一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法、装置及系统

摘要

本发明公开了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法、装置及系统，包括获取设于网侧绕组处的第一PT的设定数据；获取设于网侧绕组处的第一CT的设定数据或者设于网侧绕组处的第二PT的设定数据；基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，或者基于所述第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT或者第二PT是否满足断线条件，完成磁控式可控并联电抗器PT断线判断。本发明通过检测磁控式可控并联电抗器的各侧绕组电压、电流，根据关键电气量间相互关系，判断网侧绕组PT断线故障，并能正确区外部短路故障，保证控制装置正确调节。

说明书

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，具体涉及一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法、装置及系统。

背景技术

超高压/特高压长距离输电线路在轻载时由于线路对地电容充电呈现出明显的“容升效应”，导致线路末端电压偏高，危害输变电设备的安全运行。为解决长距离重载线路限制过电压和无功补偿的矛盾，提高电压稳定性水平和暂态运行极限，降低线路输送损耗，平衡无功功率，磁控式电抗器应用于长距离输电线路末端或变电站母线可有效实现线路(或母线)电压的连续调节，改善沿线电压分布水平，是实现超高压和特高压输电通道高效经济运行的重要工具。磁控式可控并联电抗器通过励磁控制装置连续控制输入直流励磁电流的大小改变铁心饱和度，从而实现电抗值和容量的连续平滑调节。而励磁控制装置则通过装设于磁控式可控并联电抗器不同绕组侧的电压互感器(Potential transformer，PT)和电流互感器(Current transformer，CT)实时采集电抗器网侧绕组电压电流、补偿绕组电压电流以及控制绕组励磁电流，根据线路(或母线)电压指令或无功功率指令调节励磁功率整流回路的相控触发角，实现输出直流励磁电压和直流励磁电流的改变，从而连续平滑改变电抗值和容量。

可见，磁控式电抗器控制装置对PT、CT等互感器及其回路的可靠性要求较高，各种控制方式都依赖于对PT、CT互感器的采样和计算值，直接影响电抗器的调节性能和品质；一旦网侧绕组控制反馈用的PT互感器出现一次异常或二次回路断线，若缺乏准确且快速识别PT互感器断线的方法，则会导致电抗器控制系统出现误调和失调(比如导致网侧电压和无功功率波动甚至反向调节)，不仅失去稳定线路(或母线)电压的有益作用，反而还会加剧线路(或母线)电压和无功功率的波动，由此导致的过电压可能危害其他输变电设备的安全工作。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法、装置及系统，能够正确识别电抗器网侧绕组PT断线的情况，避免由于用作控制的电压互感器出现异常导致电抗器误调节。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法，包括：

获取设于网侧绕组处的第一PT的设定数据；

获取设于网侧绕组处的第一CT的设定数据或者设于网侧绕组处的第二PT的设定数据；

基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，或者基于所述第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT或第二PT是否满足断线条件，完成磁控式可控并联电抗器PT断线判断。

可选地，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，具体为：

若所述第一PT的线电压测量值U

式中，U

可选地，所述第一PT的设定数据包括第一PT的正序电压U

所述磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法还包括获取补偿绕组的线电压U

若所述第一PT的正序电压U

式中，U

可选地，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，具体为：

将第一PT的线电压测量值与第二PT的线电压测量值进行比较，若满足下式，则判定所述第一PT满足断线动作条件：

式中，U

可选地，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，具体为：

若第一PT的设定数据和第二PT的设定数据满足下式，则判定所述第二PT满足断线动作条件：

式中，U

可选地，所述方法还包括：

获取网侧绕组谐波含量I

若所述网侧绕组谐波含量满足下式，则立刻闭锁网侧绕组第一PT的断线判断；

I

式中，I

可选地，所述网侧绕组谐波含量的计算公式为：

式中，I

第二方面，本发明提供了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断装置，包括：

第一获取模块，用于获取设于网侧绕组处的第一PT的设定数据；

第二获取模块，用于获取设于网侧绕组处的第一CT的设定数据或者设于网侧绕组处的第二PT的设定数据；

第一判断模块，用于基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，或者基于所述第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT或第二PT是否满足断线条件，完成磁控式可控并联电抗器PT断线判断。

可选地，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，具体为：

若所述第一PT的线电压测量值U

式中，U

可选地，所述第一PT的设定数据包括第一PT的正序电压U

所述第二获取模块还用于获取补偿绕组的线电压U

若所述第一PT的正序电压U

式中，U

可选地，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，具体为：

将第一PT的线电压测量值与第二PT的线电压测量值进行比较，若满足下式，则判定所述第一电压互感器满足断线动作条件：

式中，U

若满足下式，则判定所述第二电压互感器满足断线动作条件：

式中，U

可选地，所述装置还包括第二判断模块，用于：

获取网侧绕组谐波含量I

若所述网侧绕组谐波含量满足下式，则立刻闭锁网侧绕组第一PT的断线判断；

I

式中，I

可选地，所述网侧绕组谐波含量的计算公式为：

式中，I

第三方面，本发明提供了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断系统，包括：第一PT、励磁控制装置，以及第一CT或第二PT；

所述励磁控制装置获取设于网侧绕组处的第一PT的设定数据，以及获取设于网侧绕组处的第一CT的设定数据或者设于网侧绕组处的第二PT的设定数据；并基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，或者基于所述第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT或第二PT是否满足断线条件，完成磁控式可控并联电抗器PT断线判断。

可选地，所述的一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断系统，还包括：设于补偿绕组处的第三PT，所述励磁控制装置基于所述第一PT的设定数据、第一CT的设定数据和第三PT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，完成磁控式可控并联电抗器PT断线判断。

第四方面，本发明提供了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断系统，包括：

处理器，适于实现各指令；以及

存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行第一方面中任一项所述的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明通过检测磁控式并联电抗器各侧绕组电压、电流，根据关键电气量间相互关系，准确判断网侧绕组PT断线故障，并能正确区外部短路故障，保证励磁控制装置正确调节。不仅适用于电抗器网侧绕组配置单PT的情况，还适用于电抗器网侧绕组配置双PT配置情况。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明一种实施例的磁控式可控并联电抗器各侧绕组的PT/CT典型接线示意图；

图2为本发明各实施方式中第一PT断线判断方法的逻辑判断示意图；

图3为本发明某一实施方式中第二PT断线判断方法的逻辑判断示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

由于用于控制磁控式可控并联电抗器的励磁控制装置对PT、CT等互感器及其回路的可靠性要求较高，各种控制方式都依赖于对PT、CT的采样和计算值，直接影响电抗器的调节性能和品质；一旦网侧绕组控制反馈用的PT出现一次异常或二次回路断线，若缺乏准确且快速识别PT断线的方法，则会导致电抗器控制系统出现误调和失调(比如导致网侧电压和无功功率波动甚至反向调节)，不仅失去稳定线路(或母线)电压的有益作用，反而还会加剧线路(或母线)电压和无功功率的波动，由此导致的过电压可能危害其他输变电设备的安全工作，因此，本发明提出需要增加对磁控式可控并联电抗器网侧绕组控制用PT互感器的状态监视，准确快速识别出PT断线异常情况，正确区分PT断线和外部系统故障，避免磁控式电抗器控制装置误调节。

实施例1

本发明实施例中提供了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法，如图1-3所示，包括以下步骤：

(1)获取设于网侧绕组处的第一PT的设定数据，所述第一PT为调节用电压互感器PT1；

(2)获取设于网侧绕组处的第一CT的设定数据或者设于网侧绕组处的第二PT的设定数据，所述第二PT为辅助电压互感器PT2；

(3)基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，或者基于所述第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT或第二PT是否满足断线条件，完成磁控式可控并联电抗器PT断线判断。

在本发明实施例的第一种具体实施方式中，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，如图2所示，具体为：

若所述第一PT的线电压测量值U

式中，U

当电抗器在系统中正常运行时，网侧绕组三相电流对称，没有负序电流或不平衡电流；而当系统侧发生不对称故障时，网侧绕组三相电流不对称，会出现明显的负序分量和不平衡值；所以如果PT1的电压测量出现负序分量或不平衡量且网侧电流也有负序分量和不平衡值则可判断发生了系统侧故障，否则便是PT1互感器测量异常。因此，该实施方式适用于判断网侧绕组仅装设第一PT，并发生单相或两相断线的情况；还适用于网侧绕组同时装设第一PT和第二PT(辅助电压互感器PT2)，且同时发生单相或两相断线的情况。

在本发明实施例的第二种具体实施方式中，所述第一PT的设定数据包括第一PT的正序电压U

所述磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法还包括获取补偿绕组的线电压U

若所述第一PT的正序电压U

式中，U

当电抗器网侧绕组并入输电线路或站内母线后，即使励磁系统不工作即控制绕组不施加励磁电流，由于网侧电压的激磁作用网侧绕组内也有一定的交流电流，只是此时的网侧电流幅值很小，大约为额定电流I

在本发明实施例的第三种具体实施方式中，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，如图2所示，具体为：

将第一PT的线电压测量值与第二PT的线电压测量值进行比较，若满足下式，则判定所述第一PT满足断线动作条件：

式中，U

当电抗器所在线路或母线出现外部短路故障时(比如单相接地，相间短路或三相短路)，电抗器网侧绕组两组电压互感器(第一PT和第二PT)测量值保持一致并会同时跌落；而当第一PT断线时则只有第一PT的测量值下降而第二PT的测量值保持不变；本实施方式中的方法适用于电抗器网侧绕组装设两组电压互感器的情况，能快速判别PT1的断线情况。

进一步地，如图3所示，若满足下式，则判定所述第二PT满足断线动作条件，并经延时t3后发出第二PT断线报警信号，t3为辅助PT断线动作延时定值：

式中，U

实施例2

本发明实施例与实施例1的区别在于，为了防止由于电抗器并网冲击或站内其他变压器并网冲击后的短时过程中误判PT断线，所述方法还包括：

获取网侧绕组谐波含量I

若所述网侧绕组谐波含量满足下式，则立刻闭锁网侧绕组第一PT的断线判断；

I

式中，I

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述网侧绕组谐波含量的计算公式为：

式中，I

当第一PT断线动作条件满足且无闭锁条件时，经过短延时t1置位第一PT断线报警信号，并闭锁励磁控制装置的网侧电压闭环调节和网侧无功闭环调节功能，只允许投入控制绕组侧励磁电流闭环调节和定触发角开环调节功能。若之后第一PT断线动作条件不满足或闭锁条件满足，则经过长延时t2复归第一PT断线报警信号，并重新开放网侧电压闭环调节和网侧无功闭环调节功能。t1为断线动作延时定值，t2为断线返回延时定值，一般取t1

实施例3

基于与实施例1相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断装置，包括：

第一获取模块，用于获取设于网侧绕组处的第一PT的设定数据；

第二获取模块，用于获取设于网侧绕组处的第一CT的设定数据或者设于网侧绕组处的第二PT的设定数据；

第一判断模块，用于基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，或者基于所述第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT或第二PT是否满足断线条件，完成磁控式可控并联电抗器PT断线判断。

在本发明实施例的第一种具体实施方式中，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，如图2所示，具体为：

若所述第一PT的线电压测量值U

式中，U

在本发明实施例的第二种具体实施方式中，所述第一PT的设定数据包括第一PT的正序电压U

所述第二获取模块还用于获取补偿绕组的线电压U

若所述第一PT的正序电压U

式中，U

在本发明实施例的第三种具体实施方式中，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，如图2所示，具体为：

将第一PT的线电压测量值与第二PT的线电压测量值进行比较，若满足下式，则判定所述第一电压互感器满足断线动作条件：

式中，U

若满足下式，则判定所述第二电压互感器满足断线动作条件：

式中，U

实施例4

本发明实施例与实施例3的区别在于：所述装置还包括第二判断模块，用于：

获取网侧绕组谐波含量I

若所述网侧绕组谐波含量满足下式，则立刻闭锁网侧绕组第一PT的断线判断；

I

式中，I

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述网侧绕组谐波含量的计算公式为：

式中，I

其余部分均与实施例1相同。

实施例5

本发明实施例中提供了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断系统，如图1所示，包括：包括：第一PT(即图中的PT1)、励磁控制装置，以及第一CT(即图中的CT1)或第二PT(即图中的PT2)；

所述励磁控制装置获取设于网侧绕组处的第一PT的设定数据，以及获取设于网侧绕组处的第一CT的设定数据或者设于网侧绕组处的第二PT的设定数据；并基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，或者基于所述第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT或第二PT是否满足断线条件，完成磁控式可控并联电抗器PT断线判断。

在本发明实施例的第一种具体实施方式中，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于所述第一PT的设定数据和第一CT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，如图2所示，具体为：

若所述第一PT的线电压测量值U

式中，U

当电抗器在系统中正常运行时，网侧绕组三相电流对称，没有负序电流或不平衡电流；而当系统侧发生不对称故障时，网侧绕组三相电流不对称，会出现明显的负序分量和不平衡值；所以如果PT1的电压测量出现负序分量或不平衡量且网侧电流也有负序分量和不平衡值则可判断发生了系统侧故障，否则便是PT1互感器测量异常。因此，该实施方式适用于判断网侧绕组仅装设第一PT，并发生单相或两相断线的情况；还适用于网侧绕组同时装设第一PT和第二PT(辅助电压互感器PT2)，且同时发生单相或两相断线的情况。

在本发明实施例的第二种具体实施方式中，所述系统还包括设于补偿绕组侧的第三PT(即图1中的PT3)，所述第一PT的设定数据包括第一PT的正序电压U

所述磁控式可控并联电抗器PT断线判断方法还包括获取补偿绕组的线电压U

若所述第一PT的正序电压U

式中，U

当电抗器网侧绕组并入输电线路或站内母线后，即使励磁系统不工作即控制绕组不施加励磁电流，由于网侧电压的激磁作用网侧绕组内也有一定的交流电流，只是此时的网侧电流幅值很小，大约为额定电流I

在本发明实施例的第三种具体实施方式中，所述第一PT的设定数据包括第一PT的线电压测量值U

所述基于第一PT的设定数据和第二PT的设定数据，判断所述第一PT是否满足断线条件，如图2所示，具体为：

将第一PT的线电压测量值与第二PT的线电压测量值进行比较，若满足下式，则判定所述第一PT满足断线动作条件：

式中，U

当电抗器所在线路或母线出现外部短路故障时(比如单相接地，相间短路或三相短路)，电抗器网侧绕组两组电压互感器(第一PT和第二PT)测量值保持一致并会同时跌落；而当第一PT断线时则只有第一PT的测量值下降而第二PT的测量值保持不变；本实施方式中的方法适用于电抗器网侧绕组装设两组电压互感器的情况，能快速判别PT1的断线情况。

进一步地，如图3所示，若满足下式，则判定所述第二PT满足断线动作条件，并经延时t3后发出第二PT断线报警信号，t3为辅助PT断线动作延时定值：

式中，U

实施例6

本发明实施例与实施例5的区别在于，所述励磁控制装置还获取网侧绕组谐波含量；若所述网侧绕组谐波含量满足下式，则立刻闭锁网侧绕组第一PT的断线判断；

I

式中，I

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述网侧绕组谐波含量的计算公式为：

式中，I

实施例7

基于与实施例1或2相同的发明构思，本发明实施例中提供了一种磁控式可控并联电抗器PT断线判断系统，包括：

处理器，适于实现各指令；以及

存储设备，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例1或实施例2中任一项所述的步骤。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。