專利名稱：適用于小水電豐富地區(qū)的智能型進(jìn)線備自投方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種備用電源自投方法及備用電源自投裝置。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，對于供電可靠性要求也越來越 高，在電網(wǎng)目前的一種應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，是將電壓從主網(wǎng)傳輸?shù)较旅娴母髯冸娬?，再由這些變電 站傳輸給更下端的變壓器或者是相應(yīng)的用電設(shè)備，在將電壓從主網(wǎng)傳輸給下端的變電站的 過程中，由于傳輸線路長，傳輸線路可能因?yàn)楦鞣N各樣的原因出現(xiàn)傳輸故障，從而導(dǎo)致下端 相應(yīng)的變電站以及用電設(shè)備無法及時(shí)得到供電。為了彌補(bǔ)這種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的不合理，并能夠 在提高供電可靠性的同時(shí)，盡量降低供電損耗，通常是在架設(shè)主線路的同時(shí)架設(shè)一條備用 線路，并在220kV以及以下變電站，采用微機(jī)型的備用電源自投裝置，當(dāng)該備用電源自投裝 置檢測到主線路的電壓過小時(shí)，即切換至采用備用線路來提供電力供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的 不間斷，從而成為提高供電可靠性、降低供電損耗的一個(gè)有效手段，成為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定 運(yùn)行和持續(xù)供電的重要措施。但是，如上所述，這種備用電源自投裝置僅僅是根據(jù)主線路的電壓來判斷是否切 換電源供應(yīng)的線路，參見圖1所示的電網(wǎng)的接線示意圖可以得知，在電網(wǎng)實(shí)際的運(yùn)行運(yùn)用 結(jié)構(gòu)中，電網(wǎng)下端通常會(huì)連接的有小水電，當(dāng)與主網(wǎng)聯(lián)系比較薄弱的220kV變電站，例如低 壓等級，接有容量不等的小水電時(shí)，在豐水期水電機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，當(dāng)220kV進(jìn)線跳開后， 就會(huì)造成IlOkV及以下電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行，出現(xiàn)電壓、頻率的弱支撐，尤其是220kV的對側(cè)開關(guān) 跳開時(shí)，由于自對側(cè)開關(guān)至本側(cè)開關(guān)的線路較長，現(xiàn)有的備用電源自投裝置無法及時(shí)得知 對側(cè)開關(guān)的通斷所造成的電壓的降低，從而導(dǎo)致備自投的時(shí)間過長甚至于備自投失敗。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種備用電源自投方法 及備用電源自投裝置，其可以大大提高備自投的成功率及響應(yīng)速度，尤其是小水電豐富地 區(qū)的備自投的成功率以及響應(yīng)速度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種備用電源自動(dòng)投入方法，包括步驟測量當(dāng)前線路的電壓有效值、電流有效值、頻率、有功功率、無功功率；當(dāng)所述電流有效值小于預(yù)設(shè)電流閾值，或者所述有功功率小于預(yù)設(shè)有功功率閾 值、所述無功功率小于預(yù)設(shè)無功功率閾值時(shí)，判斷預(yù)切換線路上的電壓是否大于預(yù)設(shè)電壓 閾值；若是，判斷母線頻率是否滿足準(zhǔn)同期并列需求若滿足，進(jìn)行所述預(yù)切換線路的準(zhǔn)同期并列操作，并判斷準(zhǔn)同期并列操作是否成功，若成功，則備自投操作成功，若不成功，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，判斷母線電壓是否 低于預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值，若是，向所述預(yù)切換線路的開關(guān)發(fā)送閉合指令；若不滿足，當(dāng)母線頻率高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值時(shí)，切除部分水電上網(wǎng)線路，然后返 回繼續(xù)判斷母線頻率是否滿足準(zhǔn)同期并列需求；當(dāng)母線頻率低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值時(shí)，切 除所有的水電上網(wǎng)線路，判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值，如果是，向所述預(yù) 切換線路的開關(guān)發(fā)送閉合指令。一種備用電源自動(dòng)投入裝置，包括測量電壓與電流的有效值的電壓電流采樣單 元，測量當(dāng)前線路頻率的頻率測量單元，測量并計(jì)算當(dāng)前線路的有功功率與無功功率的有 功無功單元，根據(jù)所述有功功率、無功功率計(jì)算當(dāng)前線路的相位角的相位角計(jì)算單元，測量 計(jì)算母線電壓與預(yù)切換線路的初相角之差、并根據(jù)初相角之差向綜合邏輯決策單元發(fā)送允 許準(zhǔn)同期并列標(biāo)記的自動(dòng)準(zhǔn)同期并列單元，讀取數(shù)字狀態(tài)量的數(shù)字開入單元，數(shù)字開出單 元，以及綜合邏輯決策單元，所述有功無功單元與所述相位角計(jì)算單元相連接，所述電壓電 流采樣單元、頻率測量單元、相位角計(jì)算單元、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列單元、數(shù)字開入單元、數(shù)字開 出單元均與所述綜合邏輯決策單元相連接，所述綜合邏輯決策單元根據(jù)所述電壓與電流的 有效值、所述當(dāng)前線路頻率、所述相位角、所述允許準(zhǔn)同期并列標(biāo)記、所述數(shù)字狀態(tài)量向所 述數(shù)字開出單元發(fā)送指令，所述數(shù)字開出單元根據(jù)該指令控制所述預(yù)切換線路上的開關(guān)的 通斷。。根據(jù)本發(fā)明方案，其在測得當(dāng)前線路的電壓有效值、電流有效值、頻率、有功功率、 無功功率等后，結(jié)合這多種參量值對是否需要進(jìn)行備自投切換進(jìn)行綜合判斷，而不僅僅是 依賴于電壓值這一種參數(shù)值，因而可以大大提高備自投的成功率及響應(yīng)速度，另外，小水電 地區(qū)架設(shè)線路長，電壓弱支撐幾率高，因此對小水電豐富地區(qū)極為適用，可以大大提高小水 電豐富地區(qū)的備用電源自投裝置的成功率以及響應(yīng)速度。


圖1是電網(wǎng)接線示意圖；圖2是備自投方式下的綜合邏輯決策的原理示意圖；圖3是重合閘方式下的綜合邏輯決策的原理示意圖；圖4是本發(fā)明的備用電源自動(dòng)投入裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是判斷啟動(dòng)框圖示意圖。
具體實(shí)施例方式以下以具體實(shí)施例的方式對本發(fā)明的方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。考慮到對于具有備用線路的線路連接方式來說，當(dāng)主線路出現(xiàn)傳輸故障時(shí)，通常 是將線路切換至與該主線路的備用線路來進(jìn)行電力供應(yīng)，通常將這種方式稱之為備自投方 式，而對于另外一些變電站等設(shè)備來說，由于傳輸距離太遠(yuǎn)、相對比較偏遠(yuǎn)等因素，可能只 設(shè)置有一條連接線路，即并未為其架設(shè)備用線路，因此在線路出現(xiàn)傳輸故障時(shí)，可能需要采 用重合閘的方式使當(dāng)前線路繼續(xù)閉合來維持線路的穩(wěn)定，通常將其稱之為重合閘方式，以 下針對這兩種不同的方式分別進(jìn)行說明。如圖2所示，是在備自投方式下的備用電源自投方法的綜合邏輯決策的原理示意圖，在本示例中，是結(jié)合圖1中的電網(wǎng)接線示意圖，并以220kV線路1跳開、合220kV線路2 為例進(jìn)行說明，母線指IlOkV母線。因此，在本示例中，是以閉合備用線路的開關(guān)為例進(jìn)行 說明，此時(shí)，可以是將當(dāng)前線路的備用線路稱之為預(yù)切換線路。參見圖2所示，該綜合邏輯決策過程主要包括有程序啟動(dòng)后，測量當(dāng)前線路(例如圖1中所示的的線路1)的電壓有效值、電流有 效值、頻率、有功功率、無功功率；判斷線路1上的電流是否小于預(yù)設(shè)電流閾值、或者所檢測得到的有功功率是否小 于預(yù)設(shè)有功功率閾值、所檢測得到的無功功率是否小于預(yù)設(shè)無功功率閾值；如果線路1上的電流小于預(yù)設(shè)電流閾值，或者是檢測到的有功功率小于預(yù)設(shè)有功 功率閾值、檢測到的無功功率小于預(yù)設(shè)無功功率閾值，則繼續(xù)判斷線路2，即備用線路上的 電壓是否大于預(yù)設(shè)電壓閾值，若否，由于線路2上的電壓過低，無法提供足夠的電壓值，因 而也無法進(jìn)行備自投，導(dǎo)致備自投失?。蝗绻€路2上的電壓大于預(yù)設(shè)電壓閾值，說明線路2上的電壓足以供應(yīng)當(dāng)前的電 力需求，繼續(xù)判斷母線頻率是否滿足準(zhǔn)同期并列需求，即判斷母線與備用線路的初相角之 差是否穩(wěn)定在第一預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)如果滿足準(zhǔn)同期并列需求則進(jìn)行線路2的準(zhǔn)同期并列操作，若準(zhǔn)同期并列操作成功，則備自投操作成功，若 準(zhǔn)同期并列操作不成功，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，然后判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最 低母線電壓閾值，如果是，則向線路2的開關(guān)發(fā)送閉合指令，備自投操作成功，如果不是，則 母線電壓過高，從而導(dǎo)致備自投失??；如果不滿足準(zhǔn)同期并列需求判斷母線頻率是高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值還是低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值如果母線頻 率高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值，則切除部分水電上網(wǎng)線路，然后返回繼續(xù)判斷母線頻率是否滿 足準(zhǔn)同期并列需求；如果母線頻率低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，然 后判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值，如果是，則向線路2的開關(guān)發(fā)送閉合指 令，備自投操作成功，如果不是，則母線電壓過高，從而導(dǎo)致備自投失敗。如圖3所示，是在重合閘方式下的備用電源自投方法的綜合邏輯決策的原理示意 圖，在本示例中，結(jié)合圖2中的電網(wǎng)接線示意圖，是以220kV線路1跳開，合220kV線路1為 例進(jìn)行說明，母線指IlOkV母線。因此，在本示例中，是以不具備備用線路，再次閉合當(dāng)前線 路的開關(guān)為例進(jìn)行說明，此時(shí)，可以是將當(dāng)前線路稱之為預(yù)切換線路。參見圖3所示，該綜合邏輯決策過程主要包括有程序啟動(dòng)后，判斷是否接收到線路1的保護(hù)跳閘信號(hào)，若接收到，測量當(dāng)前線路 (例如圖1中所示的的線路1)的電壓有效值、電流有效值、頻率、有功功率、無功功率；然后判斷線路1上的電流是否小于預(yù)設(shè)電流閾值、或者所檢測得到的有功功率是 否小于預(yù)設(shè)有功功率閾值、所檢測得到的無功功率是否小于預(yù)設(shè)無功功率閾值；如果線路1上的電流小于預(yù)設(shè)電流閾值，或者是檢測到的有功功率小于預(yù)設(shè)有功 功率閾值、檢測到的無功功率小于預(yù)設(shè)無功功率閾值，則繼續(xù)判斷該線路1的電壓是否大 于預(yù)設(shè)電壓閾值，若否，由于線路1上的電壓過低，無法提供足夠的電壓值，因而也無法進(jìn) 行重合閘，從而導(dǎo)致重合閘的失??；
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如果線路1上的電壓大于了預(yù)設(shè)電壓閾值，說明線路1上的電壓足以供應(yīng)當(dāng)前的 電力需求，繼續(xù)判斷母線頻率是否滿足準(zhǔn)同期并列需求，即判斷母線與當(dāng)前線路的初相角 之差是否穩(wěn)定在第二預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)如果滿足準(zhǔn)同期并列需求則進(jìn)行線路1的準(zhǔn)同期并列操作，若準(zhǔn)同期并列操作成功，則重合閘操作成功，若 準(zhǔn)同期并列操作不成功，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，然后判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最 低母線電壓閾值，如果是，則向線路1的開關(guān)發(fā)送閉合指令，重合閘操作成功，如果不是，則 母線電壓過高，從而導(dǎo)致重合閘失??；如果不滿足準(zhǔn)同期并列需求判斷母線頻率是高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值還是低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值如果母線頻 率高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值，則切除部分水電上網(wǎng)線路，然后返回繼續(xù)判斷母線頻率是否滿 足準(zhǔn)同期并列需求；如果母線頻率低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，然 后判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值，如果是，則向線路1的開關(guān)發(fā)送閉合指 令，重合閘操作成功，如果不是，則母線電壓過高，從而導(dǎo)致重合閘失敗。其中，這里的第二預(yù)設(shè)電壓閾值與上述第一預(yù)設(shè)電壓閾值可以相同，也可以不相 同。此外，在上述針對備自投、重合閘這兩種方式下的決策過程的說明中，各自的預(yù)設(shè) 電流閾值、預(yù)設(shè)電壓閾值、預(yù)設(shè)有功功率閾值、預(yù)設(shè)無功功率閾值、預(yù)設(shè)最高頻率閾值、預(yù)設(shè) 最低頻率閾值、預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值等的設(shè)定可以設(shè)定為相同值，也可以設(shè)定為是不同 值，在此不予多加贅述。根據(jù)上述本發(fā)明的備用電源自投方法，本發(fā)明還提供一種備用電源自投裝置，參 見圖4所示，是本發(fā)明的備用電源自投裝置在一個(gè)具體實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括有測量電壓有效值與電流有效值的電壓電流采樣單元，測量當(dāng)前線路頻率的頻率測 量單元，計(jì)算當(dāng)前線路的有功功率P與無功功率Q的有功無功單元，利用所述有功功率P、無 功功率Q計(jì)算當(dāng)前線路的相位角P的相位角計(jì)算單元，測量計(jì)算母線電壓與預(yù)切換線路的 初相角之差、并根據(jù)初相角之差向綜合邏輯決策單元發(fā)送允許準(zhǔn)同期并列標(biāo)記的自動(dòng)準(zhǔn)同 期并列單元，讀取數(shù)字狀態(tài)量的數(shù)字開入單元，數(shù)字開出單元，以及綜合邏輯決策單元，其 中，有功無功單元與相位角計(jì)算單元相連接，電壓電流采樣單元、頻率測量單元、相位角計(jì) 算單元、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列單元、數(shù)字開入單元、以及數(shù)字開出單元均與綜合邏輯決策單元相 連接，綜合邏輯決策單元根據(jù)電壓有效值、電流有效值、當(dāng)前線路頻率、相位角、允許準(zhǔn)同期 并列標(biāo)記、數(shù)字狀態(tài)量等向所述數(shù)字開出單元發(fā)送指令，數(shù)字開出單元根據(jù)綜合邏輯決策 單元發(fā)送的該指令控制預(yù)切換線路上的開關(guān)的通斷。其中，電壓電流采樣單元在對電壓有效值、電流有效值進(jìn)行采樣時(shí)，可以是每間隔 一個(gè)時(shí)間段△ Ts進(jìn)行一次A/D (交流/直流)采樣，并將經(jīng)A/D變換后的值放入緩沖區(qū)，每 次取N個(gè)點(diǎn)計(jì)算電壓、電流的有效值，并將計(jì)算得到的電壓、電流的有效值保存在內(nèi)存RAM 中以供綜合邏輯決策單元進(jìn)行綜合判定。上述頻率測量單元，可以是同時(shí)采用硬件檢測方式跟軟件檢測方式對當(dāng)前線路的 頻率進(jìn)行檢測，采用硬件檢測方式時(shí)，可以是運(yùn)用硬件過零檢測法進(jìn)行檢測，通過硬件檢測 方式檢測得到的頻率與通過軟件檢測方式檢測得到的頻率同時(shí)發(fā)送給綜合邏輯決策單元進(jìn)行綜合判定。為了提高所檢測的頻率的有效性，并從而提高綜合邏輯決策單元的決策準(zhǔn)確度， 頻率測量單元在分別通過硬件檢測方式和軟件檢測方式檢測得到頻率后，還對通過硬件檢 測方式檢測得到的頻率跟通過軟件檢測方式檢測得到的頻率互做合理性校驗(yàn)，若校驗(yàn)結(jié)果 為相互具備合理性，再將通過這兩種檢測方式得到的頻率均發(fā)送給綜合邏輯決策單元，否 則就不發(fā)送。通常情況下，通過硬件檢測方式檢測到的頻率與通過軟件檢測方式檢測到的 頻率的差距在某個(gè)可接受的預(yù)設(shè)差距范圍內(nèi)時(shí)，則可以判定為是相互具備合理性，否則則 判定為是相互不具備合理性。上述有功無功計(jì)算單元計(jì)算得到的當(dāng)前線路的有功功率P和無功功率Q傳遞給相 位角計(jì)算單元供其使用，計(jì)算得到有功功率P和無功功率Q的方式可以是與現(xiàn)有技術(shù)中的 相同，相位角計(jì)算單元得到有功無功計(jì)算單元傳遞的有功功率P和無功功率Q后，根據(jù)有功
功率P和無功功率Q得到當(dāng)前線路當(dāng)前的相位角⑺其中爐=，計(jì)算得到的相位角⑺發(fā)
Ψ ‘PΨ
送給綜合邏輯決策單元供其進(jìn)行綜合判定。上述自動(dòng)準(zhǔn)同期并列單元測量母線電壓與預(yù)切換線路電壓的初相角之差，若該初 相角之差在可準(zhǔn)同期并列的角度范圍之內(nèi)，則向綜合邏輯決策單元發(fā)送允許準(zhǔn)同期并列標(biāo) 記。對于具有備用線路的線路連接方式來說，這里的預(yù)切換線路即為當(dāng)前線路的備用線路， 此時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)同期并列單元測量的是母線電壓與備用線路的初相角之差，如果該初相角之 差穩(wěn)定在第一預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，則向綜合邏輯決策單元發(fā)送允許準(zhǔn)同期并列標(biāo)記。而對于另 外一些變電站等設(shè)備來說，由于傳輸距離太遠(yuǎn)、相對比較偏遠(yuǎn)等因素，可能只設(shè)置有一條連 接線路，即并未為其架設(shè)備用線路，因此需要采用重合閘的方式來維持線路的穩(wěn)定，此時(shí)， 這里的預(yù)切換線路即為當(dāng)前線路，此時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)同期并列單元測量的是母線電壓與當(dāng)前線 路的初相角之差，如果該初相角之差穩(wěn)定在第二預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，則向綜合邏輯決策單元發(fā) 送允許準(zhǔn)同期并列標(biāo)記。這里的第一預(yù)設(shè)范圍跟第二預(yù)設(shè)范圍可以相同，也可以不相同，二 者之間可以沒有相互關(guān)聯(lián)關(guān)系。此外，上述數(shù)字開入單元所讀取的數(shù)字狀態(tài)量，可以是經(jīng)過光電隔離或者繼電器 隔離后的數(shù)字狀態(tài)量，例如開關(guān)位置信號(hào)、運(yùn)行方式壓板位置信號(hào)等等，讀取得到的數(shù)字狀 態(tài)量傳遞給綜合邏輯決策單元供其進(jìn)行綜合判定。綜合邏輯決策單元結(jié)合上述各參數(shù)值進(jìn)行綜合判定，若判定結(jié)果為需要進(jìn)行備自 投或者重合閘，則向數(shù)字開出單元發(fā)送相應(yīng)的指令，數(shù)字開出單元根據(jù)該指令控制預(yù)切換 線路上的開關(guān)的通斷，例如閉合預(yù)切換線路上的開關(guān)等等。如上所述，當(dāng)具有備用線路時(shí)， 采用的為備自投方式，這里的預(yù)切換線路為當(dāng)前線路的備用線路，在不具備備用線路時(shí)，采 用的是重合閘方式，這里的預(yù)切換線路為當(dāng)前線路。這里的綜合邏輯決策單元可以是通過 芯片等來實(shí)現(xiàn)。參見圖5所示，是本發(fā)明方案中的一個(gè)判斷啟動(dòng)框圖，在當(dāng)前線路的本側(cè)開關(guān)跳 開、或者電壓、頻率、相位角等任意一項(xiàng)滿足要求的情況下，都啟動(dòng)備自投的處理過程，實(shí)現(xiàn) 備自投或者重合閘，保持線路的穩(wěn)定性。其摒棄了單一的通過電壓進(jìn)行判斷的方式，結(jié)合多 種參數(shù)值進(jìn)行綜合判斷，因而可以大大提高備自投的成功率和響應(yīng)速度。本發(fā)明的備用電源自投裝置在備自投方式下的綜合邏輯決策的原理示意圖如圖2所示，在本示例中，結(jié)合圖1中的電網(wǎng)接線示意圖，是以220kV線路1跳開，合220kV線路2 為例進(jìn)行說明，母線指IlOkV母線。因此，在本示例中，是以閉合備用線路的開關(guān)為例進(jìn)行 說明，此時(shí)，預(yù)切換線路為當(dāng)前線路的備用線路。參見圖2所示，該綜合邏輯決策過程主要包括有裝置啟動(dòng)后，判斷線路1上的電流是否小于預(yù)設(shè)電流閾值、或者所檢測得到的有 功功率是否小于預(yù)設(shè)有功功率閾值、所檢測得到的無功功率是否小于預(yù)設(shè)無功功率閾值；如果線路1上的電流小于預(yù)設(shè)電流閾值，或者是檢測到的有功功率小于預(yù)設(shè)有功 功率閾值、檢測到的無功功率小于預(yù)設(shè)無功功率閾值，則繼續(xù)判斷線路2，即備用線路上的 電壓是否大于預(yù)設(shè)電壓閾值，若否，由于線路2上的電壓過低，無法提供足夠的電壓值，因 而也無法進(jìn)行備自投，從而導(dǎo)致備自投失?。蝗绻€路2上的電壓大于預(yù)設(shè)電壓閾值，說明線路2上的電壓足以供應(yīng)當(dāng)前的電 力需求，繼續(xù)判斷母線頻率是否滿足準(zhǔn)同期并列需求，即判斷母線與備用線路的初相角之 差是否穩(wěn)定在第一預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)；如果滿足準(zhǔn)同期并列需求則進(jìn)行線路2的準(zhǔn)同期并列操作，若準(zhǔn)同期并列操作成功，則備自投操作成功，若 準(zhǔn)同期并列操作不成功，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，然后判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最 低母線電壓閾值，如果是，則向線路2的開關(guān)發(fā)送閉合指令，備自投操作成功，如果不是，則 母線電壓過高，從而導(dǎo)致備自投失敗；如果不滿足準(zhǔn)同期并列需求判斷母線頻率是高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值還是低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值如果母線頻 率高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值，則切除部分水電上網(wǎng)線路，然后返回繼續(xù)判斷母線頻率是否滿 足準(zhǔn)同期并列需求；如果母線頻率低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，然 后判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值，如果是，則向線路2的開關(guān)發(fā)送閉合指 令，備自投操作成功，如果不是，則母線電壓過高，從而導(dǎo)致備自投失敗。本發(fā)明的備用電源自投裝置在重合閘方式下的綜合邏輯決策的原理示意圖如圖3 所示，在本示例中，結(jié)合圖1中的電網(wǎng)接線示意圖，是以220kV線路1跳開，合220kV線路1 為例進(jìn)行說明，母線指IlOkV母線。因此，在本示例中，是以不具備備用線路，再次閉合當(dāng)前 線路的開關(guān)為例進(jìn)行說明，此時(shí)，預(yù)切換線路即為當(dāng)前線路。參見圖3所示，該綜合邏輯決策過程主要包括有裝置啟動(dòng)后，判斷是否接收到線路1的保護(hù)跳閘信號(hào)，若接收到，則判斷線路1上 的電流是否小于預(yù)設(shè)電流閾值、或者所檢測得到的有功功率是否小于預(yù)設(shè)有功功率閾值、 所檢測得到的無功功率是否小于預(yù)設(shè)無功功率閾值；如果線路1上的電流小于預(yù)設(shè)電流閾值，或者是檢測到的有功功率小于預(yù)設(shè)有功 功率閾值、檢測到的無功功率小于預(yù)設(shè)無功功率閾值，則繼續(xù)判斷該線路1的電壓是否大 于預(yù)設(shè)電壓閾值，若否，由于線路1上的電壓過低，無法提供足夠的電壓值，因而也無法進(jìn) 行重合閘，導(dǎo)致重合閘失?。蝗绻€路1上的電壓大于了預(yù)設(shè)電壓閾值，說明線路1上的電壓足以供應(yīng)當(dāng)前的 電力需求，繼續(xù)判斷母線頻率是否滿足準(zhǔn)同期并列需求，即判斷母線與當(dāng)前線路的初相角 之差是否穩(wěn)定在第二預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。
如果滿足準(zhǔn)同期并列需求則進(jìn)行線路1的準(zhǔn)同期并列操作，若準(zhǔn)同期并列操作成功，則重合閘操作成功，若 準(zhǔn)同期并列操作不成功，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，然后判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最 低母線電壓閾值，如果是，則向線路1的開關(guān)發(fā)送閉合指令，重合閘操作成功，如果不是，則 母線電壓過高，從而導(dǎo)致重合閘失敗；如果不滿足準(zhǔn)同期并列需求判斷母線頻率是高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值還是低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值如果母線頻 率高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值，則切除部分水電上網(wǎng)線路，然后返回繼續(xù)判斷母線頻率是否滿 足準(zhǔn)同期并列需求；如果母線頻率低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，然 后判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值，如果是，則向線路1的開關(guān)發(fā)送閉合指 令，重合閘操作成功，如果不是，則母線電壓過高，從而導(dǎo)致重合閘失敗。此外，在上述針對備自投、重合閘這兩種方式下的決策過程的說明中，各自的預(yù)設(shè) 電流閾值、預(yù)設(shè)電壓閾值、預(yù)設(shè)有功功率閾值、預(yù)設(shè)無功功率閾值、預(yù)設(shè)最高頻率閾值、預(yù)設(shè) 最低頻率閾值、預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值等的設(shè)定可以設(shè)定為相同值，也可以設(shè)定為是不同 值，在此不予多加贅述。為了實(shí)現(xiàn)與上端設(shè)備的通信，使工作人員能夠及時(shí)得知該備用電源自投裝置當(dāng)前 的狀態(tài)，還可以包括有通信單元，通過該通信單元將備用電源自投裝置的相關(guān)信息傳輸給 相應(yīng)單元或設(shè)備，以供工作人員進(jìn)行觀察或者據(jù)此進(jìn)行相關(guān)的控制等等。該通信單元具體還可以包括有遠(yuǎn)程通信子單元、人機(jī)通信子單元其中，該遠(yuǎn)程通信子單元，主要是將該備用電源自投裝置的相關(guān)信息上傳給調(diào)度 管理中心，這些相關(guān)信息可以包括有該裝置的模擬量信息、狀態(tài)量信息、動(dòng)作信息、異常信 息等等，具體可例如所檢測得到的電壓有效值、電壓有效值、有功功率、無功功率等等，并從 調(diào)度管理中心接收并更新該裝置的相關(guān)定值，接收調(diào)度管理中心發(fā)送過來的通道對時(shí)信息 等等，這里的相關(guān)定值例如上述預(yù)設(shè)電流閾值、預(yù)設(shè)電壓閾值、預(yù)設(shè)有功功率閾值、預(yù)設(shè)無 功功率閾值、預(yù)設(shè)最高頻率閾值、預(yù)設(shè)最低頻率閾值、預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值等等，該遠(yuǎn)程 通信子單元可以是通過光纖通信、以太網(wǎng)通信、電力載波、RS485等方式與調(diào)度管理中心相 連接，根據(jù)現(xiàn)場需要等的不同，可以采用不同的通信方式；該人機(jī)通信子單元，主要是將該裝置的相關(guān)信息，例如裝置的模擬量信息、狀態(tài)量 信息、動(dòng)作信息、異常信息等等，具體可例如所檢測得到的電壓有效值、電壓有效值、有功功 率、無功功率等等，進(jìn)行顯示以給用戶進(jìn)行觀察，或者是將這些相關(guān)信息傳遞給顯示設(shè)備來 進(jìn)行顯示，并接收用戶設(shè)置的相關(guān)信息、將該設(shè)置的相關(guān)信息傳遞給其他的相關(guān)單元，這里 的設(shè)置的相關(guān)信息例如可以是定值、時(shí)間等等。以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。任何在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種備用電源自動(dòng)投入方法，其特征在于，包括步驟測量當(dāng)前線路的電壓有效值、電流有效值、頻率、有功功率、無功功率；當(dāng)所述電流有效值小于預(yù)設(shè)電流閾值，或者所述有功功率小于預(yù)設(shè)有功功率閾值、所 述無功功率小于預(yù)設(shè)無功功率閾值時(shí)，判斷預(yù)切換線路上的電壓是否大于預(yù)設(shè)電壓閾值；若是，判斷母線頻率是否滿足準(zhǔn)同期并列需求若滿足，進(jìn)行所述預(yù)切換線路的準(zhǔn)同期并列操作，并判斷準(zhǔn)同期并列操作是否成功，若 成功，則備自投操作成功，若不成功，則切除所有的水電上網(wǎng)線路，判斷母線電壓是否低于 預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值，若是，向所述預(yù)切換線路的開關(guān)發(fā)送閉合指令；若不滿足，當(dāng)母線頻率高于預(yù)設(shè)最高頻率閾值時(shí)，切除部分水電上網(wǎng)線路，然后返回繼 續(xù)判斷母線頻率是否滿足準(zhǔn)同期并列需求；當(dāng)母線頻率低于預(yù)設(shè)最低頻率閾值時(shí)，切除所 有的水電上網(wǎng)線路，判斷母線電壓是否低于預(yù)設(shè)最低母線電壓閾值，如果是，向所述預(yù)切換 線路的開關(guān)發(fā)送閉合指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源自動(dòng)投入方法，其特征在于所述預(yù)切換線路為所述當(dāng)前線路的備用線路；或者所述預(yù)切換線路為所述當(dāng)前線路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的備用電源自動(dòng)投入方法，其特征在于所述頻率包括用硬件過零檢測法檢測得到的頻率、以及用軟件檢測法檢測得到的頻率；或者所述頻率包括經(jīng)過互做合理性校驗(yàn)之后的用硬件過零檢測法檢測得到的頻率以及用 軟件檢測法檢測得到的頻率。
4.一種備用電源自動(dòng)投入裝置，其特征在于，包括測量電壓有效值與電流有效值的 電壓電流采樣單元，測量當(dāng)前線路頻率的頻率測量單元，測量并計(jì)算當(dāng)前線路的有功功率 與無功功率的有功無功單元，根據(jù)所述有功功率、無功功率計(jì)算當(dāng)前線路的相位角的相位 角計(jì)算單元，測量計(jì)算母線電壓與預(yù)切換線路的初相角之差、并根據(jù)初相角之差向綜合邏 輯決策單元發(fā)送允許準(zhǔn)同期并列標(biāo)記的自動(dòng)準(zhǔn)同期并列單元，讀取數(shù)字狀態(tài)量的數(shù)字開入 單元，數(shù)字開出單元，以及綜合邏輯決策單元，所述有功無功單元與所述相位角計(jì)算單元相 連接，所述電壓電流采樣單元、頻率測量單元、相位角計(jì)算單元、自動(dòng)準(zhǔn)同期并列單元、數(shù)字 開入單元、數(shù)字開出單元均與所述綜合邏輯決策單元相連接，所述綜合邏輯決策單元根據(jù) 所述電壓有效值、電流有效值、所述當(dāng)前線路頻率、所述相位角、所述允許準(zhǔn)同期并列標(biāo)記、 所述數(shù)字狀態(tài)量向所述數(shù)字開出單元發(fā)送指令，所述數(shù)字開出單元根據(jù)該指令控制所述預(yù) 切換線路上的開關(guān)的通斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的備用電源自動(dòng)投入裝置，其特征在于所述預(yù)切換線路為所述當(dāng)前線路的備用線路；或者所述預(yù)切換線路為所述當(dāng)前線路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的備用電源自動(dòng)投入裝置，其特征在于，還包括與所述綜合邏 輯決策單元相連接的通信單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的備用電源自動(dòng)投入裝置，其特征在于，所述通信單元包括與 調(diào)度管理中心相連接的遠(yuǎn)程通信子單元、人機(jī)通信子單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的備用電源自動(dòng)投入裝置，其特征在于所述遠(yuǎn)程通信子單元 與所述調(diào)度管理中心相連接的方式包括光纖、以太網(wǎng)、電力載波、或者RS485。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8任意一項(xiàng)所述的備用電源自動(dòng)投入裝置，其特征在于 所述數(shù)字狀態(tài)量為經(jīng)過光電隔離或者繼電器隔離后的數(shù)字狀態(tài)量。和/或所述數(shù)字狀態(tài)量包括開關(guān)位置信號(hào)、運(yùn)行方式壓板位置信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至8任意一項(xiàng)所述的備用電源自動(dòng)投入裝置，其特征在于 所述頻率包括用硬件過零檢測法檢測得到的頻率以及用軟件檢測法檢測得到的頻率；或者所述頻率包括經(jīng)過互做合理性校驗(yàn)之后的用硬件過零檢測法檢測得到的頻率以及用 軟件檢測法檢測得到的頻率。全文摘要
一種備用電源自投方法及備用電源自投裝置，其通過測量當(dāng)前線路的電壓有效值、電流有效值、頻率、有功功率、無功功率等，根據(jù)這多個(gè)參量值對是否需要進(jìn)行備自投切換進(jìn)行綜合判斷，而不僅僅是依賴于電壓值這一種參數(shù)值，因而可以大大提高備自投的成功率及響應(yīng)速度，另外，小水電地區(qū)架設(shè)線路長，電壓弱支撐幾率高，因此對小水電豐富地區(qū)極為適用，可以大大提高小水電豐富地區(qū)的備用電源自動(dòng)投入裝置的成功率以及響應(yīng)速度。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102075001SQ20101021119
公開日2011年5月25日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者任建峰, 吳國炳, 孫玉軍, 李新超, 楊文佳, 楊銀國, 陳興華, 陳洶 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 廣東省電力調(diào)度中心