一种断路器快速保护控制系统及其方法与流程

本发明涉及断路器快速保护控制系统，特别涉及一种断路器快速保护控制系统及其方法。

背景技术：

1、例如公开号为cn114006357a，名称为一种断路器快速保护控制系统：断路器快速保护装置根据电流采样的瞬时值幅值或者差分值判断电网发生故障，并向断路器本体汇控系统发送跳闸与合闸指令；断路器本体汇控系统在收到来自断路器快速保护的动作指令后，驱动断路器本体跳闸或合闸；断路器本体汇控系统利用plc采集断路器的近控/远控切换把手位置、合闸位置节点、断路器本体气压/油压；在接收到来自断路器快速保护的跳闸指令后，只有当断路器处于远控、合闸位置且本体气压/油压正常时，plc才向断路器本体发送跳闸或者合闸的驱动信号，最终实现断路器本体的动作。本发明实现了电网故障后快速开关的迅速动作。

2、上述的断路器快速保护控制系统通过各个节点数据的反馈来实现线路的切换，断路器快速保护控制系统只有接收到节点检测的数据在设定的阀值内才能够发出合闸信号，而节点检测的数据在传输时也需要耗费一定的时间，断路器快速保护控制系统接受到数据后也需要一定的时间输出合闸指令，所以断路器快速保护控制系统并不能在最短的时间内进行合闸，也不能够根据节点检测的数据来预测合闸时间，因此，本技术提供了一种断路器快速保护控制系统及其方法来满足需求。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种断路器快速保护控制系统及其方法，可有效解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种断路器快速保护控制系统，包括：

3、数据采样终端，配置有多个分布在母线路中采集点a，采集点a采集母线路配电设备中的电流值i、电压值v和温度t，数据采样终端基于多个采集点a采集的电流值i和电压值v计算母线路中的功率因数pf和频率f；

4、逻辑切换数据库，用于存储断路器快速保护控制系统中断路切换的数据；

5、中心控制系统，接收数据采样终端传输的数据，并配置逻辑处理模型对数据采样终端传输的数值与设定的阀值进行比对，当母线路中的电流值i、电压值v和温度t能够达到正常合闸的状态时，中心控制系统将输出合闸指令，当母线路中的电流值i、电压值v和温度t各项数值高于设定阈值无法满足正常切换状态时，逻辑处理模型调取逻辑切换数据库中的往期合闸的数值进行比对推算最短的合闸时间；

6、切换执行模块，切换执行模块接收中心控制系统发出的切换指令信号，根据指令在快速切换、同期切换、残压切换和长延时切换模式中找出与指令对应的切换模式进行切换。

7、其中，所述逻辑处理模型包括短时计算模块、数据比对分析模块和逻辑处理模块；

8、短时计算模块，基于数据采样终端传输的数据生成残压百分比ud和短路时间s折线图，其中短路时间s为横坐标，残压百分比ud为纵坐标，且残压百分比ud和短路时间s折线图中的各点值表示为(s1，ud1)，(s2，ud2)，...，(sn，udn)；

9、数据比对分析模块，用于接收短时计算模块生成的折线图数据并与逻辑切换数据库中往期的切换数据比对；

10、逻辑处理模块，接收数据比对分析模块生成的比对数据，根据线路中残压的下降情况与数据比对分析模块生成的数据推理最短的合闸时间。

11、其中，所述短时计算模块计算母线路中的残压百分比ud并生成折线图数据，电阻值r、功率损耗p和残压百分比ud的计算公式如下：

12、ud＝{v*e^(-t/(l/r))}*100％；

13、r＝v/i；

14、p＝vti；

15、其中，i为电流值，v为电压值，r为电阻值，p为功率损耗，s为短路时间，e为欧拉常数，^符号表示指数运算，l为感性元件的感值。

16、其中，所述数据比对分析模块根据短时计算模块中生成的残压百分比ud和短路时间s折线图上的各点值，计算残压百分比ud与短路时间s之间的线段曲率c，具体公式如下：

17、

18、其中，s1为初始母线路短路时间，s2为母线路短路时数据采样终端第一次传输数据的时间；ud1为第一次母线路短路时数据采样终端所计算的残压百分比，ud2为第二次母线路短路时数据采样终端所计算的残压百分比；

19、数据比对分析模块基于线段曲率c与逻辑切换数据库中的往期数值进行比对，分析出多个往期的线段曲率c并将分析数据输送到逻辑处理模块中。

20、其中，所述逻辑处理模块接收数据比对分析模块传输的多个往期线段曲率c数据，然后对往期线段曲率c数据进行排序取中间的往期线段曲率c；

21、根据选择的往期线段曲率c中提取残压百分比ud在40％时对应的短路时间s值，然后选出对应的时间s加上误差值10～20s便是预测最短的合闸时间。

22、其中，所述逻辑处理模块计算最短的合闸时间数值后，根据选中的往期线段曲率c中时间所对应的温度t是否在设定阈值范围中，当温度t高于设定阈值时则增加延时合闸时间；

23、根据增加延时合闸后的时间重新与选中的往期线段曲率c中时间所对应的温度t是否在设定阈值范围中，如温度t不在设定阈值范围中则重复增加延时合闸时间与往期线段曲率c中时间所对应的温度t比对，直至温度t在设定阈值范围中，然后逻辑处理模块将最终预测的合闸时间反馈给中心控制系统。

24、其中，所述增加延时合闸时间每次增加10～20s。

25、其中，所述逻辑处理模型将数据比对分析模块和短时计算模块所分析的数据存储到逻辑切换数据库。

26、本发明还提供了一种断路器快速保护控制系统的运行方法，具体包括以下步骤：

27、s1、主线路发生故障时断路器快速保护控制系统快速切断，切断后数据采样终端将母线路中的电流值i、电压值v和温度t传输到中心控制系统中，中心控制系统初步分析数据判断母线路与备用线路之间能否正常切换；

28、s2、根据中心控制系统中制定的切换方式分为快速切换、同期切换、残压切换和长延时切换，当线路能够正常切换时则采用快速切换，当快速切换失败时中心控制系统立刻投入同期切换，当同期切换失败后则采用残压切换；

29、s3、采用残压切换时，逻辑处理模块则根据母线路中的电流值i、电压值v和温度t的数值提前计算出最短的合闸残压切换时间，当逻辑处理模块所计算的切换时间在长延时切换的时间内，中心控制系统则将残压切换模式更改为长延时切换输入到切换执行模块中进行切换。

30、综上，本发明的技术效果和优点：

31、1、本发明通过计算线段曲率c和选择往期线段曲率c中提取残压百分比ud在40％时对应的短路时间s值，可以预测出最短的合闸时间，这种预测方法可以在短路事件发生后，通过分析历史数据和计算得到的曲率值，来估计合闸的最佳时机；

32、2、本发明中当通过计算得到了初步的合闸时间后，结合温度t再次预测可以更加精确地确定最终的合闸时间，考虑了温度对电力系统运行的影响，以确保在安全温度范围内进行合闸操作；

33、通过数据比对分析模块计算得到的线段曲率c和逻辑处理模块选择的往期线段曲率c，可以预测出初步的合闸时间，根据选中的往期线段曲率c中时间所对应的温度t，判断其是否在设定的阈值范围内，如果温度t高于设定阈值，则需要进行进一步的预测；

34、在初步预测的合闸时间基础上，增加一定的延时时间，这个延时时间可以根据温度的高低来确定，温度越高延时时间越长，根据增加延时后的时间，再次进行合闸时间的预测，这次预测考虑了温度t的影响，因此可以更加准确地确定最终的合闸时间。