一種基于功率平衡的牽引變電所二次測量異常檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于功率平衡的牽引變電所二次 測量系統(tǒng)異常檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鐵道電氣化電力系統(tǒng)的變電所中，各間隔安裝有保護(hù)及測控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對變電 所中一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)。這些二次設(shè)備及其相互連接的電氣 回路正常時(shí)，才能達(dá)到對一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)正確的監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)。
[0003] 目前變電所(站）二次系統(tǒng)各間隔的保護(hù)測控裝置的測量電壓、電流輸入線路均采 用實(shí)回電纜（電力系統(tǒng)數(shù)字化變電站中有采用光纜）的方式將電流量及電壓量接入裝置， 采集的電壓及電流量后進(jìn)行各測量值的計(jì)算；由于二次系統(tǒng)回路復(fù)雜，二次接線多，當(dāng)某一 間隔的接線發(fā)生異常或斷線時(shí)，保護(hù)及測量設(shè)備便不能正確保護(hù)及測量對應(yīng)間隔的一次設(shè) 備。特別是當(dāng)測量回路發(fā)生電流互感器、電壓互感器二次異常時(shí)，系統(tǒng)測量的結(jié)果出現(xiàn)很大 的偏差。
[0004] 目前在變電站中，沒有針對各間隔測量回路異常進(jìn)行監(jiān)視的設(shè)備及裝置。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中的不足：在各電壓等級的牽引變電所中，牽引變壓器及進(jìn)出線的間隔 接線存在某個(gè)間隔的電壓或電流互感器二次回路接觸不良、斷線或所在間隔的測控裝置數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)異常的問題，測控裝置自身并不能夠正確判別出異常，自診斷系統(tǒng)僅包含 測控裝置元件故障，不能判斷影響系統(tǒng)的原因，導(dǎo)致事故查找困難，影響正常安全運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種基于功率平衡的牽引變電所二次測量系統(tǒng)異常檢測方 法，并應(yīng)用于測控裝置中，當(dāng)二次測量系統(tǒng)某一間隔電流或電壓輸入量發(fā)生異常時(shí)，及時(shí)報(bào) 警，便于運(yùn)行維護(hù)人員檢修。
[0007] 本發(fā)明為達(dá)到上述技術(shù)目的，采取的技術(shù)方案是：一種基于功率平衡的牽引變電 所二次測量系統(tǒng)異常檢測方法， I、有功功率平衡 將變電所的母線作為參考點(diǎn)，在不考慮損耗及計(jì)算誤差的情況下，變壓器低壓側(cè)流入 母線的有功功率和流出母線各路出線的有功功率相等，Λ P=〇。
[0008] ΔΡ = ΣΡ?η - XPout (I) 式中：Λ P為有功功率流入、流出差；ΣΡ?η為流入母線的各線路有功功率之和、 SPout為流出母線的各線路有功功率之和。
[0009] II、有功功率計(jì)算 每個(gè)間隔的有功功率P按下式計(jì)算 式中：Ua (η)、Ub (n)、U>)、Ia (η)、Ib (η)、I?分別為接入該間隔的三相電壓及三相電 流的第η個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)值。N為每周波采樣點(diǎn)數(shù)。
[0010] III、有功功率變化量 第i個(gè)間隔的有功功率變化量計(jì)算。
[0011] APi (T) = Pi(T) - Pi(T-Ts) (3) 式中：Λ Pi (T)為當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算出的有功功率變化量；Pi (T)為當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算出的 有功功率；Pi(T-Ts)為相對當(dāng)前T時(shí)刻之前Ts時(shí)刻計(jì)算的有功功率。Ts = 40ms。
[0012] 正常時(shí)，不考慮計(jì)算誤差條件下APi (T) =0。
[0013] 當(dāng)該間隔的二次輸入出現(xiàn)異常時(shí)，Λ Pi (T)將會(huì)發(fā)生突變。
[0014] IV、異常間隔判斷 正常運(yùn)行時(shí)，采集變電站主變壓器低壓側(cè)、各饋出線、母聯(lián)間隔的電壓、電流。
[0015] 規(guī)定電流參考正方向?yàn)槟妇€指向線路，母聯(lián)的參考正方向?yàn)镮段指向II段為母聯(lián) 的電流的正方向。各間隔按式（2)計(jì)算有功功率。
[0016] 1)設(shè)定有η個(gè)饋出線間隔，Pi. out為第i個(gè)有功功率流出母線間隔。
2) 變壓器低壓側(cè)Pd. in、母聯(lián)間隔Pm. in為有功功率流入母線間隔。
[0018] Σ Pin = Pb. in + Pm. in (5) 3) 有功功率差值計(jì)算
4) 各間隔正常時(shí)，有功平衡率 (Δ P /Σρ?η ) * 100% 〈 Κ% (7) 5) 間隔異常時(shí) 式（7)不滿足，按式（3)進(jìn)行各間隔有功變化量計(jì)算。
[0019] 當(dāng)某一間隔式（8)、（9)、（10)同時(shí)滿足，其它間隔滿足式（11)時(shí)，判定同時(shí)滿足 式（8)、（9)、（10)的間隔出現(xiàn)異常。
[0020] APi (T)〈 0 (8) Δ Pi (T) > a I Pi(T-Ts) I (9) I = max {la、lb、Ic} > 0· l*In (10) ΔΡ? (T) I <β I Pi (T-Ts) (11) 式中l(wèi)a、lb、Ic為輸入間隔的三相電流，In為額定電流。
[0021] V、當(dāng)判定某一間隔異常后，啟動(dòng)延時(shí)Tt，在延時(shí)時(shí)間Tt內(nèi)，式（7)均不滿足，則發(fā) 間隔異常報(bào)警信息。
[0022] VI、參數(shù)設(shè)置 本發(fā)明中，上述判別式中的參數(shù)為α、β、Κ、Tt為整定參數(shù)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用整定。
[0023] 流出母線間隔數(shù)η彡15。
[0024] 1)不平衡率系數(shù)Κ，取Κ=2。
[0025] 2)異常系數(shù) α，取 α =〇· 05-0. 1。
[0026] 3 )正常系數(shù) β，取 β =0· 005-0. 01。
[0027] 4)延時(shí)時(shí)間 Tt，可取 Tt = 10-30s。
[0028] 本發(fā)明的有益效果在于：1，判據(jù)能夠正確區(qū)分系統(tǒng)正常及異常運(yùn)行。2,在系統(tǒng)出 現(xiàn)異常的情況下，能進(jìn)一步能夠正確判斷出現(xiàn)異常的間隔。3,本發(fā)明提供的方法簡單、可 靠。4,本發(fā)明提供的方法適用于常規(guī)電流互感器、電子式互感器或兩種互感器混合應(yīng)用。
【附圖說明】
[0029] 圖1為具體實(shí)施例1系統(tǒng)接線示意圖。
[0030] 圖2為本發(fā)明有功功率判據(jù)邏輯圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0032] 參照圖1。規(guī)定電流參考正方向?yàn)槟妇€指向線路，牽引變電所裝設(shè)站域保護(hù)測控裝 置，各間隔分別裝設(shè)合智單元，將采集本單元的采樣數(shù)據(jù)發(fā)送給所域測控裝置，完成全所間 隔測控、功率平衡與電量平衡監(jiān)測功能； 各合智單元、所域測控裝置支持017了860《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》的017^ 860.92第 9-2部分的特定通信服務(wù)映射（SCSM的）SMV服務(wù)。
[0033] 步驟1，所域測控裝置根據(jù)系統(tǒng)接線設(shè)置，將圖1主接線模式的牽引變電所。母線 上的DL1-DL5為一個(gè)組，平衡計(jì)算組。
[0034] 步驟，DLl為流入母線、DL2~DL5為流出母線的有功功率間隔。
[0035] 步驟3,按式（2)計(jì)算母線各間隔有功功率。
[0036] 設(shè)各流出間隔的負(fù)荷電流、相電壓有效值均分別為In，Un，功率因數(shù)為cosO。
[0037] Σ Pin = Pdli ; SPout = PDL2+ PDL3+ PDL4+ Pdl7= 12*Un*In*cos〇 ; Δ P =XPin-XPout = I PDL1| - I Pdl2+ Pdl3+ PDL4+PDl5 I ； 步驟4,系統(tǒng)正常判斷 當(dāng)各間隔均正常時(shí)，由于各間隔的互感器、有功計(jì)算值存在誤差，Λ P不為零，滿足 (Δ P /Σρ?η ) * 100%〈 2%〇
[0038] 表明系統(tǒng)正常。
[0039] 步驟5,系統(tǒng)異常判斷 當(dāng)某一流出間隔電流二次回路任一相斷線時(shí)，該間隔P= 2*Un*In*cosC>。
[0040] ΣΡοιι? = ll*Un*In*cosC> ; ΛΡ =ΣΡ；?η-ΣΡ〇ιι? = Un*In*cosC> ; 由于 I ( Λ P /Σρ?η ) I * 100% = 9· 09 % > 2%。
[0041] 表明系統(tǒng)異常。啟動(dòng)各間隔有功功率變化量。
[0042] 步驟6,有功功率變化量計(jì)算
滿足本發(fā)明的判據(jù)，異常間隔異常標(biāo)志置位。
[0043] 步驟7，在間隔異常標(biāo)志置位后，啟動(dòng)延時(shí)Tt，在延時(shí)時(shí)間Tt內(nèi)，系統(tǒng)有功功率不 平衡滿足I (ΛΡ /Spin ) I * 100% = 9.09 % > 2%，當(dāng)延時(shí)時(shí)間滿足時(shí)，發(fā)間隔異常報(bào) 警信息。
[0044] 利用上述方法，當(dāng)某一間隔數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，將不滿足有功功率平衡判據(jù)，跟據(jù)各 間隔有功功率的變化情況，找出出現(xiàn)異常的間隔。有功不平衡可以反映出測控裝置、互感器 等是否準(zhǔn)確可靠，測控裝置的采樣值、AD轉(zhuǎn)換等的正確性。
[0045] 最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用于說明本申請的技術(shù)方案而非對其保護(hù)范 圍的限制，盡管參照上述實(shí)施例對本申請進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解：本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請后依然可對申請的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行種種變更、修改 或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請待批的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于功率平衡的牽引變電所二次測量系統(tǒng)異常檢測方法，其特征在于：包含數(shù) 學(xué)模型的建立：即建立有功功率的計(jì)算方法、有功功率變化量的計(jì)算方法、異常間隔的判斷 方法；首先將變電所二次系統(tǒng)各間隔的保護(hù)測控裝置的測量電壓、電流輸入線路采用實(shí)回 電纜的方式將電流量、電壓量接入裝置，采集電壓和電流量后，由各間隔安裝的合智單元， 將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給所域測控裝置，完成全所間隔測控、功率平衡和電量平衡檢測功能； 其中，1)有功功率的計(jì)算方法 每個(gè)間隔的有功功率P按下式計(jì)算式中：Ua(n)、Ub(n)、U?、Ia(n)、Ib(n)、1?分別為接入該間隔的三相電壓及三相電 流的第n個(gè)采樣點(diǎn)的瞬時(shí)值，N為每周波采樣點(diǎn)數(shù)； 2) 有功功率變化量的計(jì)算方法 第i個(gè)間隔的有功功率變化量計(jì)算； APi(T)=Pi(T) -Pi(T-Ts) 式中：APi(T)為當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算出的有功功率變化量；Pi(T)為當(dāng)前時(shí)刻計(jì)算出的 有功功率；Pi(T-Ts)為相對當(dāng)前T時(shí)刻之前Ts時(shí)刻計(jì)算的有功功率，Ts= 40ms;基于上 式該間隔的二次輸入出現(xiàn)異常時(shí)，APi(T)將會(huì)發(fā)生突變； 3) 異常間隔的判斷方法 正常運(yùn)行時(shí)，采集變電站主變壓器低壓側(cè)、各饋出線、母聯(lián)間隔的電壓、電流；規(guī)定電流 參考正方向?yàn)槟妇€指向線路，母聯(lián)的參考正方向?yàn)镮段指向II段為母聯(lián)的電流的正方向； (1)設(shè)定有n個(gè)饋出線間隔，Pi.out為第i個(gè)有功功率流出母線間隔，流出母線間隔數(shù)n15 ；(4) 各間隔正常時(shí)，有功平衡率 (AP/2pin)|*l〇〇%〈K%，其中K代表不平衡率系數(shù)，取K=2;(a) (5) 間隔異常時(shí) 式（a)不滿足，當(dāng)某一間隔式（b)、（c)、（d)同時(shí)滿足，其它間隔滿足式（e)時(shí)，判定同 時(shí)滿足式（b)、（c)、（d)的間隔出現(xiàn)異常； APi(T) < 0 (b) APi(T)I>aIPi(T-Ts)I (c) I=max{la、lb、Ic} > 0?l*In (d) APi(T)IIPi(T-Ts) (e) 式中l(wèi)a、lb、Ic為輸入間隔的三相電流，In為額定電流；a為異常系數(shù)，取a=0. 05-0.1, 3為正常系數(shù)，取(6=0. 005-0. 01 ; 延時(shí)時(shí)間Tt，可取Tt= 10-30s，當(dāng)判定某一間隔異常后，啟動(dòng)延時(shí)Tt，在延時(shí)時(shí)間Tt內(nèi)，式（a)均不滿足，則發(fā)間隔異常報(bào)警信息。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于功率平衡的牽引變電所二次測量系統(tǒng)異常檢測方法。本發(fā)明通過對有功功率的變化量進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)某一間隔的二次輸入異常時(shí)，有功功率的變化量隨之而改變，改變的規(guī)律見說明書中詳細(xì)羅列的公式，從而判斷出系統(tǒng)運(yùn)行是否異常。本發(fā)明的有益效果在于：1，判據(jù)能夠正確區(qū)分系統(tǒng)正常及異常運(yùn)行。2，在系統(tǒng)出現(xiàn)異常的情況下，能進(jìn)一步能夠正確判斷出現(xiàn)異常的間隔。3，本發(fā)明提供的方法簡單、可靠。4，本發(fā)明提供的方法適用于常規(guī)電流互感器、電子式互感器或兩種互感器混合應(yīng)用。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105044502
【申請?zhí)枴緾N201510389675
【發(fā)明人】劉海波, 汪秋賓, 尹磊, 林宗良, 楊悍東, 李春久, 陳紀(jì)剛, 柴靜波
【申請人】四川艾德瑞電氣有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月6日