[發明專利]一種基于PMU的孤島判斷及快速合閘系統及方法

在審

• 申請號: 202211454013.7
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115764827A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 馬覃峰;賀先強;劉明順;范翔;蒲清晰;安甦;朱靈子;王國松;吳應雙;陳銳;王寅;曹杰;張青青;覃海;姚剛;陳俊全;朱思霖;代江;杜江;趙倩
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: H02H7/28
• 分類號: H02H7/28;H02H7/26
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發明公開了一種基于PMU的孤島判斷及快速合閘系統及方法，系統包括PMU同步測量模塊，控制中心處理單元以及選相合閘裝置，PMU同步測量模塊安裝于地區電網與主網之間的聯絡變或聯絡線兩側斷路器外線路上，選相合閘裝置安裝于地區電網與主網之間的聯絡變或聯絡線兩側的線路上；通過PMU同步測量模塊測量得到的電壓相角信號對地區電網狀態進行判斷；若判斷地區電網已進入孤網運行狀態則啟動防孤島保護，發出合閘指令；選相合閘裝置選擇合適的時刻把分合閘命令下送到分相控制斷路器的各相合閘線圈，完成合閘；否則系統將會繼續判斷地區電網狀態；有效提高了恢復電網連通性概率，并減少成功并網合閘所需要的時間。

技術領域

本發明屬于智能電網技術領域，尤其涉及一種基于PMU的孤島判斷及快速合閘系統及方法。

背景技術

隨著新型電力系統的建設，能源供給側機構性改革，電網中分布式電源比例升高，當分布式能源與系統聯系較弱，當地區電網與主網的聯絡線或聯絡變跳閘后，地區電網進入孤網運行，形成電氣上的孤島。形成孤島后，孤島內功率不平衡，導致電壓和頻率波動，很難保持穩定運行，甚至可能在短時間內迅速崩潰。

在出現因故障導致區域孤網后，首先應嘗試快速回復孤網的并網，由于電動機等設備若電壓低于0.8倍額定電壓，持續時間過長則會被欠壓保護斷開，風電和光伏的PCS設備的事故穿越能力也交叉，可能在極短時間內脫網，因此為了保證重要設備的持續運行和系統設備的安全，以及在合閘時減小對系統的沖擊。系統具有快速孤網狀態檢測能力，且指令傳輸延時少，并要求合閘對系統沖擊小。

經對現有的技術文獻檢索后發現，于洋，何師，張海濤，翁海清，魯挺在發明專利《一種快速孤島檢測方法》中提出了“一種快速孤島檢測方法”。該發明提出了一種改進的孤島檢測方法，其中根據采集到的系統電壓，裝置電流超過運行范圍持續時間判定孤島狀態。然而該方法孤島判斷速度無法滿足重要設備持續運行要求，且對指令傳輸延時問題無改進方法。該發明提出的方法不能被用于提高孤網判斷的速度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于PMU的孤島判斷及快速合閘系統及方法，以在發生孤島后，可以提高孤網判斷的速度，減少指令傳輸延時，快速合閘消除孤網狀態，保障系統設備的安全。

本發明的技術方案是：

一種基于PMU的孤島判斷及快速合閘系統，所述系統包括PMU同步測量模塊，控制中心處理單元以及選相合閘裝置，所述PMU同步測量模塊安裝于地區電網與主網之間的聯絡變或聯絡線兩側斷路器外線路上，選相合閘裝置安裝于地區電網與主網之間的聯絡變或聯絡線兩側的線路上，PMU同步測量模塊，控制中心處理單元以及選相合閘裝置通過單獨設立的光纖通道進行信息傳遞。

所述方法通過安裝在地區電網和主網之間的聯絡變或聯絡線兩側的PMU同步測量模塊測量得到的電壓相角信號對地區電網狀態進行判斷；若判斷地區電網已進入孤網運行狀態，則啟動防孤島保護，發出合閘指令；選相合閘裝置在接收到合閘指令后結合PMU同步測量模塊采樣得到的電壓電流信息，經過內部邏輯運算處理，選擇合適的時刻把分合閘命令下送到分相控制斷路器的各相合閘線圈，完成合閘；否則，系統將會繼續判斷地區電網狀態。

所述方法具體包括：

（1）、通過PMU同步測量模塊實時監測，將帶有時間標記的電壓電流以及相位運行狀態上傳至控制中心處理單元；

（2）、控制中心處理單元將過去1h內主網和地區電網的同一時刻電壓相位差的平均值，與當前時刻電壓相位差作差；

（3）、若差值超過所預設閾值，則判定進入孤網運行狀態；否則，判定未進入孤網運行狀態，控制中心處理單元繼續處理PMU上傳數據，判斷地區電網狀態；

（4）、對于判斷處于孤島運行的地區電網，向對應的選相合閘裝置發出合閘指令。

選相合閘裝置在收到合閘指令后，通過PMU獲取地區電網和主網的電壓電流信息，并進行邏輯運算，計算兩側各相電壓差值最小時刻，在該時刻將分相合閘命令分別下送至各相合閘線圈，控制斷路器各相分別合閘。