一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法，系统包括PMU同步测量模块，控制中心处理单元以及选相合闸装置，PMU同步测量模块安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧断路器外线路上，选相合闸装置安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧的线路上；通过PMU同步测量模块测量得到的电压相角信号对地区电网状态进行判断；若判断地区电网已进入孤网运行状态则启动防孤岛保护，发出合闸指令；选相合闸装置选择合适的时刻把分合闸命令下送到分相控制断路器的各相合闸线圈，完成合闸；否则系统将会继续判断地区电网状态；有效提高了恢复电网连通性概率，并减少成功并网合闸所需要的时间。并减少成功并网合闸所需要的时间。并减少成功并网合闸所需要的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法


[0001]本专利技术属于智能电网
，尤其涉及一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法。

技术介绍

[0002]随着新型电力系统的建设，能源供给侧机构性改革，电网中分布式电源比例升高，当分布式能源与系统联系较弱，当地区电网与主网的联络线或联络变跳闸后，地区电网进入孤网运行，形成电气上的孤岛。形成孤岛后，孤岛内功率不平衡，导致电压和频率波动，很难保持稳定运行，甚至可能在短时间内迅速崩溃。
[0003]在出现因故障导致区域孤网后，首先应尝试快速回复孤网的并网，由于电动机等设备若电压低于0.8倍额定电压，持续时间过长则会被欠压保护断开，风电和光伏的PCS设备的事故穿越能力也交叉，可能在极短时间内脱网，因此为了保证重要设备的持续运行和系统设备的安全，以及在合闸时减小对系统的冲击。系统具有快速孤网状态检测能力，且指令传输延时少，并要求合闸对系统冲击小。
[0004]经对现有的技术文献检索后发现，于洋，何师，张海涛，翁海清，鲁挺在专利技术专利《一种快速孤岛检测方法》中提出了“一种快速孤岛检测方法”。该专利技术提出了一种改进的孤岛检测方法，其中根据采集到的系统电压，装置电流超过运行范围持续时间判定孤岛状态。然而该方法孤岛判断速度无法满足重要设备持续运行要求，且对指令传输延时问题无改进方法。该专利技术提出的方法不能被用于提高孤网判断的速度。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法，以在发生孤岛后，可以提高孤网判断的速度，减少指令传输延时，快速合闸消除孤网状态，保障系统设备的安全。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统，所述系统包括PMU同步测量模块，控制中心处理单元以及选相合闸装置，所述PMU同步测量模块安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧断路器外线路上，选相合闸装置安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧的线路上，PMU同步测量模块，控制中心处理单元以及选相合闸装置通过单独设立的光纤通道进行信息传递。
[0007]所述方法通过安装在地区电网和主网之间的联络变或联络线两侧的PMU同步测量模块测量得到的电压相角信号对地区电网状态进行判断；若判断地区电网已进入孤网运行状态，则启动防孤岛保护，发出合闸指令；选相合闸装置在接收到合闸指令后结合PMU同步测量模块采样得到的电压电流信息，经过内部逻辑运算处理，选择合适的时刻把分合闸命令下送到分相控制断路器的各相合闸线圈，完成合闸；否则，系统将会继续判断地区电网状态。
[0008]所述方法具体包括：（1）、通过PMU同步测量模块实时监测，将带有时间标记的电压电流以及相位运行状态上传至控制中心处理单元；（2）、控制中心处理单元将过去1h内主网和地区电网的同一时刻电压相位差的平均值，与当前时刻电压相位差作差；（3）、若差值超过所预设阈值，则判定进入孤网运行状态；否则，判定未进入孤网运行状态，控制中心处理单元继续处理PMU上传数据，判断地区电网状态；（4）、对于判断处于孤岛运行的地区电网，向对应的选相合闸装置发出合闸指令。
[0009]选相合闸装置在收到合闸指令后，通过PMU获取地区电网和主网的电压电流信息，并进行逻辑运算，计算两侧各相电压差值最小时刻，在该时刻将分相合闸命令分别下送至各相合闸线圈，控制断路器各相分别合闸。
[0010]预设阈值根据地区实际情况并考虑可能的系统扰动进行设置。
[0011]PMU同步测量模块与控制中心处理单元以及控制中心处理单元与选相合闸装置通过单独设立的光纤通道进行通信。
[0012]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术基于同步测量技术进行孤岛消除，利用PMU实时监测孤岛与主网联络处两边的电压相角差，判据简单直观，发生孤岛后，故障特性明显。
[0013]（2）本专利技术利用同步测量技术，采样频率高，且数据获取精度高，在孤岛发生后，能够在最短时间内得到故障数据并及时进行判断，有效提高判断孤岛状态的速度。
[0014]（3）本专利技术PMU测量单元与控制中心及控制中心处理单元与选相合闸装置直接通过单独设立光纤通道通信，光纤通道信息传递速度快，可以减少指令传输延时。
[0015]（4）本专利技术采用选相合闸方法，结合采集到的电压电流相位等信息进行逻辑运算，选择合适时刻将分相合闸命令分别下送到断路器的各相合闸线圈，以控制断路器各相在理想相位合闸。与传统随机投闸方法相比，可以大幅减小合闸操作的励磁涌流，暂态过电流和暂态过电压。可以防止继电保护装置和安全自动装置误动，有效提高了恢复电网连通性概率，并减少成功并网合闸所需要的时间。
附图说明
[0016]图1为本专利技术系统组成示意图；图2为本专利技术具体实施方式方法流程示意图。
具体实施方式
[0017]系统如附图1所示，主网和地区电网处均安装有PMU，地区电网负荷容量远大于分布式新能源电源容量。正常运行时两个电网通过联络线联系，主网通过联络线向地区电网输送电能，各装置间的通信通过专用光纤具有极低延时。因此：通过安装在地区电网和主网之间的联络变或联络线两侧的PMU同步测量模块测量得到的电压相角信号对地区电网状态进行判断；若判断地区电网已进入孤网运行状态，则启动防孤岛保护，发出合闸指令；选相合闸装置在接收到合闸指令后结合PMU同步测量模块采样得到的电压电流信息，经过内部逻辑运算处理，选择合适的时刻把分合闸命令下送到分相控制断路器的各相合闸线圈，完
成合闸；否则，系统将会继续判断地区电网状态。
[0018]具体步骤包括（见图2）：（1）各PMU实时监测电网电压电流以及相位状态信息，并实时上传带有时间戳的信息至处理单元。定义地区电网的电压相位为φ
i
，主网的电压相位为φ
m
。
[0019]（2）处理单元具有存储功能，可以存储过去一小时的信息；处理单元将会首先对时间戳相同的相位作差，得到Δφ=φ
m
‑
φ
i
，并对过去一小时的Δφ求平均值作为比较基准φ
var
，求取平均值是为了减少扰动带来的影响；同时，将最新时刻的相位差信息φ
n
与φ
var
作差。
[0020]（3）若φ
n
与φ
var
的差值θ
j
大于阈值θ
S
，处理单元认为发生孤网，向选相装置发出合闸指令。设置阈值是为了在扰动发生时刻整个装置具有选择性，阈值可以通过实际系统的状况以及PMU的安装位置个性化选取。选相装置收到命令后通过电压电流信息得到合适的合闸时刻，向合闸线圈发出命令，地区电网重新并网。
[0021]上面结合附图对本专利技术的具体实施方式作了详细说明，但是本专利技术并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利技术宗旨的前提下作出各种变化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统，其特征在于：所述系统包括PMU同步测量模块，控制中心处理单元以及选相合闸装置，所述PMU同步测量模块安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧断路器外线路上，选相合闸装置安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧的线路上，PMU同步测量模块，控制中心处理单元以及选相合闸装置通过单独设立的光纤通道进行信息传递。2.如权利要求1所述一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统的合闸方法，其特征在于：所述方法通过安装在地区电网和主网之间的联络变或联络线两侧的PMU同步测量模块测量得到的电压相角信号对地区电网状态进行判断；若判断地区电网已进入孤网运行状态，则启动防孤岛保护，发出合闸指令；选相合闸装置在接收到合闸指令后结合PMU同步测量模块采样得到的电压电流信息，经过内部逻辑运算处理，选择合适的时刻把分合闸命令下送到分相控制断路器的各相合闸线圈，完成合闸；否则，系统将会继续判断地区电网状态。3.根据权利要求2所述的一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统的合闸方法，其特征在于：所述方法具体包括：（1）、通过PMU同步测量模块实时监测，将带有时间标...

【专利技术属性】
技术研发人员：马覃峰，贺先强，刘明顺，范翔，蒲清晰，安甦，朱灵子，王国松，吴应双，陈锐，王寅，曹杰，张青青，覃海，姚刚，陈俊全，朱思霖，代江，杜江，赵倩，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：