调控一体运行模式下同期智能检测方法和系统与流程

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体涉及调控一体运行模式下同期智能检测方法和系统。

背景技术：

测控装置是用来实现对处于正常运行状态的电力系统开展实时测量、监视和控制等功能的综合性装置，变电站测控装置除了包含基本的遥测、遥信、遥控和遥调功能外，还包含了同期功能，测控装置的同期功能主要应用于断路器合闸方式的出口判断。随着变电站无人值班改造及调控一体化工作的大力推广应用，变电站现场已实现运行工作无人值守，变电站监视控制业务转移至客户端开展，电网正常的操作及事故处理均由客户端直接下发控制命令完成，测控装置的同期执行结果不具备客户端的远方查询和调阅，由于同期结果只能在测控装置本发明体上显示，且目前所有测控装置均不具备同期结果的外送功能，同期执行情况不可观测和人员操作盲目导致现有同期功能和变电站现场无人值守运行模式严重不匹配，已不满足实际生产需求。在同期闭锁引起遥控并网不成功时，将严重影响调控员的操作和事故处置速度，由于小电网孤网运行时间过长，甚至可能引发更大的电网事故，开展测控同期功能与调控运行模式相匹配将迫在眉睫。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种调控一体运行模式下同期智能检测方法和系统，解决了客户端对本地执行结果不可观测、操作盲目的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种调控一体运行模式下同期智能检测方法，应用于遥控模块，包括：遥控模块接收客户端遥控操作的合闸请求，在接收到合闸请求后，识别所述客户端发送的合闸请求类型，所述合闸请求类型包括检同期合闸请求和强制合闸请求；如果为检同期合闸请求，则发送一路驱动信号至同期模块，驱动同期模块进行同期并网点监测；如果为强制合闸请求，则驱动合闸继电器动作，以使继电器合闸并网；所述遥控模块在接收到并网成功的反馈信息时，记录合闸时长，结合合闸时长历史数据和开关特性，推算下次开关合闸的导前时间，并将导前时间传送给同期模块；

和应用于同期模块，包括：接收遥控模块发送的检同期触发信号，接收到触发信号后，监测断路器两侧的频率差，存在频率差时，启动同期捕捉功能；若捕捉成功，同期模块将捕捉到的同期点返回给遥控模块；若捕捉失败，则向客户端发送同期失败报告，并记录所述断路器两侧的电网频率历史数据作为参数导入到预估异步并网数学模型，预估未来时间段内适合断路器两侧并网的时间点和/或同期点，并将预估结果发送给客户端，以使所述客户端根据所述预估结果下发合闸请求。

优选的，所述断路器两侧的电压频率历史数值具体包括：每个周波对断路器两侧的相角差进行测量计算，按时间顺序，取最新的n点的频率差δfi，形成n点频率差序列δf＝[δf0,δf1,…δfn-1]，其中δfn-1为根据最新接收的采样得到的断路器两侧频率差；对频率差序列δf进行排序后去掉最大、最小的频率差，再对剩余的有效频率差序列求取算术平均值得到

优选的，在遥控模块接收客户端遥控操作的合闸请求后，先对所述遥控模块的自身运行状态进行检查，运行状态正常时，再识别所述客户端发送的合闸请求类型。

一种调控一体运行模式下同期智能检测系统，包括遥控模块和同期模块，所述遥控模块包括请求接收单元，用于接收客户端遥控操作的合闸请求；自检测单元，用于对遥控模块自身运行状态进行检查和校核；合闸请求识别单元，用于识别所述请求接收单元的合闸请求类型；和数据处理单元，用于合闸成功时，记录合闸时长，结合合闸时长历史数据和开关特性，推算下次开关合闸的导前时间；

所述同期模块包括指令接收单元，用于接收遥控模块发送的检同期触发信号；频率监测单元，用于监测断路器两侧电网的频率差；同期捕捉单元，用于捕捉适于合闸的时间点和/或同期点；和历史数据记录单元，用于记录断路器两侧频率的历史数值。

本发明有益效果是:本研究通过对测控装置同期功能进行改进，实现同期执行闭锁情况反馈远方，针对差频并网合闸角度难于捕捉和运行监视处于远方的现状，开展针对调控模式下的自动远方同期并网预估功能的开发，满足调控员远方同期并网的要求。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明公开实施例提供的一种远方合闸并网的同期智能检测系统的结构框图。

图2是本发明公开实施例提供的同期智能检测方法中遥控模块的流程示意图。

图3是本发明公开实施例提供的同期智能检测方法中同期模块的流程示意图。

图4是本发明公开实施例提供的一种预估异步并网的示意图。

图5是本发明公开实施例提供的一种远方合闸并网的同期智能检测系统的结构框图。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

同期智能检测技术通过同期模块和遥控模块元件来实现远方异步检同期合闸并网功能，如图1所示，遥控模块实时监听客户端遥控操作的请求，检测遥控模块自身和操作回路的运行健康状态，在收到外部发出的开关检同期合闸遥控令后对装置自身状态和外部一次设备状态进行检查和校核，满足条件后对合闸令进行识别，如果为强制合闸操作则直接驱动合闸继电器动作出口，如果为检同期合闸则输出一路动作信号用做驱动同期模块进行同期监测和判断。并在每次开关成功合闸后记录装置合闸继电器出口到开关变位的时长。结合历史记录合闸时长数据和开关特性，通过经验公式推算出下次开关合闸的导前时间，并将该值传递给同期模块。

同期模块在接收到遥控模块的检同期捕捉合闸信号，开始监视电网的电压和频率的状态，如果开关两侧存在一定频率差，则启动同期捕捉功能，同时产生“同期捕捉中”的动作信号，在同期捕捉功能返回后该动作信号复归。在同期合闸角捕捉过程中根据合闸导前时间和合闸点两侧电压的滑差推算出合闸越前相角，同期合闸越前相角公式如下：

其中tdq为合闸导前时间；ωsi为计算点的滑差角速度，ωsi/δt为滑差角加速度。如果在“同期捕捉时长”的同期定值所设定的时间段内能够捕捉到适合开关两侧异步电网的并网点时，则结合遥控模块测算得的操作回路导前时间提前驱动开关合闸继电器动作。如果未能捕捉到合适的合闸点，则同期捕捉过程返回，并向发令端反馈同期捕捉失败结果，并同时触发预估功能预测未来时间段可能出现的适合开关两侧系统并网的时间点，并将预估结果通过信号上送给调控端提醒运行人员，并设计一个“长时限同期捕捉投入”功能软压板供远方操作人员进行长短时限两种参数之间的切换，并将该功能软压板的实时状态通过遥信状态方式上送给调控端，具体包括：

(一)同期失败报告合成虚拟遥信远传功能

同期捕捉功能启动时，向调控端发“同期捕捉中”遥信的动作信号，捕捉到同期点驱动合闸出口继电器或捕捉失败时向调控端上送“同期捕捉中”的遥信复归信号。同期失败后将同期报告中压差(幅值差)、角差、频率差、滑差与同期定值进行比较，压差大于定值合成“同期压差过大”的虚拟遥信、角差大于定值合成“同期角差过大”的虚拟遥信,频率差大于定值合成“同期频率差过大”的虚拟遥信，滑差大于定值合成“同期滑差过大”的虚拟遥信。

(二)同期捕捉长短时限的远方选择切换功能

现有测控的捕捉时长设置为5s(属于短时限，可整定)，该时间在合环(无频率差)操作时能满足要求，在并网(有频率差)操作时，由于频率变化波动性大，5s的时间同期程序捕捉到同期点的几率较小，将测控现已设置的5s捕捉时间定义为“短时限同期捕捉”，本项目再增加一个“长时限同期捕捉”参数，并设计一个“长时限同期捕捉投入”功能软压板，供本地和远方操作人员进行长短时限同期捕捉之间的切换，一般“短时限同期捕捉”用于电网合环，“长时限同期捕捉”用于电网差率并网。本功能增加后，在同期定值中“同期捕捉时长”开放两种参数为“长时限同期捕捉时长”和“短时限同期捕捉时长”，分别用于在异步检同期并网和合环检同期模式下使用，由调控员根据并网性质来进行选择。

(三)自动远方同期点预报功能

自动远方同期点预报功能，应用在电网波动较大、有频率差，在第一次同期捕捉失败，但未来一定时间内可以捕捉到同期点的情况下，该功能在第一次同期捕捉失败后自动启动。

自动远方同期点预报功能基于开关两侧系统在并网前运行较为稳定不会出现大的波动，两侧系统频率分布点比较集中，以系统两侧电压频率的历史值作为样本参数导入预估异步并网的数学模型中，预估未来时间段内适合断路器两侧并网的时间点和/或同期点，并将预估结果发送给客户端，以使所述客户端根据所述预估结果下发合闸请求，在一个固定时间长度中寻找下次合适并网的时间点。

预估时间点的寻找基于越前时间的同期原理，充分利用装置测量信息对断路器两侧电压的相位差的变化建立数学模型，根据模型进行同期点预报。相位差的产生是由于频率的不一致引起，直接用频率差来取代相位差建立数学模型，每个周波对断路器两侧的相角差进行测量计算，取最新的n点的频率差δfi，按先后顺序，形成n点频率差序列δf＝[δf0,δf1,…δfn-1]，其中δfn-1为根据最新接收的采样值数据测量出的断路器两侧频率差，为保证预估的准确性又不大额增加测控装置的硬件开销，对频率差序列δf进行排序去掉最大、最小的频率差，再对剩余的有效频率差序列求取算术平均值得到式(1)最后将式(1)转换为时间即可得到预估功能的相对时间式(2)δt，公式如下：

式(1)中：为弃掉两个最大和两个最小剩余的有效频率差求和。

在当前时间戳基础上加上预估相对时间δt，即可得到远方并网同期点的绝对预估时间，所以远方并网同期点的预估时间是一个未来的计划时间。根据公式(2)，平均频率差越小，捕捉最小合闸角所需时间越长。

根据调控端远方同期并网需要考虑信号的传输及人员的操作时延，设计自动远方同期点预估功能运转的数学模型如图4所示：

预估功能在t0时间开始启动，t0～tp为预估功能的运行周期，t1为预估到有并网点(最小合闸角)的时间，t1～t2为预留给调控员的操作时间td1，td1是一个固定时间，即t2＝t1+td1；t2～t3为预估并网点靶区td2，也是调控员允许一个并网点最长的并网时间。预估的同期点必须落在td2期间内，若落在td1期间内则放弃并继续预估，调控员的操作时间td1和预估并网点靶区td2随每次预估到有并网点的t1时间而进行位移。

图5为本发明公开实施例提供的调控一体运行模式下同期智能检测系统结构示意图，包括遥控模块和同期模块，所述遥控模块包括请求接收单元、自检测单元、合闸请求识别单元、驱动单元和数据处理单元。

求接收单元，用于接收客户端遥控操作的合闸请求。

自检测单元，用于对遥控模块自身运行状态进行检查和校核。

合闸请求识别单元，用于识别所述请求接收单元的合闸请求类型。

数据处理单元，用于合闸成功时，记录合闸时长，结合合闸时长历史数据和开关特性，推算下次开关合闸的导前时间。

驱动单元，驱动同期模块进行同期并网点监测。

同期模块包括指令接收单元、频率监测单元、同期捕捉单元和历史数据记录单元。

指令接收单元，用于接收遥控模块发送的检同期触发信号。

频率监测单元，用于监测断路器两侧电网的频率差。

同期捕捉单元，用于捕捉适于合闸的时间点和/或同期点。

历史数据记录单元，用于记录断路器两侧频率的历史数值。

发令单元，用于在同期失败时，则向发令端发送同期失败结果。

预估单元，用于预估未来时间段内适合断路器两侧并网的时间点和/或同期点，并将预估结果发送给调控端；和历史数据记录单元，用于记录断路器两侧频率的历史数值。

本发明实施例的遥控模块和同期模块执行图2和图3所示的流程方法，此处不予赘述。

综上所述，调控员在第一次遥控同期并网失败，测控通过“同期失败报告合成虚拟遥信远传功能”将失败原因上送调控端，让调控员知道同期失败原因，若第一次遥控同期并网失败是由于同期合闸捕捉失败则测控进入“自动远方同期点预报功能”，当调控员收到“自动远方同期点预报功能”运行后形成的“预估并网时间”，为了增加第二次遥控同期并网的成功率，调控员先遥控投入“长时限同期捕捉”软压板。解决调控一体运行模式下调控员远方同期并网时，同期执行情况不可观测和人员操作盲目的问题，通过对同期捕捉时间参数的优化和细化，适应电网上更多的并网方式，增加远方同期并网成功率。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。