变电站测控装置准同期软件算法分析

(整期优先)网络出版时间:2019-11-22
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变电站测控装置准同期软件算法分析

胡旭东

国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司215000

摘要:测控装置准同期功能是电力系统变电站综合自动化系统的重要功能,非同期合闸将对系统造成严重危害。本文通过对电压矢量差和电压幅值/相角差分离,这两类主流测控装置准同期软件算法的分析,讨论测控装置准同期功能在现场实施时的参数设置注意事项。

关键词:测控装置准同期算法参数

一.前言

测控装置作为变电站综合自动化系统的重要组成部分,主要用于变电站间隔层设备的控制、测量、信号、通信、故障记录等。其内部的准同期功能是电力系统变电站综合自动化系统的重要功能,避免非同期合闸将对系统造成的严重危害。

同期检测功能通过测控装置内部的软件准同期功能实现。由测控装置根据同期合闸命令,向准同期软件发出同期请求命令,实现实时断路器同期检定。目前,国内外准同期软件算法主要分为两大类,一类是国外主流测控装置采用的电压矢量差算法,一类是国产主流测控装置采用的电压幅值/相角差分离算法。

二.原理分析

2.1电压量的表示方法

电压量实际是一个相量,包含幅值和相角,通常可以表示为:

其中,|U|为电压幅值(有效值),δ为电压相角。

2.2电压矢量差算法

电压矢量差算法(下面简称矢量差算法)就是采用电压相量相减的算法获得电压差。

具体算法为:

这里,表示线路电压相量,表示母线电压相量。

在滑差满足同期条件的情况下,矢量差算法的准同期区域是以参考电压相量为中心,以电压差为半径的圆,如图1所示的灰色区域中。图中,因为准同期与相切,所以、和构成一个直角三角形。如果设同期相位差条件,可以计算出同期电压差条件。那么,同时满足相位差和电压差条件的区域就在图1所示的灰色区域内,圆圈为电压条件的临界点,其中的两个切线点位电压差和相位差条件的临界点。

图1矢量电压差算法的准同期区域

2.3电压幅值/相角差分离算法

电压幅值差和相位差分离的算法(下面简称分离算法),即用电压有效值直接进行算数相减,获得;用相角直接相减,获得相位差。用算式表示为:

按照该算法,如果电压差条件为20%额定电压,相位差条件,则准同期区域为一个扇形区,如图2所示的网格区。

图2电压幅值/相角差分离算法的准同期区域

三.两种算法差异分析

假设同期相位差条件,同期电压差条件,并且滑差已满足同期条件。按照分离算法,图1中的是满足同期要求的,因为

但是,用矢量差算法,由于

此时电压差,不能满足电压差条件,因而也就不满足同期条件。只有角差继续减小,使得计算出的,方认为满足同期条件,如图3所示。此时,为,已经远小于角差条件,当然也肯定满足设定的同期条件。

图3满足电压差条件的矢量电压差算法的准同期区域

可见,在矢量差的同期算法中,电压差和角差是有关联的,整定一个之后,另一个就随之而定。如果电压差和角差都整定,则实际的同期圆为二者中半径较小的那一个。

例如,我们将图1、图3放在一起比较,就会发现,即使我们整定了角差条件为,同期电压差条件为,实际上的准同期区域为图4中的灰色区域,即的周期圆。

图4矢量电压差算法的实际准同期区域

如果我们将图2和图3放在一起比较,就会发现,采用矢量差算法的准同期圆在分离算法的准同期扇形区内,如图5所示。

四.结论

通过原理分析,我们发现,在矢量差算法中,电压差和角差是有关联的,整定一个之后,另一个也就随之确定。而在电压幅值/相角差分离算法中,这两者完全独立,互无影响。因此,这两类准同期算法在应用中,对

同期参数的整定也有所区别。

由于电力系统调度规程对合环操作的相关规定中,对两个系统同期并列时的电压差、角差和频差是单独定义的,因此对于使用矢量差算法的装置而言,在参数整定时需要考虑电压差和角差关联后合闸范围变小的问题,而分离算法则不需要考虑。

图5准同期区域比较

参考文献:

[1]农荣贵.变电站测控装置同期功能调试和运用的探讨[J].沿海企业与科技.2011(10):81-83

[2]陈利.发电厂及变电所二次回路.中国电力出版社.2007年8月。