一種基于功率平衡的牽引變電所二次測量異常檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電力自動化技術領域，尤其涉及一種基于功率平衡的牽引變電所二次 測量系統異常檢測方法。
【背景技術】
[0002] 在鐵道電氣化電力系統的變電所中，各間隔安裝有保護及測控設備，實現對變電 所中一次設備的運行狀態進行監視、測量、控制和保護。這些二次設備及其相互連接的電氣 回路正常時，才能達到對一次設備運行狀態正確的監視、測量、控制和保護。
[0003] 目前變電所(站）二次系統各間隔的保護測控裝置的測量電壓、電流輸入線路均采 用實回電纜（電力系統數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行各測量值的計算；由于二次系統回路復雜，二次接線多，當某一 間隔的接線發生異常或斷線時，保護及測量設備便不能正確保護及測量對應間隔的一次設 備。特別是當測量回路發生電流互感器、電壓互感器二次異常時，系統測量的結果出現很大 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行監視的設備及裝置。
[0005] 現有技術中的不足：在各電壓等級的牽引變電所中，牽引變壓器及進出線的間隔 接線存在某個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 據采集系統出現異常的問題，測控裝置自身并不能夠正確判別出異常，自診斷系統僅包含 測控裝置元件故障，不能判斷影響系統的原因，導致事故查找困難，影響正常安全運行。
【發明內容】
[0006] 本發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異常檢測方 法，并應用于測控裝置中，當二次測量系統某一間隔電流或電壓輸入量發生異常時，及時報 警，便于運行維護人員檢修。
[0007] 本發明為達到上述技術目的，采取的技術方案是：一種基于功率平衡的牽引變電 所二次測量系統異常檢測方法， I、有功功率平衡 將變電所的母線作為參考點，在不考慮損耗及計算誤差的情況下，變壓器低壓側流入 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、有功功率計算 每個間隔的有功功率P按下式計算 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個采樣點的瞬時值。N為每周波采樣點數。
[0010] III、有功功率變化量 第i個間隔的有功功率變化量計算。
[0011] APi (T) = Pi(T) - Pi(T-Ts) (3) 式中：Λ Pi (T)為當前時刻計算出的有功功率變化量；Pi (T)為當前時刻計算出的 有功功率；Pi(T-Ts)為相對當前T時刻之前Ts時刻計算的有功功率。Ts = 40ms。
[0012] 正常時，不考慮計算誤差條件下APi (T) =0。
[0013] 當該間隔的二次輸入出現異常時，Λ Pi (T)將會發生突變。
[0014] IV、異常間隔判斷 正常運行時，采集變電站主變壓器低壓側、各饋出線、母聯間隔的電壓、電流。
[0015] 規定電流參考正方向為母線指向線路，母聯的參考正方向為I段指向II段為母聯 的電流的正方向。各間隔按式（2)計算有功功率。
[0016] 1)設定有η個饋出線間隔，Pi. out為第i個有功功率流出母線間隔。
2) 變壓器低壓側Pd. in、母聯間隔Pm. in為有功功率流入母線間隔。
[0018] Σ Pin = Pb. in + Pm. in (5) 3) 有功功率差值計算
4) 各間隔正常時，有功平衡率 (Δ P /Σρ?η ) * 100% 〈 Κ% (7) 5) 間隔異常時 式（7)不滿足，按式（3)進行各間隔有功變化量計算。
[0019] 當某一間隔式（8)、（9)、（10)同時滿足，其它間隔滿足式（11)時，判定同時滿足 式（8)、（9)、（10)的間隔出現異常。
[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la、lb、Ic為輸入間隔的三相電流，In為額定電流。
[0021] V、當判定某一間隔異常后，啟動延時Tt，在延時時間Tt內，式（7)均不滿足，則發 間隔異常報警信息。
[0022] VI、參數設置 本發明中，上述判別式中的參數為α、β、Κ、Tt為整定參數，根據實際應用整定。
[0023] 流出母線間隔數η彡15。
[0024] 1)不平衡率系數Κ，取Κ=2。
[0025] 2)異常系數 α，取 α =〇· 05-0. 1。
[0026] 3 )正常系數 β，取 β =0· 005-0. 01。
[0027] 4)延時時間 Tt，可取 Tt = 10-30s。
[0028] 本發明的有益效果在于：1，判據能夠正確區分系統正常及異常運行。2,在系統出 現異常的情況下，能進一步能夠正確判斷出現異常的間隔。3,本發明提供的方法簡單、可 靠。4,本發明提供的方法適用于常規電流互感器、電子式互感器或兩種互感器混合應用。
【附圖說明】
[0029] 圖1為具體實施例1系統接線示意圖。
[0030] 圖2為本發明有功功率判據邏輯圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0032] 參照圖1。規定電流參考正方向為母線指向線路，牽引變電所裝設站域保護測控裝 置，各間隔分別裝設合智單元，將采集本單元的采樣數據發送給所域測控裝置，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《變電站通信網絡和系統》的017^ 860.92第 9-2部分的特定通信服務映射（SCSM的）SMV服務。
[0033] 步驟1，所域測控裝置根據系統接線設置，將圖1主接線模式的牽引變電所。母線 上的DL1-DL5為一個組，平衡計算組。
[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)計算母線各間隔有功功率。
[0036] 設各流出間隔的負荷電流、相電壓有效值均分別為In，Un，功率因數為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,系統正常判斷 當各間隔均正常時，由于各間隔的互感器、有功計算值存在誤差，Λ P不為零，滿足 (Δ P /Σρ?η ) * 100%〈 2%〇
[0038] 表明系統正常。
[0039] 步驟5,系統異常判斷 當某一流出間隔電流二次回路任一相斷線時，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] 表明系統異常。啟動各間隔有功功率變化量。
[0042] 步驟6,有功功率變化量計算
滿足本發明的判據，異常間隔異常標志置位。
[0043] 步驟7，在間隔異常標志置位后，啟動延時Tt，在延時時間Tt內，系統有功功率不 平衡滿足I (ΛΡ /Spin ) I * 100% = 9.09 % > 2%，當延時時間滿足時，發間隔異常報 警信息。
[0044] 利用上述方法，當某一間隔數據出現異常時，將不滿足有功功率平衡判據，跟據各 間隔有功功率的變化情況，找出出現異常的間隔。有功不平衡可以反映出測控裝置、互感器 等是否準確可靠，測控裝置的采樣值、AD轉換等的正確性。
[0045] 最后應當說明的是：以上實施例僅用于說明本申請的技術方案而非對其保護范 圍的限制，盡管參照上述實施例對本申請進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應 當理解：本領域技術人員閱讀本申請后依然可對申請的【具體實施方式】進行種種變更、修改 或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請待批的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種基于功率平衡的牽引變電所二次測量系統異常檢測方法，其特征在于：包含數 學模型的建立：即建立有功功率的計算方法、有功功率變化量的計算方法、異常間隔的判斷 方法；首先將變電所二次系統各間隔的保護測控裝置的測量電壓、電流輸入線路采用實回 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， 將采集的數據發送給所域測控裝置，完成全所間隔測控、功率平衡和電量平衡檢測功能； 其中，1)有功功率的計算方法 每個間隔的有功功率P按下式計算式中：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個采樣點的瞬時值，N為每周波采樣點數； 2) 有功功率變化量的計算方法 第i個間隔的有功功率變化量計算； APi(T)=Pi(T) -Pi(T-Ts) 式中：APi(T)為當前時刻計算出的有功功率變化量；Pi(T)為當前時刻計算出的 有功功率；Pi(T-Ts)為相對當前T時刻之前Ts時刻計算的有功功率，Ts= 40ms;基于上 式該間隔的二次輸入出現異常時，APi(T)將會發生突變； 3) 異常間隔的判斷方法 正常運行時，采集變電站主變壓器低壓側、各饋出線、母聯間隔的電壓、電流；規定電流 參考正方向為母線指向線路，母聯的參考正方向為I段指向II段為母聯的電流的正方向； (1)設定有n個饋出線間隔，Pi.out為第i個有功功率流出母線間隔，流出母線間隔數n15 ；(4) 各間隔正常時，有功平衡率 (AP/2pin)|*l〇〇%〈K%，其中K代表不平衡率系數，取K=2;(a) (5) 間隔異常時 式（a)不滿足，當某一間隔式（b)、（c)、（d)同時滿足，其它間隔滿足式（e)時，判定同 時滿足式（b)、（c)、（d)的間隔出現異常； 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la、lb、Ic為輸入間隔的三相電流，In為額定電流；a為異常系數，取a=0. 05-0.1, 3為正常系數，取(6=0. 005-0. 01 ; 延時時間Tt，可取Tt= 10-30s，當判定某一間隔異常后，啟動延時Tt，在延時時間Tt內，式（a)均不滿足，則發間隔異常報警信息。
【專利摘要】本發明屬于電力自動化技術領域，尤其涉及一種基于功率平衡的牽引變電所二次測量系統異常檢測方法。本發明通過對有功功率的變化量進行計算，當某一間隔的二次輸入異常時，有功功率的變化量隨之而改變，改變的規律見說明書中詳細羅列的公式，從而判斷出系統運行是否異常。本發明的有益效果在于：1，判據能夠正確區分系統正常及異常運行。2，在系統出現異常的情況下，能進一步能夠正確判斷出現異常的間隔。3，本發明提供的方法簡單、可靠。4，本發明提供的方法適用于常規電流互感器、電子式互感器或兩種互感器混合應用。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號】CN105044502
【申請號】CN201510389675
【發明人】劉海波, 汪秋賓, 尹磊, 林宗良, 楊悍東, 李春久, 陳紀剛, 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