[发明专利]一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法，系统包括PMU同步测量模块，控制中心处理单元以及选相合闸装置，PMU同步测量模块安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧断路器外线路上，选相合闸装置安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧的线路上；通过PMU同步测量模块测量得到的电压相角信号对地区电网状态进行判断；若判断地区电网已进入孤网运行状态则启动防孤岛保护，发出合闸指令；选相合闸装置选择合适的时刻把分合闸命令下送到分相控制断路器的各相合闸线圈，完成合闸；否则系统将会继续判断地区电网状态；有效提高了恢复电网连通性概率，并减少成功并网合闸所需要的时间。

技术领域

本发明属于智能电网技术领域，尤其涉及一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法。

背景技术

随着新型电力系统的建设，能源供给侧机构性改革，电网中分布式电源比例升高，当分布式能源与系统联系较弱，当地区电网与主网的联络线或联络变跳闸后，地区电网进入孤网运行，形成电气上的孤岛。形成孤岛后，孤岛内功率不平衡，导致电压和频率波动，很难保持稳定运行，甚至可能在短时间内迅速崩溃。

在出现因故障导致区域孤网后，首先应尝试快速回复孤网的并网，由于电动机等设备若电压低于0.8倍额定电压，持续时间过长则会被欠压保护断开，风电和光伏的PCS设备的事故穿越能力也交叉，可能在极短时间内脱网，因此为了保证重要设备的持续运行和系统设备的安全，以及在合闸时减小对系统的冲击。系统具有快速孤网状态检测能力，且指令传输延时少，并要求合闸对系统冲击小。

经对现有的技术文献检索后发现，于洋，何师，张海涛，翁海清，鲁挺在发明专利《一种快速孤岛检测方法》中提出了“一种快速孤岛检测方法”。该发明提出了一种改进的孤岛检测方法，其中根据采集到的系统电压，装置电流超过运行范围持续时间判定孤岛状态。然而该方法孤岛判断速度无法满足重要设备持续运行要求，且对指令传输延时问题无改进方法。该发明提出的方法不能被用于提高孤网判断的速度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统及方法，以在发生孤岛后，可以提高孤网判断的速度，减少指令传输延时，快速合闸消除孤网状态，保障系统设备的安全。

本发明的技术方案是：

一种基于PMU的孤岛判断及快速合闸系统，所述系统包括PMU同步测量模块，控制中心处理单元以及选相合闸装置，所述PMU同步测量模块安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧断路器外线路上，选相合闸装置安装于地区电网与主网之间的联络变或联络线两侧的线路上，PMU同步测量模块，控制中心处理单元以及选相合闸装置通过单独设立的光纤通道进行信息传递。

所述方法通过安装在地区电网和主网之间的联络变或联络线两侧的PMU同步测量模块测量得到的电压相角信号对地区电网状态进行判断；若判断地区电网已进入孤网运行状态，则启动防孤岛保护，发出合闸指令；选相合闸装置在接收到合闸指令后结合PMU同步测量模块采样得到的电压电流信息，经过内部逻辑运算处理，选择合适的时刻把分合闸命令下送到分相控制断路器的各相合闸线圈，完成合闸；否则，系统将会继续判断地区电网状态。

所述方法具体包括：

（1）、通过PMU同步测量模块实时监测，将带有时间标记的电压电流以及相位运行状态上传至控制中心处理单元；

（2）、控制中心处理单元将过去1h内主网和地区电网的同一时刻电压相位差的平均值，与当前时刻电压相位差作差；

（3）、若差值超过所预设阈值，则判定进入孤网运行状态；否则，判定未进入孤网运行状态，控制中心处理单元继续处理PMU上传数据，判断地区电网状态；

（4）、对于判断处于孤岛运行的地区电网，向对应的选相合闸装置发出合闸指令。

选相合闸装置在收到合闸指令后，通过PMU获取地区电网和主网的电压电流信息，并进行逻辑运算，计算两侧各相电压差值最小时刻，在该时刻将分相合闸命令分别下送至各相合闸线圈，控制断路器各相分别合闸。