一种电网系统及其解列装置和解列控制方法与流程

本申请涉及电网技术领域，特别涉及一种电网系统及其解列装置和解列控制方法。

背景技术：

山区电网水电资源丰富，大量变电站有水电并网，小水电站主要通过10kv线路并网，且大部分t接于10kv馈线，已经形成远方水电逐级汇集、集中升压、大功率远距离外送的发展模式，如图1所示。这种模式下送端系统，发电机串接入变电站，10kv馈线上的传输功率减少或功率上送以及小水电输出无功的支持，使沿馈线的各负荷节点处电压被抬高(ua<ub<uc)。因此，配网后端的电压容易随运行方式变化而大幅波动，引起一些负荷节点的电压偏移超标。

解列装置是在电网中使用的一种重要的保护装置。当电力系统受到干扰、稳定性遭到破坏进而令发电机间失去同步性时，电力系统就过渡到非同步振荡状态，此时可通过解列装置来将两个不同步部分之间的联系切断，分解成两个互不联系的部分，以达到结束非同步振荡、保障电网正常运行的目的。该过程即称为解列。

解列装置的一个重要的解列控制参数是电压的保护阈值，它是触发解列装置动作的关键参数。现有技术中，解列装置的保护阈值多为定值，需要由继电保护工作人员或电站维护人员对保护阈值进行手动设定，所以对保护阈值的修改及时性较差，不能随电网运行方式的变化及时完成合理调整，导致解列装置出现误动或者拒动等问题。

鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种电网系统及其解列装置和解列控制方法，以便有效提高解列控制的及时性与合理性，自动适应于不同的电网运行方式，避免出现解列装置的误动和拒动，保障电网运行安全。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请公开了一种解列控制方法，应用于有水电并网的电网系统中所安装的解列装置，所述解列控制方法包括：

获取并网的小水电站中的水电机组的相电压；

判断所述相电压的电压变化量是否大于预设值；

若所述电压变化量大于所述预设值，则判断所述相电压是否超出保护阈值；若所述相电压超出所述保护阈值，则向所述解列装置中的继电器模块输出跳闸控制信号，以便所述继电器模块断开所述水电机组与所述电网系统的连接开关；

若所述电压变化量不大于所述预设值，则根据所述相电压对所述保护阈值进行更新。

可选地，所述判断所述相电压的电压变化量是否大于预设值，包括：

判断所述相电压是否在预设合理电压范围内；

若是，则启动所述判断所述相电压的电压变化量是否大于预设值的步骤；

若否，则向所述解列装置中的告警指示模块输出告警信号，以便所述告警指示模块进行异常告警。

可选地，所述根据所述相电压对所述保护阈值进行更新，包括：

根据预设调整公式对所述保护阈值进行更新，所述预设调整公式为：

uset(t)＝k·u(t)；

其中，u(t)为所述相电压；k为预设比例系数；uset(t)为所述保护阈值。

可选地，所述获取并网的小水电站中的水电机组的相电压，包括：

获取所述水电机组的三相电压；

将所述三相电压在上两个电网周期内有效值的平均值作为所述相电压。

可选地，还包括：

接收输入的保护阈值整定指令；

根据所述保护阈值整定指令修改所述保护阈值。

第二方面，本申请还公开了一种解列装置，应用于有水电并网的电网系统中，所述解列装置包括：

电压采集模块，用于采集并网的小水电站中的水电机组的相电压；

微机处理模块，用于判断所述相电压的电压变化量是否大于预设值；若所述电压变化量大于所述预设值，则判断所述相电压是否超出保护阈值；若所述相电压超出所述保护阈值，则向继电器模块输出跳闸控制信号；若所述电压变化量不大于所述预设值，则根据所述相电压对所述保护阈值进行更新；

继电器模块，用于在接收到所述跳闸控制信号后，断开所述水电机组与所述电网系统的连接开关。

可选地，所述电压采集模块具体用于：采集并网的小水电站中并列运行的两个水电机组的相电压；其中，所述相电压为其中一个水电机组的相电压，或者为两个水电机组的相电压平均值；

所述继电器模块具体用于：在接收到所述跳闸控制信号后，断开所述并列运行的两个水电机组与所述电网系统的并网开关。

可选地，所述电压采集模块包括依次连接的电压采样电路、信号处理模块和a/d转换模块；

所述电压采样电路用于采样获取所述相电压；所述信号处理模块用于对所述相电压进行滤波处理，所述a/d转换模块用于对所述相电压进行a/d转换。

可选地，还包括：

与所述微机处理模块连接的阈值整定模块，用于接收输入的保护阈值整定指令，根据所述保护阈值整定指令修改所述保护阈值；

与所述微机处理模块连接的正常运行指示模块；

与所述微机处理模块连接的告警指示模块，所述微机处理模块在判定所述相电压不在预设合理电压范围内之后，向所述告警指示模块发送告警信号；

与所述微机处理模块连接的跳闸指示模块，所述微机处理模块在判定所述相电压超出所述保护阈值之后，向所述跳闸指示模块发送跳闸显示信号；

与所述微机处理模块连接的液晶显示模块，用于显示所述电压采集模块的采集数据。

第三方面，本申请还公开了一种电网系统，t接于电网馈线的各个小水电站处均设置有如上所述的任一种解列装置。

本申请所提供的解列控制方法应用于有水电并网的电网系统中所安装的解列装置，包括：获取并网的小水电站中的水电机组的相电压；判断所述相电压的电压变化量是否大于预设值；若所述电压变化量大于所述预设值，则判断所述相电压是否超出保护阈值；若所述相电压超出所述保护阈值，则向所述解列装置中的继电器模块输出跳闸控制信号，以便所述继电器模块断开所述水电机组与所述电网系统的连接开关；若所述电压变化量不大于所述预设值，则根据所述相电压对所述保护阈值进行更新。

可见，本申请基于电压变化量判断水电机组的相电压是否在合理范围内波动，从而基于合理波动范围内的相电压对保护阈值进行实时的自适应动态调整，确保保护阈值的合理性与调整的及时性，有效适用于电网系统的多种运行情况，避免出现解列装置的误动和拒动，有效保障了电网系统的运行安全。本申请所提供的解列装置和电网系统同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例公开的一种小水电并网示意图；

图2为本申请实施例公开的一种解列控制方法的流程图；

图3为本申请实施例公开的又一种解列控制方法的流程图；

图4为本申请实施例公开的一种解列装置的结构框图；

图5为本申请实施例公开的一种解列装置的应用场景图；

图6为本申请实施例公开的又一种解列装置的结构框图；

图7为本申请实施例公开的一种解列装置的正面外观示意图；

图8为本申请实施例公开的一种解列装置的背面外观示意图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种电网系统及其解列装置和解列控制方法，以便有效提高解列控制的及时性与合理性，自动适应于不同的电网运行方式，避免出现解列装置的误动和拒动，保障电网运行安全。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

当前，在水电资源丰富的山区，电网系统中多有水电并网。为了对小水电站中水电机组的并网和解列进行管控，现有技术中多由相关电站管理人员或者专业技术人员对解列装置的解列控制参数进行设定。由此，解列控制参数的修改及时性较差，不能随电网运行方式的变化及时完成合理调整，导致解列装置出现误动或者拒动等问题。鉴于此，本申请提供了一种解列控制方法，可有效解决上述问题。

参见图2所示，本申请实施例公开了一种解列控制方法，应用于有水电并网的电网系统中所安装的解列装置，该解列控制方法主要包括：

s11：获取并网的小水电站中的水电机组的相电压。

小水电站是指利用分散的溪流、小河或灌渠跌水所形成的落差进行发电的一种水电站。按装机容量可细分为：微型水电站(100千瓦以下)；小小水电站(101～1000千瓦)；小型水电站(1001～12000千瓦)。

具体地，每个并网的小水电站中有多个水电机组，可为每个水电机组装配一个解列装置，以控制该水电机组的并网与解列。当然，对于并列运行的两个机组，即需要接受统一调控的两个机组，可以由同一个解列装置控制。

利用解列装置中的电压采集模块，可采集水电机组的相电压。一般地，水电机组具有三相电压：a相电压、b相电压和c相电压。因此，进一步地，作为一种具体实施方式，步骤s11具体可以包括：

获取水电机组的三相电压；将三相电压在上两个电网周期内有效值的平均值作为相电压。

s12：判断相电压的电压变化量是否大于预设值；若是，则进入s13；若否，则进入s15。

具体地，可根据u(t)-u(t-nt)来计算电压变化量，其中，u(t)为当前获取的相电压，u(t-nt)为n个周波前获取的相电压，t为一个周波的时间(20ms)。并且，n的取值范围推荐但不限于为3～5。

用δu表示预设值，若u(t)-u(t-nt)>δu，说明电网波动情况严重，需要进一步判断是否要进行解列控制；若u(t)-u(t-nt)≤δu，说明电网波动情况不严重，无需进行解列控制。

s13：判断相电压是否超出保护阈值；若是，则进入s14。

如前所述，保护阈值是解列装置中一个重要的解列控制参数：当系统发生孤网运行产生过电压时，相电压大于保护阈值时，需要触发解列装置动作，以便将对应的水电机组从电网中解列，即完成解列操作。

s14：向解列装置中的继电器模块输出跳闸控制信号，以便继电器模块断开水电机组与电网系统的连接开关。

以uset(t)表示保护阈值，则若u(t)>uset(t)，则可通过向继电器模块输出跳闸控制信号来触发解列装置进行解列操作。其中，解列装置中的继电器模块用于控制该水电机组与电网系统之间的连接开关的通断，当接收到跳闸控制信号之后，继电器模块控制该连接开关断开，该水电机组从电网系统中被解列。

s15：根据相电压对保护阈值进行更新。

如前所述，若u(t)-u(t-nt)≤δu，则说明电网波动情况不严重，无需进行解列控制。但是，需要指出的是，本实施例中，为了保证解列装置中保护阈值的动态自动可调以提高实时合理性，在电网波动情况不严重的情况下，根据当前获取的相电压对保护阈值进行了更新调整。

进一步地，作为一种具体实施方式，步骤s15可具体包括：根据预设调整公式对保护阈值进行更新，预设调整公式为：

uset(t)＝k·u(t)；

其中，u(t)为相电压；k为预设比例系数；uset(t)为保护阈值。并且，k的取值范围推荐但不限于1.15～1.35。当然，本领域技术人员也可采用其他计算方式来更新保护阈值，例如可在上式的基础上再加上常数项，或者另外采用幂次运算等，本申请对此并不做进一步限定。

容易理解的是，有水电并网的电网系统的运行情况较为复杂。首先，在图1所示的送端系统中，沿馈线的各负荷节点处电压逐次抬高，即，在正常情况下，线路上前端节点的电压会低于后端节点的电压，ua<ub<uc；其次，当电网运行方式变化、电网线路转供电时，原本的线路首端会变为末端；此外，随着季节变化，电网系统中节点的电压在丰水期和枯水期也会发生明显变化。

为了适应这些复杂多变的电网运行情况，本申请实施例并没有采用固定保护阈值的控制方案，而是在相电压大小正常的情况下，依据相电压大小对保护阈值进行实时的自适应动态调整，从而可在各种不同运行情况下保障保护阈值的合理性，确保解列装置不会出现误动或者拒动的情况。

例如，由于线路后端电压高于线路前端电压，则，若采用固定统一的保护阈值，显然会令线路前端的解列装置因灵敏度不足而容易出现拒动，并令线路后端的解列装置因过于灵敏而容易出现误动。若每个解列装置均依据各自采集的相电压而动态调整保护阈值，则对于图1中a、b、c三处的解列装置，不仅ua<ub<uc，而且有useta(t)<usetb(t)<usetc(t)，可有效避免上述情况。类似地，还可有效提高解列装置的季节适应性和对电网运行方式的适应性。

本申请实施例所提供的解列控制方法应用于有水电并网的电网系统中所安装的解列装置，包括：获取并网的小水电站中的水电机组的相电压；判断所述相电压的电压变化量是否大于预设值；若所述电压变化量大于所述预设值，则判断所述相电压是否超出保护阈值；若所述相电压超出所述保护阈值，则向所述解列装置中的继电器模块输出跳闸控制信号，以便所述继电器模块断开所述水电机组与所述电网系统的连接开关；若所述电压变化量不大于所述预设值，则根据所述相电压对所述保护阈值进行更新。

可见，本申请基于电压变化量判断水电机组的相电压是否在合理范围内波动，从而基于合理波动范围内的相电压对保护阈值进行实时的自适应动态调整，确保保护阈值的合理性与调整的及时性，有效适用于电网系统的多种运行情况，避免出现解列装置的误动和拒动，有效保障了电网系统的运行安全。

参见图3所示，本申请实施例公开了又一种解列控制方法，应用于有水电并网的电网系统中所安装的解列装置，主要包括：

s21：获取并网的小水电站中的水电机组的相电压。

s22：判断相电压是否在预设合理电压范围内，若是，则进入s23；若否，则进入s27。

需要指出的是，本实施例中为水电机组的相电压设置了一个用于判断系统是否严重异常的预设合理电压范围。例如，该预设合理电压范围可以具体为150v～400v。

若相电压在预设合理电压范围之内，则可进行后续步骤，以便进一步判断是否需要更新保护阈值或者直接进行解列操作；若相电压已经超出了预设合理电压范围，则说明解列装置所在电路系统出现严重异常，则此时应当进行电路故障告警。

s23：判断相电压的电压变化量是否大于预设值；若是，则进入s24；若否，则进入s26。

s24：判断相电压是否超出保护阈值；若是，则进入s25。

s25：向解列装置中的继电器模块输出跳闸控制信号，以便继电器模块断开水电机组与电网系统的连接开关。

s26：根据相电压对保护阈值进行更新。

s27：向解列装置中的告警指示模块输出告警信号，以便告警指示模块进行异常告警。

其中，该告警指示模块包括但不限于告警指示灯。

在上述内容的基础上，本申请实施例所提供的解列控制方法，还包括：

接收输入的保护阈值整定指令；

根据保护阈值整定指令修改保护阈值。

具体地，本实施例所提供的解列控制方法，除了采样自适应动态调整方法根据相电压对保护阈值进行更新以外，还可以根据电站管理人员输入的保护阈值整定指令对保护阈值进行调整。

参见图4所示，本申请实施例公开了一种解列装置，应用于有水电并网的电网系统中，主要包括：

电压采集模块，用于采集并网的小水电站中的水电机组的相电压；

微机处理模块，用于判断相电压的电压变化量是否大于预设值；若电压变化量大于预设值，则判断相电压是否超出保护阈值；若相电压超出保护阈值，则向继电器模块输出跳闸控制信号；若电压变化量不大于预设值，则根据相电压对保护阈值进行更新；

继电器模块，用于在接收到跳闸控制信号后，断开水电机组与电网系统的连接开关。

关于上述解列装置的具体内容，可参考前述关于解列控制方法的详细介绍，这里就不再赘述。

可见，本申请基于电压变化量判断水电机组的相电压是否在合理范围内波动，从而基于合理波动范围内的相电压对保护阈值进行实时的自适应动态调整，确保保护阈值的合理性与调整的及时性，有效适用于电网系统的多种运行情况，避免出现解列装置的误动和拒动，有效保障了电网系统的运行安全。

在上述内容的基础上，本申请实施例所公开的解列装置，作为一种具体实施方式，电压采集模块具体用于：

获取水电机组的三相电压；将三相电压在上两个电网周期内有效值的平均值作为相电压。

在上述内容的基础上，如前，对于并列运行的两个水电机组，可以设置一个解列装置以便共同进行管控。

在一种具体实施方式中，电压采集模块具体用于：采集并网的小水电站中并列运行的两个水电机组的相电压；其中，该相电压为其中一个水电机组的相电压，或者为两个水电机组的相电压平均值；继电器模块具体用于：在接收到跳闸控制信号后，断开并列运行的两个水电机组与电网系统的并网开关。

还需补充说明的是，当本领域技术人员选择了利用其中一个水电机组的相电压来控制这两个水电机组的并网与解列时，另一个水电机组的相电压可作为备用。

参见图5所示，图5为本申请实施例公开的一种解列装置的应用场景图。其中1号水电机组和2号水电机组为两个并列运行的水电机组，解列装置利用继电器模块控制继电器接点t1、t2、t3、t4的开闭，利用继电器接点来控制1号水电机组并网开关qf1和2号水电机组并网开关qf2的通断，从而控制两个水电机组的并网与解列。

进一步地，在上述内容的基础上，本申请实施例所公开的解列装置，作为一种具体实施方式，微机处理模块具体用于：

根据预设调整公式对保护阈值进行更新，预设调整公式为：

uset(t)＝k·u(t)；

其中，u(t)为相电压；k为预设比例系数；uset(t)为保护阈值。

参见图6所示，图6为本申请实施例公开的又一种解列装置的结构框图。

在上述内容的基础上，本申请实施例所公开的解列装置，作为一种具体实施方式，电压采集模块包括依次连接的电压采样电路、信号处理模块和a/d转换模块；

电压采样电路用于采样获取相电压；信号处理模块用于对相电压进行滤波处理，a/d转换模块用于对相电压进行a/d转换。

进一步地，在上述内容的基础上，本申请实施例所公开的解列装置，作为一种具体实施方式，还包括：

与微机处理模块连接的阈值整定模块，用于接收输入的保护阈值整定指令，根据保护阈值整定指令修改保护阈值；

与微机处理模块连接的正常运行指示模块；

与微机处理模块连接的告警指示模块，用于接收微机处理模块在判定相电压不在预设合理电压范围内之后发送的告警信号；

与微机处理模块连接的跳闸指示模块，微机处理模块在判定相电压超出保护阈值之后，向跳闸指示模块发送跳闸显示信号；

与微机处理模块连接的液晶显示模块，用于显示电压采集模块的采集数据。

其中，正常运行指示模块、告警指示模块、跳闸指示模块均具体可以为指示灯。正常运行指示模块用于指示电路运行正常，即相电压在预设合理电压范围内；告警指示模块用于指示电路出现严重异常，即相电压不在预设合理电压范围内；跳闸指示模块用于指示解列装置触发了解列动作，即继电器模块断开了水电机组与电网系统之间的连接开关。此外，液晶显示模块具体可以显示采集获取的相电压的电压值与频率值。

此外，进一步地，本实施例所提供的解列装置还可以包括：

与微机处理模块连接的存储模块，用于存储解列装置的解列动作事件记录和/或异常告警事件记录；

与微机处理模块连接的功能模块，用于接收输入的功能选择指令；

与微机处理模块连接的复位模块，用于接收输入的复位指令，以便微机处理模块将继电器模块和跳闸指示模块复位；

为信号处理模块、a/d转换模块和微机处理模块供电的电源处理模块。

其中，电源处理模块具体可以利用接入解列装置的小水电站出线单相电压来提供工作电压。功能模块可具体提供有“向上”、“向下”、“确认”等功能选择按键。参见图7和图8，图7为本申请实施例提供的一种解列装置的正面外观示意图，图8为本申请实施例提供的一种解列装置的背面外观示意图。当然，本领域技术人员可根据实际应用情况而自行选择并设置实现，本申请对此并不做进一步限定。

进一步地，本申请还公开了一种电网系统，t接于电网馈线的各个小水电站处均设置有如上所述的任一种解列装置。

关于上述电网系统的具体内容，可参考前述关于解列控制方法的详细介绍，这里就不再赘述。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。