一种基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的方法及系统与流程

1.本发明涉及继电保护技术领域，并且更具体地，涉及一种基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的方法及系统。


背景技术：

2.随着特高压直流输电技术的快速发展，我国进入特高压交直流混联电网运行时代，“强直弱交”特征日益突出，特高压直流近区交流系统故障可能诱发直流系统换相失败，尤其是特高压直流近区交流输电线路永久性故障，若重合于永久性故障将给直流系统带来二次冲击，易引发连续换相失败，造成直流闭锁，一旦发生直流闭锁故障，受端电网会出现巨大功率的缺额，将影响电网的频率和电压稳定。故特高压直流近区交流线路的正确重合闸对于整个电网的安全稳定运行至关重要。
3.重合闸技术广泛应用于交流输电线路，以重合于瞬时性故障，快速恢复供电。但是，传统的自动重合闸技术不区分永久性故障和瞬时性故障，经固定的延时重合断路器，而后再进行故障的判别以决定是否再次跳闸，易对电气系统造成不利影响。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明一种基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的方法，包括：
5.获取直流双极功率，以断路器断开时刻为0时刻，当收到直流系统的换相失败信号后，根据获取的直流双极功率及换相失败信号，对直流系统安全裕度进行判定，并获取第一判定结果；
6.根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标；
7.根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作。
8.可选的，所述对直流系统安全裕度进行判定，包括：
9.步骤111，当直流双极功率小于等于边界输送功率p0时，根据重合闸时间t确定第一时间段；
10.步骤112，在判别时刻t处于第一时间段t
‑
t1～t
‑
t2内时，若收到任一桥换相失败信号，则更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；
11.步骤113，判断更新后的计数器的值是否大于等于第一预设次数阈值n1；若是，则判定直流系统为不安全状态；反之，则进入步骤114；
12.步骤114，根据计数器更新的时刻t
date
确定第二时间段t
date
‑
t3～t
date
‑
t4，并当在第二时间段内收到任一桥换相失败信号时，更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；并返回步骤113；
13.其中，若未收到桥换相失败信号，则将计数器的值清零，并判定直流系统为安全状态；
14.其中，t1、t2、t3和t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预
设时间。
15.可选地，所述对直流系统安全裕度进行判定，包括：
16.步骤121，当直流双极功率大于边界输送功率p0时，根据重合闸时间t确定第一时间段；
17.步骤122，在判别时刻t处于第一时间段t
‑
t1～t
‑
t2内时，若收到任一桥换相失败信号，则更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；
18.步骤123，判断更新后的计数器的值是否大于等于第二预设次数阈值n2；若是，则判定直流系统为不安全状态；反之，则进入步骤124；
19.步骤124，根据计数器更新的时刻t
date
确定第二时间段t
date
‑
t3～t
date
‑
t4，并当在第二时间段内收到任一桥换相失败信号时，更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；并返回步骤123；
20.其中，若未收到桥换相失败信号，则将计数器的值清零，并判定直流系统为安全状态；
21.其中，t1、t2、t3和t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间。
22.可选的，所述根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标，包括：
[0023][0024]
其中，u
set
为交流侧安全裕度指标，b1和b0分别为交流线路单位长度的正序和零序电纳，k1为第一裕度系数，k2为第二裕度系数，和为两个健全相的电流相量，和为两个健全相的电压相量，z
m
为单位长度线路的互感，z
l
为单位长度线路的自感，l为故障距离；k3为调整系数，其中0<k3<1，当直流系统安全裕度判定为安全状态时，k3为第一预设系数阈值；当直流系统安全裕度判定为不安全状态时，k3为第二预设系数阈值。
[0025]
可选的，根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作，包括：
[0026]
若u
m
<u
set
，则在重合闸时间t时，确定执行重合操作，同时向对侧发送重合允许信号，对侧收到允许信号后执行重合闸；
[0027]
若u
m
>u
set
，则在重合闸时间t时，确定执行不重合操作，同时向对侧发送重合闭锁信号，对侧收到闭锁信号后不执行重合闸；
[0028]
其中，u
m
为故障相对地的电压幅值；u
set
为所述交流系统安全裕度指标。
[0029]
本发明还提出了一种基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的系统，包括：
[0030]
第一判定单元，用于获取直流双极功率，以断路器断开时刻为0时刻，当收到直流系统的换相失败信号后，根据获取的直流双极功率及换相失败信号，对直流系统安全裕度进行判定，并获取第一判定结果；
[0031]
第二判定单元，用于根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标；
[0032]
执行单元，用于根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不
重合闸操作。
[0033]
可选的，所述第一判断结果获取单元，对直流系统安全裕度进行判定，包括：
[0034]
步骤111，当直流双极功率小于等于边界输送功率p0时，根据重合闸时间t确定第一时间段；
[0035]
步骤112，在判别时刻t处于第一时间段t
‑
t1～t
‑
t2内时，若收到任一桥换相失败信号，则更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；
[0036]
步骤113，判断更新后的计数器的值是否大于等于第一预设次数阈值n1；若是，则判定直流系统为不安全状态；反之，则进入步骤114；
[0037]
步骤114，根据计数器更新的时刻t
date
确定第二时间段t
date
‑
t3～t
date
‑
t4，并当在第二时间段内收到任一桥换相失败信号时，更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；并返回步骤113；
[0038]
其中，若未收到桥换相失败信号，则将计数器的值清零，并判定直流系统为安全状态；
[0039]
其中，t1、t2、t3和t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间。
[0040]
可选的，所述第一判断结果获取单元，对直流系统安全裕度进行判定，包括：
[0041]
步骤121，当直流双极功率大于边界输送功率p0时，根据重合闸时间t确定第一时间段；
[0042]
步骤122，在判别时刻t处于第一时间段t
‑
t1～t
‑
t2内时，若收到任一桥换相失败信号，则更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；
[0043]
步骤123，判断更新后的计数器的值是否大于等于第二预设次数阈值n2；若是，则判定直流系统为不安全状态；反之，则进入步骤124；
[0044]
步骤124，根据计数器更新的时刻t
date
确定第二时间段t
date
‑
t3～t
date
‑
t4，并当在第二时间段内收到任一桥换相失败信号时，更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；并返回步骤123；
[0045]
其中，若未收到桥换相失败信号，则将计数器的值清零，并判定直流系统为安全状态；
[0046]
其中，t1、t2、t3和t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间。
[0047]
可选的，所述交流系统安全裕度指标确定单元，根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标，包括：
[0048][0049]
其中，u
set
为交流侧安全裕度指标，b1和b0分别为交流线路单位长度的正序和零序电纳，k1为第一裕度系数，k2为第二裕度系数，和为两个健全相的电流相量，和
为两个健全相的电压相量，z
m
为单位长度线路的互感，z
l
为单位长度线路的自感，l为故障距离；k3为调整系数，其中0<k3<1，当直流系统安全裕度判定为安全状态时，k3为第一预设系数阈值；当直流系统安全裕度判定为不安全状态时，k3为第二预设系数阈值。
[0050]
可选的，所述执行单元，根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作，包括：
[0051]
若u
m
<u
set
，则在重合闸时间t时，确定执行重合操作，同时向对侧发送重合允许信号，对侧收到允许信号后执行重合闸；
[0052]
若u
m
>u
set
，则在重合闸时间t时，确定执行不重合操作，同时向对侧发送重合闭锁信号，对侧收到闭锁信号后不执行重合闸。
[0053]
本发明提供的基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的方法及系统，获取直流双极功率，以断路器断开时刻为0时刻，当收到直流系统的换相失败信号后，根据获取的直流双极功率及换相失败信号，对直流系统安全裕度进行判定，并获取第一判定结果；根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标；根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作，能够减少了重合造成的二次冲击对直流系统的影响，避免了因连续换相失败造成的直流闭锁。
附图说明
[0054]
图1为根据本发明实施方式的基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的方法100的流程图；
[0055]
图2为本发明方法实施例的重合闸逻辑图；
[0056]
图3为根据本发明实施方式的基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的系统300的结构示意图。
具体实施方式
[0057]
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0058]
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0059]
本发明提出了一种基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的方法100，如图1所示，包括：
[0060]
步骤101，获取直流双极功率，以断路器断开时刻为0时刻，当收到直流系统的换相失败信号后，根据获取的直流双极功率及换相失败信号，对直流系统安全裕度进行判定，并获取第一判定结果；
[0061]
步骤102，根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标；
[0062]
步骤103，根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作。
[0063]
其中，所述对直流系统安全裕度进行判定，包括：
[0064]
步骤111，当直流双极功率小于等于边界输送功率p0时，根据重合闸时间t确定第一时间段；
[0065]
步骤112，在判别时刻t处于第一时间段t
‑
t1～t
‑
t2内时，若收到任一桥换相失败信号，则更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；
[0066]
步骤113，判断更新后的计数器的值是否大于等于第一预设次数阈值n1；若是，则判定直流系统为不安全状态；反之，则进入步骤114；
[0067]
步骤114，根据计数器更新的时刻t
date
确定第二时间段t
date
‑
t3～t
date
‑
t4，并当在第二时间段内收到任一桥换相失败信号时，更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；并返回步骤113；
[0068]
其中，若未收到桥换相失败信号，则将计数器的值清零，并判定直流系统为安全状态；
[0069]
其中，t1、t2、t3和t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间。
[0070]
其中，所述对直流系统安全裕度进行判定，包括：
[0071]
步骤121，当直流双极功率大于边界输送功率p0时，根据重合闸时间t确定第一时间段；
[0072]
步骤122，在判别时刻t处于第一时间段t
‑
t1～t
‑
t2内时，若收到任一桥换相失败信号，则更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；
[0073]
步骤123，判断更新后的计数器的值是否大于等于第二预设次数阈值n2；若是，则判定直流系统为不安全状态；反之，则进入步骤124；
[0074]
步骤124，根据计数器更新的时刻t
date
确定第二时间段t
date
‑
t3～t
date
‑
t4，并当在第二时间段内收到任一桥换相失败信号时，更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；并返回步骤123；
[0075]
其中，若未收到桥换相失败信号，则将计数器的值清零，并判定直流系统为安全状态；
[0076]
其中，t1、t2、t3和t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间。
[0077]
其中，所述根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标，包括：
[0078][0079]
其中，u
set
为交流侧安全裕度指标，b1和b0分别为交流线路单位长度的正序和零序电纳，k1为第一裕度系数，k2为第二裕度系数，和为两个健全相的电流相量，和
为两个健全相的电压相量，z
m
为单位长度线路的互感，z
l
为单位长度线路的自感，l为故障距离；k3为调整系数，其中0<k3<1，当直流系统安全裕度判定为安全状态时，k3为第一预设系数阈值；当直流系统安全裕度判定为不安全状态时，k3为第二预设系数阈值。
[0080]
其中，所述根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作，包括：
[0081]
若u
m
<u
set
，则在重合闸时间t时，确定执行重合操作，同时向对侧发送重合允许信号，对侧收到允许信号后执行重合闸；
[0082]
若u
m
>u
set
，则在重合闸时间t时，确定执行不重合操作，同时向对侧发送重合闭锁信号，对侧收到闭锁信号后不执行重合闸；
[0083]
其中，u
m
为故障相对地的电压幅值；u
set
为所述交流系统安全裕度指标。
[0084]
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：
[0085]
其中，预设步长为1，t1为200ms，t2为500ms，预设自保持时间为200ms，t3为200ms，t4为400ms，第一预设次数为3，第二预设次数为2；
[0086]
具体实现过程包括：
[0087]
1、进行直流系统安全裕度判定，包括：
[0088]
获取直流输送功率、换相失败信号，以断路器断开时刻为0时刻。
[0089]
当直流双极功率≤p0时，在判别时间t属于第一时间段t
‑
200ms～t
‑
500ms时，当收到任一桥换相失败信号时，计数器计1并自保持200ms；计数器计1更新的时刻t
date
往前200ms到400ms(即t
date
‑
200ms～t
date
‑
400ms)期间收到任一桥换相失败信号，计数器计2并自保持200ms；计数器计2往前200ms到400ms期间收到任一桥换相失败，计数器计3；其中，若上述任一条件不满足，则计数器清0。t为重合闸时间。
[0090]
当计数器达到3时，判定系统为不安全状态。
[0091]
当计数器小于3时，判定系统为安全状态。
[0092]
直流双极功率>p0时，判别时间t为t
‑
200ms～t
‑
500ms时，当收到任一桥换相失败信号，计数器计1并自保持200ms；计数器计1更新的时刻t
date
往前200ms到400ms(即t
date
‑
200ms～t
date
‑
400ms)期间收到任一桥换相失败信号，计数器计2，上述任一条件不满足，计数器清0。
[0093]
当计数器达到2时，判定系统为不安全状态。
[0094]
当计数器小于2时，判定系统为安全状态。
[0095]
其中，p0为边界输送功率。
[0096]
2、进行交流系统安全裕度的判定，包括：
[0097][0098]
式中，其中，u
set
为交流侧安全裕度指标，b1和b0分别为交流线路单位长度的正序和零序电纳，k1为第一裕度系数，k2为第二裕度系数，取值范围为0.7～0.9，和为两个健全相的电流相量，和为两个健全相的电压相量，z
m
为单位长度线路的互感，z
l
为单位长度线路的自感，l为故障距离；k3为调整系数，其中0<k3<1，当直流系统安全裕度判定
为安全状态时，k3为第一预设系数阈值；当直流系统安全裕度判定为不安全状态时，k3为第二预设系数阈值，0＜k
31
＜k
32
＜1。
[0099]
3、根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作。
[0100]
在本发明中，交流线路智能重合闸逻辑如图2所示，先依据直流输送功率的大小执行不同的直流系统安全裕度判别逻辑，并依据判断的结果调整交流安全裕度指标的系数，依据调整后的系数，最终判定换流站侧是否执行重合命令。若执行重合命令，则重合闸时间t时，执行重合命令，同时向对侧发送重合允许信号，对侧收到允许信号后重合。若执行不重合命令，则重合闸时间t时，执行不重合命令，同时向对侧发送重合闭锁信号，对侧收到闭锁信号后不重合。
[0101]
在本发明中，第一预设次数阈值大于第二预设次数阈值。
[0102]
上述实施方式中限定的各参数的值仅为举例说明，在实际操作中可以根据需求限定，并不局限于上述实施例中的数值。本发明还提出了一种基于安全裕度指标执行交流线路重合闸的系统300，如图3所示，包括：
[0103]
第一判断结果获取单元301，用于获取直流双极功率，以断路器断开时刻为0时刻，当收到直流系统的换相失败信号后，根据获取的直流双极功率及换相失败信号，对直流系统安全裕度进行判定，并获取第一判定结果。
[0104]
可选的，所述第一判断结果获取单元301，对直流系统安全裕度进行判定，包括：
[0105]
步骤111，当直流双极功率小于等于边界输送功率p0时，根据重合闸时间t确定第一时间段；
[0106]
步骤112，在判别时刻t处于第一时间段t
‑
t1～t
‑
t2内时，若收到任一桥换相失败信号，则更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；
[0107]
步骤113，判断更新后的计数器的值是否大于等于第一预设次数阈值n1；若是，则判定直流系统为不安全状态；反之，则进入步骤114；
[0108]
步骤114，根据计数器更新的时刻t
date
确定第二时间段t
date
‑
t3～t
date
‑
t4，并当在第二时间段内收到任一桥换相失败信号时，更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；并返回步骤113；
[0109]
其中，若未收到桥换相失败信号，则将计数器的值清零，并判定直流系统为安全状态；
[0110]
其中，t1、t2、t3和t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间。
[0111]
可选的，所述第一判断结果获取单元301，对直流系统安全裕度进行判定，包括：
[0112]
步骤121，当直流双极功率大于边界输送功率p0时，根据重合闸时间t确定第一时间段；
[0113]
步骤122，在判别时刻t处于第一时间段t
‑
t1～t
‑
t2内时，若收到任一桥换相失败信号，则更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；
[0114]
步骤123，判断更新后的计数器的值是否大于等于第二预设次数阈值n2；若是，则判定直流系统为不安全状态；反之，则进入步骤124；
[0115]
步骤124，根据计数器更新的时刻t
date
确定第二时间段t
date
‑
t3～t
date
‑
t4，并当在第二时间段内收到任一桥换相失败信号时，更新计数器的值为当前的计算器的值与预设步长之和，并按照预设自保持时间进行自保持；并返回步骤123；
[0116]
其中，若未收到桥换相失败信号，则将计数器的值清零，并判定直流系统为安全状态；
[0117]
其中，t1、t2、t3和t4分别为第一预设时间、第二预设时间、第三预设时间和第四预设时间。
[0118]
交流系统安全裕度指标确定单元302，用于根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标。
[0119]
可选的，所述交流系统安全裕度指标确定单元302，根据所述第一判定结果确定交流系统安全裕度指标，包括：
[0120][0121]
其中，u
set
为交流侧安全裕度指标，b1和b0分别为交流线路单位长度的正序和零序电纳，k1为第一裕度系数，k2为第二裕度系数，和为两个健全相的电流相量，和为两个健全相的电压相量，z
m
为单位长度线路的互感，z
l
为单位长度线路的自感，l为故障距离；k3为调整系数，其中0<k3<1，当直流系统安全裕度判定为安全状态时，k3为第一预设系数阈值；当直流系统安全裕度判定为不安全状态时，k3为第二预设系数阈值。
[0122]
执行单元303，用于根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作。
[0123]
可选的，所述执行单元303，根据所述交流系统安全裕度指标，执行交流线路重合闸操作或不重合闸操作，包括：
[0124]
若u
m
<u
set
，则在重合闸时间t时，确定执行重合操作，同时向对侧发送重合允许信号，对侧收到允许信号后执行重合闸；
[0125]
若u
m
>u
set
，则在重合闸时间t时，确定执行不重合操作，同时向对侧发送重合闭锁信号，对侧收到闭锁信号后不执行重合闸；
[0126]
其中，u
m
为故障相对地的电压幅值；u
set
为所述交流系统安全裕度指标。
[0127]
本发明结合直流系统安全裕度、交流系统安全裕度的不同判别结果，优化重合闸方案，减少了重合造成的二次冲击对直流系统的影响，避免了因连续换相失败造成的直流闭锁。
[0128]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0129]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0130]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0131]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0132]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0133]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。