一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统及方法与流程

本发明涉及电力系统线路保护技术领域，具体涉及一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统及方法。

背景技术：

在电力系统中，对于双电源系统，线路保护的重合闸一般都会配置检同期功能，防止重合时对双电源系统造成不必要的冲击。重合闸检同期功能需要接入母线电压和线路电压，要求在重合时母线电压和线路电压之间的角差压差应在设定范围内。但是，线路电压的接入在工程实施时有很大的随意性，接入的相别也不能确定。目前，现有技术的做法是在保护装置上默认A相电压或者通过一个选项来设置对应选择接入的电压相别。在工程实施过程中，由于沟通等问题会出现很多的设置和接入电压不对应的情况。所以，客户提出了自适应的需求，如何实现重合闸的同期电压自适应方法，实现了接入线路电压的自动识别和适应，对接入线路电压无要求，避免了现场不必要的沟通和失误，是当前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中重合闸保护时由于沟通等问题会出现很多的设置和接入电压不对应的问题。本发明提供的适用于重合闸保护的同期电压自适应系统及方法，不用增加任何硬件资源，仅需要通过软件即可有效实现同期电压的自适应，对现场施工的同期电压接线无要求，提高现场施工效率和质量。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统，其特征在于：包括电压的角差和压差计算单元、角差压差数据窗单元、故障判别单元、角差压差数据窗指针管理单元、角差压差比较单元，

所述电压的角差和压差计算单元的输入端分别与母线电压、同期电压相连接，用于计算输入的母线电压和同期电压的角差和压差；

所述角差压差数据窗单元的输入端与电压的角差和压差计算单元的输出端相连接，用于缓存计算得到的母线电压和同期电压的角差和压差；

所述故障判别单元，用于检测电力系统是否发生故障，并在故障时给角差压差数据窗指针管理单元提供冻结的准确时刻；

所述角差压差数据窗指针管理单元的输入端分别与角差压差数据窗单元、故障判别单元的输出端相连接，用于在故障触发冻结数据窗时，保留故障前母线电压和同期电压的角差压差值；

所述角差压差比较单元的输入端与角差压差数据窗指针管理单元的输出端相连接，用于在重合闸时，对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，判断是否进行重合闸、延时重合闸、闭锁重合闸，实现同期电压的自适应。

前述的一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统，其特征在于：所述角差压差数据窗单元包括数据窗指针、两个同等深度的数据窗，其中，两个同等深度的数据窗分别对应缓存母线电压和同期电压的角差和压差。

前述的一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统，其特征在于：所述两个同等深度的数据窗均包括数据类型、窗深度、数据类型，所述窗深度是从时间的角度考虑，对应的时间T满足公式(1)，

T≥40ms (1)

所述数据窗的维护方式采用自动回卷的方式，每完成一次母线电压和同期电压的角差和压差的计算，数据窗指针自动加一，当数据窗达到窗深度的上限时，数据窗指针自动从初始位置开始，保证数据窗中为最新的母线电压和同期电压的角差和压差数据，所述时间T为数据窗的缓存时间。

前述的一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统，其特征在于：所述角差压差数据窗指针管理单元，在故障触发冻结数据窗时，使数据窗指针停止加一，并记录该数据窗指针对应的母线电压和同期电压的角差压差值，实现保留故障前母线电压和同期电压的角差压差值。

前述的一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统，其特征在于：所述故障判别单元用于检测电力系统是否发生故障，其判据为电流是否发生突变、母线电压低、线路电压低和开关分位，如公式(2)所示，

其中，ΔI为电流变化量；I_SET为变化量门槛，取0.02倍额定电流；UA为母线A相的电压；UX为同期电压；U_lset为低压门槛，取0.3倍额定电压；TWJ为开关分位，1表示有效；

当公式(2)的任一条件时，则判定电力系统发生故障，给角差压差数据窗指针管理单元提供冻结的准确时刻，以便冻结角差压差数据窗单元内的数据窗；当公式(2)条件全不满足时，判定电力系统没有发生故障或者故障消除，取消冻结角差压差数据窗单元内的数据窗，角差压差数据窗单元内的数据窗自动刷新。

前述的一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统，其特征在于：所述角差压差比较单元用于在重合闸时，对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，判断是否进行重合闸、延时重合闸、闭锁重合闸，实现同期电压的自适应，其判据，如公式(3)、公式(4)所示，

|U_Δ-Uw|≤Uset (4)

其中，为当前的母线电压和同期电压的角差值；U_Δ为当前的母线电压和同期电压的压差值；为故障前的角差值；Uw为故障前的压差值；为用户设定的角差门槛，取值范围Uset为用户设定的压差门槛，取值范围Uset≤5％*Un，Un为额定电压；

若公式(3)、公式(4)同时满足时，进行重合闸；否则，延时重合闸，等待时间为10分钟，再次对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，若公式(3)、公式(4)同时满足时，可进行重合闸；若还不能同时满足公式(3)、公式(4)，则闭锁重合闸。

前述的一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统的同期电压自适应方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(1)，通过电压的角差和压差计算单元计算输入的母线电压和同期电压的角差和压差；

步骤(2)，通过角差压差数据窗单元，建立角差压差的数据窗，用于缓存一定时间的母线电压和同期电压的角差和压差，并启动故障判别单元，实时检测电力系统是否发生故障；

步骤(3)，若故障判别单元检测电力系统发生故障，通过给角差压差数据窗指针管理单元提供冻结的准确时刻，通过角差压差数据窗指针管理单元冻结数据窗，保留故障前母线电压和同期电压的角差压差值；

步骤(4)若重合闸保护启动时，通过角差压差比较单元，对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，判断是否进行重合闸、延时重合闸、闭锁重合闸，实现同期电压的自适应。

前述的一种适用于重合闸保护的同期电压自适应系统的同期电压自适应方法，其特征在于：步骤(2)，缓存一定时间的母线电压和同期电压的角差和压差，缓存一定时间超过40ms。

本发明的有益效果是：本发明的适用于重合闸保护的同期电压自适应系统及方法，不用增加任何硬件资源，仅需要通过软件构成的电压的角差和压差计算单元、角差压差数据窗单元、故障判别单元、角差压差数据窗指针管理单元、角差压差比较单元，即可有效实现同期电压的自适应，对现场施工的同期电压接线无要求，提高现场施工效率和质量，并具有以下优点:

(1)采用角差压差数据窗单元为自适应判断提供了基准；(2)故障判别单元判断电力系统是否发生故障，快速冻结数据窗；(3)角差压差比较单元用于当前角差压差和冻结角差压差的比较，实现进行重合闸、延时重合闸、闭锁重合闸的判断，同期电压的自适应；(4)降低了同期电压接入的施工要求，现场无需整定和沟通，提高了工程质量和效率。

附图说明

图1是本发明的适用于重合闸保护的同期电压自适应系统的系统框图。

图2是本发明的适用于重合闸保护的同期电压自适应方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的适用于重合闸保护的同期电压自适应系统，包括电压的角差和压差计算单元、角差压差数据窗单元、故障判别单元、角差压差数据窗指针管理单元、角差压差比较单元，

所述电压的角差和压差计算单元的输入端分别与母线电压、同期电压相连接，用于计算输入的母线电压和同期电压的角差和压差；

所述角差压差数据窗单元的输入端与电压的角差和压差计算单元的输出端相连接，用于缓存计算得到的母线电压和同期电压的角差和压差；

所述故障判别单元，用于检测电力系统是否发生故障，并在故障时给角差压差数据窗指针管理单元提供冻结的准确时刻；

所述角差压差数据窗指针管理单元的输入端分别与角差压差数据窗单元、故障判别单元的输出端相连接，用于在故障触发冻结数据窗时，保留故障前母线电压和同期电压的角差压差值；

所述角差压差比较单元的输入端与角差压差数据窗指针管理单元的输出端相连接，用于在重合闸时，对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，判断是否进行重合闸、延时重合闸、闭锁重合闸，实现同期电压的自适应。

所述角差压差数据窗单元包括数据窗指针、两个同等深度的数据窗，其中，两个同等深度的数据窗分别对应缓存母线电压和同期电压的角差和压差，两个同等深度的数据窗均包括数据类型、窗深度、数据类型，所述窗深度是从时间的角度考虑，对应的时间T满足公式(1)，

T≥40ms (1)

所述数据窗的维护方式采用自动回卷的方式，每完成一次母线电压和同期电压的角差和压差的计算，数据窗指针自动加一，当数据窗达到窗深度的上限时，数据窗指针自动从初始位置开始，保证数据窗中为最新的母线电压和同期电压的角差和压差数据，所述时间T为数据窗的缓存时间。

所述角差压差数据窗指针管理单元，在故障触发冻结数据窗时，使数据窗指针停止加一，并记录该数据窗指针对应的母线电压和同期电压的角差压差值，实现保留故障前母线电压和同期电压的角差压差值。

所述故障判别单元用于检测电力系统是否发生故障，其判据为电流是否发生突变、母线电压低、线路电压低和开关分位，如公式(2)所示，

其中，ΔI为电流变化量；I_SET为变化量门槛，取0.02倍额定电流；UA为母线A相的电压；UX为同期电压；U_lset为低压门槛，取0.3倍额定电压；TWJ为开关分位，1表示有效；

当公式(2)的任一条件时，则判定电力系统发生故障，给角差压差数据窗指针管理单元提供冻结的准确时刻，以便冻结角差压差数据窗单元内的数据窗；当公式(2)条件全不满足时，判定电力系统没有发生故障或者故障消除，取消冻结角差压差数据窗单元内的数据窗，角差压差数据窗单元内的数据窗自动刷新。

所述角差压差比较单元用于在重合闸时，对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，判断是否进行重合闸、延时重合闸、闭锁重合闸，实现同期电压的自适应，其判据，如公式(3)、公式(4)所示，

|U_Δ-Uw|＜Uset (4)

其中，为当前的母线电压和同期电压的角差值；U_Δ为当前的母线电压和同期电压的压差值；为故障前的角差值；Uw为故障前的压差值；为用户设定的角差门槛，取值范围Uset为用户设定的压差门槛，取值范围Uset≤5％*Un，Un为额定电压；

若公式(3)、公式(4)同时满足时，进行重合闸；否则，延时重合闸，等待时间为10分钟，再次对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，若公式(3)、公式(4)同时满足时，可进行重合闸；若还不能同时满足公式(3)、公式(4)，则闭锁重合闸。

如图2所示，根据上述的适用于重合闸保护的同期电压自适应系统的同期电压自适应方法，包括以下步骤，

步骤(1)，通过电压的角差和压差计算单元计算输入的母线电压和同期电压的角差和压差；

步骤(2)，通过角差压差数据窗单元，建立角差压差的数据窗，用于缓存一定时间的母线电压和同期电压的角差和压差，缓存一定时间超过40ms，并启动故障判别单元，实时检测电力系统是否发生故障，故障判别过程，如公式(2)所示，当公式(2)的任一条件时，则判定电力系统发生故障，给角差压差数据窗指针管理单元提供冻结的准确时刻，以便冻结角差压差数据窗单元内的数据窗；当公式(2)条件全不满足时，判定电力系统没有发生故障或者故障消除，取消冻结角差压差数据窗单元内的数据窗，角差压差数据窗单元内的数据窗自动刷新；

步骤(3)，若故障判别单元检测电力系统发生故障，通过给角差压差数据窗指针管理单元提供冻结的准确时刻，通过角差压差数据窗指针管理单元冻结数据窗，保留故障前母线电压和同期电压的角差压差值；

步骤(4)若重合闸保护启动时，通过角差压差比较单元，对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，判断是否进行重合闸、延时重合闸、闭锁重合闸，实现同期电压的自适应，具体如下：

若公式(3)、公式(4)同时满足时，进行重合闸；否则，延时重合闸，等待时间为10分钟，再次对比当前的母线电压和同期电压的角差压差值、故障前的角差压差值，若公式(3)、公式(4)同时满足时，可进行重合闸；若还不能同时满足公式(3)、公式(4)，则闭锁重合闸。

综上所述，本发明的适用于重合闸保护的同期电压自适应系统及方法，不用增加任何硬件资源，仅需要通过软件构成的电压的角差和压差计算单元、角差压差数据窗单元、故障判别单元、角差压差数据窗指针管理单元、角差压差比较单元，即可有效实现同期电压的自适应，对现场施工的同期电压接线无要求，提高现场施工效率和质量，并具有以下优点:

(1)采用角差压差数据窗单元为自适应判断提供了基准；(2)故障判别单元判断电力系统是否发生故障，快速冻结数据窗；(3)角差压差比较单元用于当前角差压差和冻结角差压差的比较，实现进行重合闸、延时重合闸、闭锁重合闸的判断，同期电压的自适应；(4)降低了同期电压接入的施工要求，现场无需整定和沟通，提高了工程质量和效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。