一种自学习控制合闸相位的方法技术

本发明专利技术提供一种选相合闸装置采自学习控制合闸相位的方法，适用于交流站及直流换流站中电力设备的选相合闸控制，其特征是：最佳目标投入相位基于断路器机械动作偏差与RDDS函数结合并与动作记录比对修正的自学习；具备强大的开关特性自学习能力，可根据现场操作来积累开关特性并实时修正。在应用中实现智能修正，避免了仅人为因素或经验值确定最佳目标相位的局限性。

A method of self-learning control of closing phase

【技术实现步骤摘要】
一种自学习控制合闸相位的方法
本专利技术涉及一种选相合闸装置控制合闸相位的方法，适用于交流站及直流换流站中的电力设备的选相分合控制。
技术介绍
选相分合闸技术(ControlledSwithing，简称CS)作为减小断路器动作瞬变电压、涌流最直接有效的解决途径，具有直观的控制效果和明显的经济效益。国外对相控技术的研究虽起步较早，但其最大的弊端是一类装置只能配合特定型号的开关、适应性差，更无法满足国内各开关厂家对选相分合闸产品的需求。原因为国外开关有充分优越的条件对断路器做足量次试验取得可信数据，再为此类开关配备相控装置和配套参数定值。而国内状况迥异，一二次分立的现状决定了二次厂家开发的选相装置需要和不同的开关厂家配合，且国内通常没有条件专为相控功能做大量特性试验。故充分利用现场操作来积累开关特性为适应各类开关提供了有效的解决方案，具备自学习能力的选相分合闸产品在国内市场的应用终将成为一个趋势。目前，此领域同类产品如ABB(CAT系列、Switchsync系列)、Siemens(PSD系列)、Areva(RPH2)、深圳智能(SID-3YL)等。其产品存在以下缺点：1.最优控制目标相位仅由人为因素或经验值决定，不够智能化。2.仅针对某类型号的开关，适应性差，不具备自学习、自修正能力。本专利技术的相关
技术介绍
介绍：在具体实施过程中，必须考虑断路器合闸瞬间的预击穿现象。在断路器的关合过程中，伴随着断口间距离的减少，断口绝缘强度下降，当绝缘强度低于施加在断口上的系统电压值时发生预击穿，回路被电气合闸，因此断路器合闸相位还取决于断口间绝缘强度下降率(RDDS：RateofDecreaseofdielectricStrength)。预击穿电压与时间的关系简化为一条直线，斜率的绝对值即为绝缘强度下降率RDDS，即：Kp＝Ev。其中：Kp是绝缘强度下降率RDDS；E为触头间隙平均击穿场强，V为合闸速度。大量试验证实RDDS呈现正态分布，且Kp为一个几乎不受外施电压极性影响的定值。关合系数其中，ω＝2πf为电网角频率，其中f为电网工作频率；Um为外施电压峰值。一次设备厂家可通过加载试验电压对断路器进行合闸试验，记录每次的预击穿时间和击穿电压值，数据拟合得到击穿电压U-时间t曲线，即RDDS曲线。由大量试验已知RDDS呈现正态分布(参考文献：NaikBR,AscheRG,BillingsS,etal.FieldVerificationofControlledSwitchingGCB[A].PowerEngineeringSoeietySummerMeeting[C],IEEE,2002(1):21-25.)，其标准偏差约为9.0％，Kp为一个几乎不受外施电压极性影响的定值，由一次开关厂家提供。机械分散性(3σ)为断路器的技术指标之一，由一次开关厂家提供。
技术实现思路
本专利技术的目的是：为避免单纯人为因素决定最佳关合相位的局限性，提供一种选相合闸装置采自学习控制合闸相位的方法，最佳目标投入相位由基于断路器机械动作偏差与RDDS函数结合并与动作记录比对修正的自学习结果确定。本专利技术的技术方案是：本专利技术的自学习控制合闸相位的方法，其特征是：基于断路器机械动作偏差与RDDS函数结合得到最佳投合相位理论值，并与动作记录得出的工程值智能比对修正进行自学习，以确定最佳目标投入相位。进一步的，上述自学习方法如下：①选相合闸装置接收到合闸命令后立刻检测采样电压，第一个采样电压过零点即为基准过零点，基准过零点到选相合闸装置发合闸命令之间的等待时间满足式1：Tdelay＝T+Tpres-Tclose式1其中：Tdelay是基准过零点到选相合闸装置发出合闸命令之间的等待时间变量；Tclose为断路器的机械合闸时间均值，由一次厂家提供；T的大小为超过Tclose-Tpres，并且是1/2工频周期的最小整数倍，该值根据断路器合闸时间整定；Tpres是一个初始预击穿延时定值，根据经验进行设定；②基于断路器机械动作偏差与RDDS函数结合得到最佳投合相位理论值；对选相合闸装置进行N次合闸操作，记录N次合闸参数，得到目标关合相位值；将这两个值进行比对，不断修正基准过零点到装置发出合闸命令之间的等待时间变量Tdelay，最终得到满足精度要求的Tdelay。进一步的，电力系统的工作频率为f，装置每周波采样点数为SamplePoint，上述修正方法如下：①设置变量cs_close_cnt，基准过零点处令cs_close_cnt＝0，每经一次中断则cs_close_cnt递增1计数，当选相合闸装置采样电流值大于流阈值时cs_close_cnt计数终止，得到电气合闸瞬时的cs_close_cnt变量值；选相合闸装置每周波采样点数为SamplePoint，计算cs_close_cnt与SamplePoint/4的比值即cs_close_cnt/(SamplePoint/4)并取整，取整后加1的值为m；②若m为偶数，则本次合闸于最临近过零点前并计算与该过零点的距离TimeDistance，此时TimeDistance为负值；当m为奇数，则合闸于最临近过零点后并计算与该过零点的距离TimeDistance，此时TimeDistance为正值；③重复①～②，经过N次合闸操作后，记录N次的TimeDistance值，按照代数值从小到大排序，前N/2个值及后N/2个值分别求取平均值并分别作为上下界从而可得到实际合闸相位的一个区间[t1，t2]，则t1、t2分别为实际合闸操作中电气击穿瞬间的上下边界均值，边界均值的负号表示合闸点在过零点之前、正号表示合闸点在过零点之后；④区间[t1，t2]的中间值为实际电气合闸的目标相位，把代入开关断口外施电压的计算公式，式2中：其中：ω＝2πf为电网角频率，其中f为电网工作频率；Um为外施电压峰值。令可得将代入如式3所示关合特性曲线：Up(t)＝-KRDDSωUmt+b式3其中：是关合系数，其中：E为触头间隙平均击穿场强，V为合闸速度，Um为外施电压峰值，ω为电网角频率；B为常数；得：把式4代入式3，并令Up(t)＝0，得到实际机械目标关合相位T′target：⑤将T′target与最佳机械合闸理论值进行比对，其中：ω为电网角频率，γ为要求的合闸瞬间击穿电压；KRDDS是关合系数；代入|Ttarget-T′target|≤Trequire中进行计算，其中Trequire为要求的合闸精度阈值，若满足则结束；否则以为步长修正步骤(1)中的等待时间变量Tdelay；修正方向按照Ttarget-T′target变量的符号决定，若Ttarget-T′target＞0，采取正方向修正即增大等待时间变量Tdelay，否则采用反方向修正。⑥修正Tdelay后返回步骤②顺序执行，直至满足|Ttarget-T′target|≤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自学习控制合闸相位的方法，其特征是：基于断路器机械动作偏差与RDDS函数结合得到最佳投合相位理论值，并与动作记录得出的工程值智能比对修正进行自学习，以确定最佳目标投入相位。/n

【技术特征摘要】
1.一种自学习控制合闸相位的方法，其特征是：基于断路器机械动作偏差与RDDS函数结合得到最佳投合相位理论值，并与动作记录得出的工程值智能比对修正进行自学习，以确定最佳目标投入相位。


2.如权利要求1所述的自学习控制合闸相位的方法，其特征是所述自学习方法如下：
①选相合闸装置接收到合闸命令后立刻检测采样电压，第一个采样电压过零点即为基准过零点，基准过零点到选相合闸装置发合闸命令之间的等待时间满足式(1)：
Tdelay＝T+Tpres-Tclose(1)
其中：
Tdelay是基准过零点到选相合闸装置发出合闸命令之间的等待时间变量；
Tclose为断路器的机械合闸时间均值，由一次厂家提供；
T的大小为超过Tclose-Tpres，并且是1/2工频周期的最小整数倍，该值根据断路器合闸时间整定；
Tpres是一个初始预击穿延时定值，根据经验进行设定；
②基于断路器机械动作偏差与RDDS函数结合得到最佳投合相位理论值；对选相合闸装置进行N次合闸操作，记录N次合闸参数，得到目标关合相位值；将这两个值进行比对，不断修正基准过零点到装置发出合闸命令之间的等待时间变量Tdelay，最终得到满足精度要求的Tdelay。


3.如权利要求2所述的自学习控制合闸相位的方法，其特征是：电力系统的工作频率为f，装置每周波采样点数为SamplePoint，所述修正方法如下：
①设置变量cs_close_cnt，基准过零点处令cs_close_cnt＝0，每经一次中断则cs_close_cnt递增1计数，当选相合闸装置采样电流值大于流阈值时cs_close_cnt计数终止，得到电气合闸瞬时的cs_close_cnt变量值；选相合闸装置每周波采样点数为SamplePoint，计算cs_close_cnt与SamplePoint/4的比值即cs_close_cnt/(SamplePoint/4)并取整，取整后加1的值为m；
②若m为偶数，则本次合闸于最临近过零点前并计算与该过零点的距离TimeDistance，此时TimeDistance为负值；当m为奇数，则合闸于最临近过零点后...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹良，李萧，严会君，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司常州供电分公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32