一种适用于常规和数字化站的手自一体准同期并网装置的制作方法

本实用新型属于电力系统技术领域，涉及一种电力系统同期并网的准同期，尤其涉及一种同时适用于常规和数字化站的手自一体准同期装置。

背景技术：

电力系统中经常遇到同期并网操作，如发电机组和电网的同期并网、变电站母线和线路并列运行等。同期并网操作不当会对发电机造成严重损害，甚至影响电网的稳定运行。为保证同期并网操作的顺利进行，目前较常见的准同期有：

(1)由操作人员结合相关规程和经验借助各种仪表手动完成同期过程；

(2)借助具备采集电压模拟量和开关位置辅助接点，并有继电器出口的常规自动准同期装置完成同期过程；

(3)借助具备数字量采集和数字量出口传送的数字化自动准同期装置完成同期过程。

(4)专利CN201256299Y公开了一种手自一体同期装置，该装置采用开关量输入和继电器输出，对象主要是常规站。

上述方法存在一定的局限性。

方法(1)增加了操作人员工作量，对操作人员技术水平要求较高，且存在误操作等安全隐患。

方法(2)一般需要装置具备电压互感器，调速、调压和合闸继电器等，通过电缆传输各类电气量信号。一方面长距离的电缆铺设成本较高，维护困难；另一方面由于弱电信号难以长距离传输，可靠性较低。

方法(3)在国家电网公司开启坚强智能电网研究实践工作后发展较快，但由于各地区数字化建设进度不一，相当数量的地区还处于常规站或常规和数字化混合站(简称半数字化站)状态，短期内数字化装置难以替代常规装置。

方法(4)采用开关量输入回路、继电器输出回路和串口通讯回路，在数字化或半数字化站应用范围有限。

由于用户的使用习惯和实际场合不同，不同同期装置和方法的混用无疑增大 了运行维护人员的工作量，且对于长距离的常规或半数字化站往往要借助辅助设施实现准同期功能，因此，研究一种能适应常规和数字化的手自一体准同期装置是值得探讨的。

技术实现要素：

本实用新型的目的为，提出一种适应常规和数字化站的手自一体准同期装置，对现有仪表盘和准同期装置单一功能进行改进，保留了操作人员对手动和自动准同期的需求，解决数字化和模拟量同时采集和数据同步处理问题，以便能适应常规站、数字化站、常规和数字化混合站的功能要求，减少运行维护人员的工作量。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种适用于常规和数字化站的手自一体准同期并网装置，其特征在于：包括采集模块、输入模块、数据处理模块、显示模块、输出模块，其中：

采集模块包括支持数字化电压采集协议的模块、数据同步模块、电压互感器和A/D转换模块、数字量输入模块和硬接点开关量采集模块；

输入模块包括装置定值整定模块、显示画面切换模块；

显示模块包括同步表盘、装置界面显示模块；

输出模块包括数字量输出模块和继电器输出模块；

数据处理模块的输入端连接采集模块的输出端，接收采集的信号和数据；数据处理模块的输入端还连接输入模块的输出端，接收输入模块的操作和指令信号，数据处理模块的输出端分别与输出模块和显示模块的输入端相连接，将结果输出至输出模块和显示模块。

进一步地，所述的支持数字化电压采集协议的模块，可为使用IEC61850-9-2或IEC60044-7标准的模块。

进一步地，所述的数字量输入模块和数字量输出模块分别为GOOSE输入模块和GOOSE输出模块。

进一步地，所述继电器输出模块包含合闸允许继电器和合闸继电器，合闸允许继电器和合闸继电器串联接入输出回路。合闸允许继电器的开合与合闸继电器的开合采用不同的控制方法。

进一步地，为能更精确的显示0°角附近电压相角差，同时起到强调作用，同步表盘包含采用多个不均匀分布的角差灯组成一圆圈表示待并侧和系统侧实 时电压相角差，圆圈上的灯在0°附近更密集，在多个角差灯组成的圆圈内置三个灯，分别为频差，压差和同步灯。角差灯与待并侧和系统侧实时相角差相关联，频差灯与实时频差相关联，压差灯与实时压差相关联，同步灯在同时满足压差、频差、相角差时点亮。

为了美观、减少灯的数量和提供更多的信息，频差灯和压差灯可以采用多色灯，在不同频差和压差状态下显示不同的颜色。

具体地，角差灯点亮方法是：待并侧和系统侧实时相角差的值在某一角差灯附近时，点亮该角差灯，熄灭其余的角差灯；

频差灯采用多色灯，待并侧和系统侧实时频率差的值高于预先设定值时显示第一种颜色，低于预先设定值时显示第二种颜色，在预先设定的范围内时显示第三种颜色；

压差灯采用多色灯，压差灯点亮方法是：待并侧和系统侧实时压差的值高于预先设定值时显示第一种颜色，低于预先设定值时显示第二种颜色，在预先设定的范围内时显示第三种颜色；

同步灯点亮方法是：待并侧和系统侧实时相角差、压差、频差都在预先设定的范围内时点亮，否则熄灭。

为能更精确的显示0°角附近相角差，圆圈上的角差灯可呈不均匀分布，在0°附近灯更密集，角度分辨率更高。为了美观和提醒使用人员，不同处的角差灯可用不同的颜色显示，如附图2中0°处的灯用绿色灯，±15°内其它灯用黄色灯，大于15°及小于-15°的灯为红色灯。在多个灯组成的圆圈内置三个灯，分别为频差，压差和同步灯，其中频差和压差采用多色LED灯，用不同颜色表示压差、频差状态。如可用黄色表示低于预先设定下限值，红色表示高于预先预定上限值，绿色表示在预先设定值范围内。同步灯采用绿色灯，当频差、压差和相角差都在预先设定的范围内时点亮。

典型的，同步表盘圆圈上设置32个角差灯，设0°处为灯1，按顺时针方向，依次为灯2～灯32，待并侧和系统侧间的角差为Δδ，点亮角差灯m的方法如下：

为增强合闸的可靠性，减少误操作的可能，当压差、频差任一不满足预先整定的范围时，不开放合闸允许标志，合闸允许标志的判断采用硬件电路或使用不同的算法，只有合闸允许标志为1时，输出的合闸指令才能执行。使用常规继电器接点输出时，合闸允许标志可为合闸允许继电器，只有在压差、频差、相角差均在预先整定的范围内时，合闸允许继电器才闭合，合闸允许继电器和合闸继电器串联接入输出回路。

采用上述方案后，准同期装置可以实现数字化和常规量的输入和输出，以便适应常规和数字化站的功能需求。另外，装置支持手动或自动同期，且自带的同步表盘可以精确直观的指示当前压差、频差和相角差状态，方便操作人员进行手动同期，减少运行维护人员的工作量。

附图说明

图1是本实用新型实施例的自动准同期装置工作示意图。

图2是本实用新型实施例的同期表盘示意图。

图3是本实用新型同期判断逻辑流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细说明。

本实用新型实施例提供一种适应常规和数字化站的手自一体准同期装置，包括采集模块、输入模块、数据处理模块、显示模块、输出模块。

如附图1所示，实施例中采集模块包括数字化电压采集模块、数据同步模块、电压互感器和A/D转换模块、GOOSE和硬接点开关量采集模块；输入模块包含装 置定值整定、显示画面切换功能；数据处理模块对采集模块采集的信号和数据、对输入模块的定值操作和人机界面指令进行处理，在经过逻辑计算后，将结果输出给输出模块和显示模块；显示模块具备同步表盘和显示功能；输出模块包括GOOSE输出模块和继电器输出模块，其中继电器输出模块包含加速、减速、升压、减压、合闸允许、合闸继电器；GOOSE输出模块包含加速、减速、升压、减压、合闸信号。

具体地，数字化电压采集模块支持IEC61850-9-2和IEC60044-7标准，可采集支持IEC61850-9-2和IEC60044-7标准的数字化电压；数据同步模块支持装置在时钟信号作用下同步，支持GPS对时或网络对时；

开关量采集模块包含采集手动模式、自动模式、开关位置接点、确认、升压、降压、加速、减速、合闸等开关量。

如附图2所示，同步表盘采用多个灯组成一圆圈，圆圈内设置频差，压差和同步灯；圆圈上灯与待并侧和系统侧实时相角差相关联，呈不均匀分布，在0°附近灯更密集，频差灯与实时频差相关联，压差灯与实时压差相关联，同步灯在同时满足压差、频差、相角差时点亮。

附图2实施例中，同步表盘采用32个多色灯组成，其中在±15°范围之内采用11个灯，每个灯分辨率为3°，其余的每个灯分辨率为15°。

同步表盘不同处的灯用不同的颜色显示，0°处的灯用绿色灯，±15°内其它灯用黄色灯，大于15°及小于-15°的灯为红色灯。

设0°处为灯1，按顺时针方向，依次为灯2～灯32，待并侧和系统侧间的角差为Δδ，Δδ与点亮角差灯m的方法如下：

在32个灯组成的圆圈内置三个灯，分别为频差，压差和同步灯，其中频差和压差采用多色LED灯，用不同颜色表示压差、频差状态。实施例中用黄色表示低于预先设定下限值，红色表示高于预先预定上限值，绿色表示在预先设定值范 围内。同步灯采用绿色灯，当频差、压差和相角差都在预先设定的范围内时点亮。

附图3中，手动模式下，只有在检测到升压(或降压)开关量信号时，GOOSE和继电器才输出升压(或降压)指令；只有在检测到加速(或减速)开关量信号时，GOOSE和继电器才输出加速(或减速)指令；为了防止手动模式下误合闸操作，只有满足压差、频差、相角差在预先整定的范围内，同时检测到合闸开关量信号时，GOOSE和继电器才输出合闸指令。

自动模式下，当压差、频差不满足预先整定的范围时，若待并侧电压低于预先整定范围，GOOSE输出升压指令，同时升压继电器闭合；若待并侧电压高于预先整定范围，GOOSE输出降压指令，同时降压继电器闭合；若待并侧频率低于预先整定范围，GOOSE输出加速指令，同时加速继电器闭合；若待并侧频率高于预先整定范围，GOOSE输出减速指令，同时减速继电器闭合；当满足合闸条件时，根据预先设定的导前时间，通过GOOSE和继电器输出合闸指令。

附图3实施例中自动模式下还增加了自动调节控制字，允许用户在自动模式下也不自动调节。

为增强合闸的可靠性，减少误操作的可能，当压差、频差任一不满足预先整定的范围时，不开放合闸允许标志。使用常规继电器接点输出时，合闸允许标志可为合闸允许继电器，合闸允许继电器的闭合和分开由硬件电路或使用不同的算法判断，只有在压差、频差、相角差均在预先整定的范围内时，合闸允许继电器才闭合，合闸允许继电器和合闸继电器串联接入输出回路。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。