一种考虑多因素的电厂出线重合闸时间整定方法和装置

摘要

本发明公开一种考虑多因素的发电厂出线重合闸时间整定方法和装置，通过综合考虑单相故障下潜供电流的衰减、永久性故障下重合闸动作对发电机二次冲击、重合闸与相应保护的配合等因素的影响，确定电厂出线的最优重合闸时间。本发明可为发电厂出线重合闸最优时间整定提供技术支撑，提高系统的稳定性，保证了电厂的送出能力。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，特别是一种考虑多因素的电厂出线重合闸时间整定方法和装置。

背景技术

电力系统中的大多数故障均为瞬时性故障，采用自动重合闸可以提高系统供电的可靠性。对于永久性故障，重合闸装置动作会对电力设备造成第二次冲击，为避免重合于永久性故障对设备和系统的危害，学者们开展了自适应重合闸理论的研究。

目前重合闸时间整定主要考虑以下因素：线路两侧保护不同时的跳闸时间、保护跳闸后故障点电弧熄灭时间、故障点绝缘恢复时间、断路器再次灭弧和跳闸时间以及一定的时间裕度。研究表明重合闸时间对电力系统暂态稳定性有较大影响，尤其按照现行的电力系统承受大扰动能力的安全稳定标准，电厂送出线路发生三相故障时可采取措施，而单相永久故障时应满足N－1要求，因此发电厂送出线路重合闸时间是否合理可能直接影响电厂送出能力。

传统重合闸时间整定主要依靠设计人员根据经验确定重合闸时间，未考虑永久性故障下重合闸在动作过程中对发电机功角的二次冲击，在发电机功角摆动幅度较大时进行重合故障，容易造成发电机功角摆动的加大甚至失稳。

发明内容

本发明的目的是，提出一种考虑多因素的电厂出线重合闸时间整定方法，解决发电厂出线最优重合闸时间整定问题，提高发电厂在重合闸重合与永久性故障时功角稳定性。

本发明采取的技术方案为：一种考虑多因素的电厂出线重合闸时间整定方法，包括：

仿真计算电厂出线线路设定位置发生单相故障时的最大潜供电流；

基于所述最大潜供电流，以及预设的潜供电流大小与衰减关系式，计算潜供电流衰减到0的时间t₁；定义瞬时性故障下最佳重合闸时间为t_c1＝t₁+Δt₁，Δt₁为预设的时间安全裕度；

仿真计算所述设定位置发生单相故障时，对发电机功角影响最小的重合闸时间t₂；定义永久性故障下的最佳重合闸时间为t_c2＝t₂；

获取与线路所述设定位置故障重合闸配合的所有保护及其保护动作时间定值，得到所有保护中最短的保护动作时间t₃，定义考虑保护设备配合的最佳重合闸时间为t_c3＝t₃-Δt₂，Δt₂为预设的时间安全裕度；

根据t_c1、t_c2和t_c3之间的大小关系，确定线路设定位置发生单相故障时的最优重合闸时间T，以使得重合闸时刻故障点电弧已熄灭，且重合闸动作后发电机正常运行。

本发明根据t_c1、t_c2和t_c3之间的大小关系确定最终的最优重合闸时间，即综合考虑了瞬时性故障因素、永久性故障因素以及设定位置故障重合闸所配合的保护因素，可确保发电厂在瞬时性故障重合闸时与永久性故障时的功角稳定性，避免重合闸重合失败，避免发电机功角大幅度振荡甚至失稳。

优选的，本发明通过时域仿真计算电厂出线线路设定位置发生单相故障时的最大潜供电流，以及发电机功角曲线，并基于发电机功角曲线，利用等面积法则计算得到对发电机功角影响最小的重合闸时间。

优选的，所述预设的潜供电流大小与衰减关系式为：

t＝0.25(0.1I+1) (1)

上述关系式为前苏联电力科学研究院研究的潜供电流大小与衰减经验关系式。

优选的，对发电机功角影响最小的重合闸时间为：不考虑重合闸情况下，从故障切除时刻起，发电机功角第一次到达最低点的时间长度。

优选的，与线路设定位置故障重合闸配合的保护包括：发电机负序过电流保护、主变零序过流保护、断路器三相不一致保护和线路纵联保护的零序方向过流保护，根据线路实际设置的保护确定。

优选的，综合考虑瞬时性故障因素、永久性故障因素以及设定位置故障重合闸所配合的保护因素，线路设定位置发生单相故障时，最优重合闸时间为：

以上最优重合闸时间的确定公式，综合考虑了瞬时性故障时的潜供电流衰减，永久性故障时由于重合闸动作导致的二次冲击对发电机功角的影响，以及重合闸与其他保护配的影响，最终得到该线路最优的重合闸时间。

本发明还包括一种考虑多因素的电厂出线重合闸时间整定装置，包括：

最大潜供电流计算模块，用于仿真计算电厂出线线路设定位置发生单相故障时的最大潜供电流；

考虑瞬时性故障的最佳重合闸时间计算模块，用于基于所述最大潜供电流，以及预设的潜供电流大小与衰减关系式，计算潜供电流衰减到0的时间t₁；定义瞬时性故障下最佳重合闸时间为t_c1＝t₁+Δt₁，Δt₁为预设的时间安全裕度；

考虑永久性故障的最佳重合闸时间计算模块，用于仿真计算所述设定位置发生单相故障时，对发电机功角影响最小的重合闸时间t₂；定义永久性故障下的最佳重合闸时间为t_c2＝t₂；

考虑重合闸所配合保护的最佳重合闸时间确定模块，用于获取与线路所述设定位置故障重合闸配合的所有保护及其保护动作时间定值，得到所有保护中最短的保护动作时间t₃，定义考虑保护设备配合的最佳重合闸时间为t_c3＝t₃-Δt₂，Δt₂为预设的时间安全裕度；

综合考虑多因素的最优重合闸确定模块，用于根据t_c1、t_c2和t_c3之间的大小关系，确定线路设定位置发生单相故障时的最优重合闸时间T，以使得重合闸时刻故障点电弧已熄灭，且重合闸动作后发电机正常运行。

优选的，综合考虑多因素的最优重合闸确定模块确定的最优重合闸时间为：

有益效果

本发明综合考虑各因素后确定最优重合闸时间，可保障：当发生瞬时性故障时，根据潜供电流衰减特性确定重合闸时间；当发生永久性故障时，根据重合闸动作对系统二次冲击，确定发电机功角振荡幅度最小的重合闸时间；同时最优重合闸时间在重合闸所配合的其他保护设备保护动作时间的约束下。进而可保障发电厂在重合闸重合与永久性故障时功角稳定性，避免发电机功角大幅度振荡甚至失稳，保障电厂出线线路的电力送出能力。

附图说明

图1所示为本发明一种具体实施例的方法流程示意图；

图2所示为电厂出线发生单相故障后，经0.1s切除故障线路后的发电机功角曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例进一步描述。

实施例1

本实施例为一种考虑多因素的电厂出线重合闸时间整定方法，包括：

仿真计算电厂出线线路设定位置发生单相故障时的最大潜供电流；

基于所述最大潜供电流，以及预设的潜供电流大小与衰减关系式，计算潜供电流衰减到0的时间t₁；定义瞬时性故障下最佳重合闸时间为t_c1＝t₁+Δt₁，Δt₁为预设的时间安全裕度；

仿真计算所述设定位置发生单相故障时，对发电机功角影响最小的重合闸时间t₂；定义永久性故障下的最佳重合闸时间为t_c2＝t₂；

获取与线路所述设定位置故障重合闸配合的所有保护及其保护动作时间定值，得到所有保护中最短的保护动作时间t₃，定义考虑保护设备配合的最佳重合闸时间为t_c3＝t₃-Δt₂，Δt₂为预设的时间安全裕度；

根据t_c1、t_c2和t_c3之间的大小关系，确定线路设定位置发生单相故障时的最优重合闸时间T，以使得重合闸时刻故障点电弧已熄灭，且重合闸动作后发电机正常运行。

本实施例根据t_c1、t_c2和t_c3之间的大小关系确定最终的最优重合闸时间，即综合考虑了瞬时性故障因素、永久性故障因素以及设定位置故障重合闸所配合的保护因素，可确保发电厂在瞬时性故障重合闸时与永久性故障时的功角稳定性，避免重合闸重合失败，避免发电机功角大幅度振荡甚至失稳。

所述预设的时间安全裕度可为经验值，不排除取值为0的情况。

本实施例通过时域仿真计算电厂出线线路设定位置发生单相故障时的最大潜供电流，以及发电机功角曲线，并基于发电机功角曲线，利用等面积法则计算得到对发电机功角影响最小的重合闸时间。

所述预设的潜供电流大小与衰减关系式为：

t＝0.25(0.1I+1) (1)

上述关系式为前苏联电力科学研究院研究的潜供电流大小与衰减经验关系式。

对发电机功角影响最小的重合闸时间为：不考虑重合闸情况下，从故障切除时刻起，发电机功角第一次到达最低点的时间长度。

与线路设定位置故障重合闸配合的保护包括：发电机负序过电流保护、主变零序过流保护、断路器三相不一致保护和线路纵联保护的零序方向过流保护，根据线路实际设置的保护确定。

综合考虑瞬时性故障因素、永久性故障因素以及设定位置故障重合闸所配合的保护因素，线路设定位置发生单相故障时，最优重合闸时间为：

以上最优重合闸时间的确定公式，综合考虑了瞬时性故障时的潜供电流衰减，永久性故障时由于重合闸动作导致的二次冲击对发电机功角的影响，以及重合闸与其他保护配的影响，最终得到该线路最优的重合闸时间。

实施例2

本实施例基于实施例1，对考虑多因素的发电厂出线重合闸时间整定方法进行详细描述。

本实施例的具体实施过程参考图1所示：

以某容量为2*660MW电厂出线为例，电厂出线长度7.3千米，经计算单相故障下最大潜供电流为4.34A，通过前苏联电力科学研究院潜供电流衰减经验公式计算可知，潜供电流衰减到0大约需用时0.36s，考虑0.2s的安全裕度，考虑潜供电流时重合闸时间t_c1为0.56s；

t＝0.25(0.1I+1)(1)

参考图2为该电厂出线发生单相故障后，经0.1s切除故障线路后的发电机功角曲线，通过运用等面积法则对功角曲线进行分析可知，发电机功角曲线第一次摆到最低点时进行重合闸对发电机功角稳定性最好，由图可见时间为故障切除后约0.8s，则考虑永久性故障不影响发电机运行的最佳重合闸时间t_c2可为0.8s。

下表为与该线路重合闸配合的保护：

与重合闸配合的保护保护整定时间发电机负序过电流保护2s主变零序过流保护Ⅰ段保护5s，Ⅱ段保护4.5s断路器三相不一致保护3.5s线路纵联保护的零序方向过流保护重合闸期间退出运行

由表可见保护最短动作时间为2s，考虑0.2s的安全裕度，考虑与其他保护配合下的重合闸时间为t_c3＝1.8s；

将获取的三个时间值带入式(2)，得到该线路最优重合闸时间为0.8s。

实施例3

本实施例为一种考虑多因素的电厂出线重合闸时间整定装置，包括：

最大潜供电流计算模块，用于仿真计算电厂出线线路设定位置发生单相故障时的最大潜供电流；

考虑瞬时性故障的最佳重合闸时间计算模块，用于基于所述最大潜供电流，以及预设的潜供电流大小与衰减关系式，计算潜供电流衰减到0的时间t₁；定义瞬时性故障下最佳重合闸时间为t_c1＝t₁+Δt₁，Δt₁为预设的时间安全裕度；

考虑永久性故障的最佳重合闸时间计算模块，用于仿真计算所述设定位置发生单相故障时，对发电机功角影响最小的重合闸时间t₂；定义永久性故障下的最佳重合闸时间为t_c2＝t₂；

考虑重合闸所配合保护的最佳重合闸时间确定模块，用于获取与线路所述设定位置故障重合闸配合的所有保护及其保护动作时间定值，得到所有保护中最短的保护动作时间t₃，定义考虑保护设备配合的最佳重合闸时间为t_c3＝t₃-Δt₂，Δt₂为预设的时间安全裕度；

综合考虑多因素的最优重合闸确定模块，根据t_c1、t_c2和t_c3之间的大小关系，确定线路设定位置发生单相故障时的最优重合闸时间T，以使得重合闸时刻故障点电弧已熄灭，且重合闸动作后发电机正常运行。

综合考虑多因素的最优重合闸确定模块确定的最优重合闸时间为：

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。

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。

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。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。