一种中压系统抗晃电快速切换系统技术方案

本发明专利技术公开了一种中压系统抗晃电快速切换系统，包括主电源单元、备用电源单元、晃电检测单元、控制器、电源切换单元及若干负载；晃电检测单元用于对各供电配网中的晃电现象进行检测，并将检测结果实时反馈给控制器；控制器用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换。本发明专利技术不仅可以有效地应对外网的停电问题，而且还可以有效地应对内网的晃电停机问题，从而可以在用电负载忍耐时间范围内快速可靠稳定的完成备用电源的切换，进而可以有效地解决系统晃电、停电等故障造成的用电的连续性问题，使得用电用户可以进行连续性用电，更好地满足于用电用户的使用需求。的使用需求。的使用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种中压系统抗晃电快速切换系统


[0001]本专利技术涉及电力系统
，具体来说，涉及一种中压系统抗晃电快速切换系统。

技术介绍

[0002]目前，在中低压电力系统中由于外网各种原因会造成外网停电，由于很多重要的用电用户企业需要连续供电，一旦外网停电就会造成重大损失。故用电用户会在厂区内建立高压变电站来避免停电的概率，大多从电网引入110kV和220kV或是更高的电压等级两路以上电源，从而做到有热备用电源。在这种环境下一些做电力保护厂家研制了备用电源自投装置（简称备自投），如果运行段电源停电那么利用备自投来把热备用电源投入。
[0003]这种备用电源自投方案只能解决对用电连续性没有要求的用电用户，原因是系统中的备自投切换装置的信号采集和发出命令时间加上普通真空断路器的分合时间大约为100mS，这个时间已经远远超过负载设备的正常持续运行的时间，故切换一次用电负载都要重新启动。另外内网系统出现短路故障时，故障出线回路的线路保护和真空断路器切除故障的时间比较长，一般在80mS左右，短路故障切除后系统电压会恢复到正常水平，这个时间母线电压会降低，就会出线电压凹陷，这种现象我们简称晃电。
[0004]然而，系统变频器、继电器、接触器和电磁阀等忍耐极限一般只有20~30mS，所以出现晃电必然穿越失败，造成负载设备停机。在这种情况下，中压电力系统就需要研制一款产品能解决对用电连续性高的用电用户，使得其既能应对外网的停电又能应对内网的晃电，在用电负载忍耐时间范围内快速可靠稳定的把备用电源切换成功，让用电用户连续性用电。因此，本专利技术提出了一种中压系统抗晃电快速切换系统。

技术实现思路

[0005]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种中压系统抗晃电快速切换系统，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0006]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种中压系统抗晃电快速切换系统，该系统包括主电源单元、备用电源单元、晃电检测单元、控制器、电源切换单元及若干负载；其中，主电源单元用于为供电配网中的用户提供稳定的电压；备用电源单元用于在主电源无法正常工作时为供电配网中的用户提供稳定的电压；晃电检测单元用于对各供电配网中的晃电现象进行检测，并将检测结果实时反馈给控制器；控制器用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换；电源切换单元用于实现主电源与备用电源之间的快速切换。
[0007]进一步的，主电源单元和备用电源单元在正常状态下为互相独立的两个同步电源，且主电源单元和备用电源单元的容量均能承载切换后所带的负荷。
[0008]进一步的，晃电检测单元包括开关位置触发模块、电压采集模块、电流采集模块及晃电现象分析模块；其中，开关位置触发模块用于实时采集两组支线开关及母线开关的辅助触点变化，并判断两组支线开关及母线开关的分合位置；电压采集模块用于实时采集两组支线上的母线的电压信号；电流采集模块用于实时采集两组支线上的母线的电流信号；晃电现象分析模块用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，并基于预处理后的电压信号来判断是否发生晃电现象。
[0009]进一步的，晃电现象分析模块包括实时电压信号获取模块、电压信息预处理模块及晃电现象判断模块；其中，实时电压信号获取模块用于获取实时采集的电压信号；电压信息预处理模块用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，得到实时电压的幅值和相位信息；晃电现象判断模块用于根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断，并将判断结果实时反馈给控制器。
[0010]进一步的，电压信息预处理模块包括电压信号状态模型构建模块和电压幅值及相位信息提取模块；其中，电压信号状态模型构建模块用于构建电压信号状态模型；电压幅值及相位信息提取模块用于在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息。
[0011]进一步的，电压幅值及相位信息提取模块在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息时包括以下步骤：初始化，选择状态估计的初值状态向量和初始误差协方差矩阵P0；进行无迹变换，由系统状态向量和误差协方差矩阵P
k
计算出Sigma点集；时间更新，计算状态预测向量和预测协方差矩阵，并计算测量向量的估计值和残差；根据残差求出渐消因子，并计算引入渐消因子后的量测预测协方差矩阵和互协方差矩阵；量测更新，计算增益矩阵、状态估计向量和估计误差协方差矩阵，完成一个周期的状态评估过程；利用增益矩阵、状态估计向量和估计误差协方差矩阵提取电压的幅值信息和相位信息。
[0012]进一步的，晃电现象判断模块在根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断时包括以下步骤：选取额定电压幅值的90％为电压跌落的阈值，将系统的实时电压幅值与该电压跌落的阈值比较，当实时电压幅值小于电压跌落的阈值时，电压信号发生晃电现象；当实时电压幅值大于等于电压跌落的阈值时，则电压信号没有发生晃电现象。
[0013]进一步的，控制器在用于根据晃电检测单元的实时反馈结果来控制主电源与备用电源之间的快速切换时包括以下步骤：获取反馈信息中晃电现象的实时判断结果，当判断结果为没有晃电现象发生时，则忽略该反馈信息；当判断结果为晃电现象发生时，则向电源切换单元发送将主电源快速切换成备用电源的指令。
[0014]进一步的，电源切换单元由三个快速切换开关构成，其中一个快速切换开关设置在中压母线上，另外两个快速切换开关分别设置在与中压母线连接的两条支路上。
[0015]进一步的，电源切换单元在实现主电源与备用电源之间的快速切换时包括以下步骤：电源切换模块接收控制器发送的将主电源快速切换成备用电源的指令，并根据控制器发送的切换指令控制主电源支路上的快速切换开关分闸及中压母线上的快速切换开关合闸，实现主电源到备用电源的快速切换。
[0016]本专利技术的有益效果为：1）通过设置有晃电检测单元、控制器及电源切换单元，从而不仅可以有效地应对外网的停电问题，而且还可以有效地应对内网的晃电停机问题，从而可以在用电负载忍耐时间范围内快速可靠稳定的完成备用电源的切换，进而可以有效地解决系统晃电、停电等故障造成的用电的连续性问题，使得用电用户可以进行连续性用电，更好地满足于用电用户的使用需求。
[0017]2）通过利用基于改进的强跟踪无迹卡尔曼滤波来实现对发生暂降电压信号状态的跟踪，从而可以有效地实现对电压幅值信息和相位信息的提取，进而可以快速准确的实现对电压信号晃电现象的检测，有效地避免因晃电现象而对用电设备造成的危害，更好地满足于敏感负载的保护要求，为系统平稳连续运行提供了有效地保障。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中压系统抗晃电快速切换系统，其特征在于，该系统包括主电源单元（1）、备用电源单元（2）、晃电检测单元（3）、控制器（4）、电源切换单元（5）及若干负载（6）；其中，所述主电源单元（1）用于为供电配网中的用户提供稳定的电压；所述备用电源单元（2）用于在主电源无法正常工作时为供电配网中的用户提供稳定的电压；所述晃电检测单元（3）用于对各供电配网中的晃电现象进行检测，并将检测结果实时反馈给控制器；其中，所述晃电检测单元（3）包括开关位置触发模块（31）、电压采集模块（32）、电流采集模块（33）及晃电现象分析模块（34）；其中，所述开关位置触发模块（31）用于实时采集两组支线开关及母线开关的辅助触点变化，并判断两组支线开关及母线开关的分合位置；所述电压采集模块（32）用于实时采集两组支线上的母线的电压信号；所述电流采集模块（33）用于实时采集两组支线上的母线的电流信号；所述晃电现象分析模块（34）用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，并基于预处理后的电压信号来判断是否发生晃电现象；所述晃电现象分析模块（34）包括实时电压信号获取模块（341）、电压信息预处理模块（342）及晃电现象判断模块（343）；其中，所述实时电压信号获取模块（341）用于获取实时采集的电压信号；所述电压信息预处理模块（342）用于利用改进的卡尔曼滤波算法对实时采集的电压信息进行预处理，得到实时电压的幅值和相位信息；所述晃电现象判断模块（343）用于根据实时电压的幅值和相位信息对电压信号进行晃电现象的判断，并将判断结果实时反馈给控制器；所述电压信息预处理模块（342）包括电压信号状态模型构建模块（3421）和电压幅值及相位信息提取模块（3422）；其中，所述电压信号状态模型构建模块（3421）用于构建电压信号状态模型；所述电压幅值及相位信息提取模块（3422）用于在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息；所述电压幅值及相位信息提取模块（3422）在电压信号状态模型的基础上，利用改进的卡尔曼滤波算法对发生暂降的电压信号状态进行跟踪，实时提取电压的幅值和相位信息时包括以下步骤：初始化，选择状态估计的初值状态向量和初始误差协方差矩阵P0；进行无迹变换，由系统状态向量和误差协方差矩阵P
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【专利技术属性】
技术研发人员：项贤文，汪守飞，胡炜，李俊良，
申请(专利权)人：安徽凯民电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：