不在所述预设范围内则进行合闸；
若相位差在预设相位差区间内，进行合闸，否则判断所述输电线路的电压相位是否超前于所述母线的电压相位；
若所述输电线路的电压相位超前于所述母线的电压相位，则调节所述新能源系统的输出频率至大于50Hz；否则调节至小于50Hz。
4.如权利要求3所述的电力系统的送出线重合闸方法，其特征在于，所述重合闸装置发送信号至所述新能源系统，所述新能源系统根据信号进行调整；当启动输电线路分布式电源侧重合闸装置后，发送第一信号，所述新能源系统切换为孤岛运行模式；若所述输电线路的电压相位超前于所述母线的电压相位，发送第二信号，否则发送第三信号，所述新能源系统识别信号并进行输出频率调节。
5.如权利要求1所述的电力系统的送出线重合闸方法，其特征在于，所述输电线路分布式电源侧重合闸装置为检定同步的自动重合闸。
6.如权利要求1所述的电力系统的送出线重合闸方法，其特征在于，所述电力系统为自同步电压源接入系统，其包括：电网侧等值电源、输电线路、变压器、分布式新能源系统、分布式新能源本地负荷、电网侧母线、分布式新能源侧母线、分布式新能源输出端口母线、输电线路网侧重合闸装置、输电线路分布式电源侧重合闸装置。
7.如权利要求6所述的电力系统的送出线重合闸方法，其特征在于，当检测到故障信号时，输电线路网侧断路器跳闸，输电线路网侧重合闸装置检无压重合闸；分布式电源侧断路器跳闸后，分布式电源侧重合闸装置检同期重合闸。
8.一种电力系统的送出线重合闸装置，其特征在于，其包括：
故障检测模块，用于当检测到故障信号时，断开新能源系统侧断路器；
重合闸处理模块，用于启动输电线路分布式电源侧重合闸装置并记录启动时间t；切换所述新能源系统为孤岛运行模式；当所述启动时间t大于重合闸整定时间时，进行输电线路有压判断：当所述输电线路电压大于预设有压值、母线电压和所述输电线路的幅值差与频率差在预设范围内、相位差在预设相位差区间外时，进行输出频率调节；否则，所述重合闸装置进行合闸；继续检测所述相位差，直至所述相位差在预设相位差区间内，所述重合闸装置进行合闸。
9.一种电子设备，其包括处理器、存储介质以及计算机程序，所述计算机程序存储于存储介质中，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7任一项所述的电力系统的送出线重合闸方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，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7任一项所述的电力系统的送出线重合闸方法。
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