摘要：测控装置准同期功能是电力系统变电站综合自动化系统的重要功能，非同期合闸将对系统造成严重危害。本文通过对电压矢量差和电压幅值/相角差分离，这两类主流测控装置准同期软件算法的分析，讨论测控装置准同期功能在现场实施时的参数设置注意事项。
关键词：测控装置 准同期 算法 参数
一.前言
测控装置作为变电站综合自动化系统的重要组成部分，主要用于变电站间隔层设备的控制、测量、信号、通信、故障记录等。其内部的准同期功能是电力系统变电站综合自动化系统的重要功能，避免非同期合闸将对系统造成的严重危害。
同期检测功能通过测控装置内部的软件准同期功能实现。由测控装置根据同期合闸命令，向准同期软件发出同期请求命令，实现实时断路器同期检定。目前，国内外准同期软件算法主要分为两大类，一类是国外主流测控装置采用的电压矢量差算法，一类是国产主流测控装置采用的电压幅值/相角差分离算法。
二.原理分析
2.1 电压量的表示方法
电压量实际是一个相量，包含幅值和相角，通常可以表示为：
其中，|U|为电压幅值（有效值），δ为电压相角。
2.2电压矢量差算法
电压矢量差算法（下面简称矢量差算法）就是采用电压相量相减的算法获得电压差
。
具体算法为：
这里，
表示线路电压相量，
表示母线电压相量。
在滑差满足同期条件的情况下，矢量差算法的准同期区域是以参考电压相量
为中心，以电压差
为半径的圆，如图1所示的灰色区域中。图中，因为准同期与
相切，所以
、
和
构成一个直角三角形。如果设同期相位差条件
，可以计算出同期电压差条件
。那么，同时满足相位差和电压差条件的区域就在图1所示的灰色区域内，圆圈为电压条件的临界点，其中的两个切线点位电压差和相位差条件的临界点。
图1 矢量电压差算法的准同期区域
2.3电压幅值/相角差分离算法
电压幅值差和相位差分离的算法（下面简称分离算法），即用电压有效值直接进行算数相减，获得
；用相角直接相减，获得相位差
。用算式表示为：
按照该算法，如果电压差条件为20%额定电压，相位差条件
，则准同期区域为一个扇形区，如图2所示的网格区。
图2 电压幅值/相角差分离算法的准同期区域
三.两种算法差异分析
假设同期相位差条件
，同期电压差条件
，并且滑差已满足同期条件。按照分离算法，图1中的
是满足同期要求的，因为
但是，用矢量差算法，由于
此时电压差
，不能满足电压差条件，因而也就不满足同期条件。只有角差继续减小，使得计算出的
，方认为满足同期条件，如图3所示。此时，
为
，已经远小于角差条件
，当然也肯定满足设定的同期条件。
图3 满足电压差条件的矢量电压差算法的准同期区域
可见，在矢量差的同期算法中，电压差和角差是有关联的，整定一个之后，另一个就随之而定。如果电压差和角差都整定，则实际的同期圆为二者中半径较小的那一个。
例如，我们将图1、图3放在一起比较，就会发现，即使我们整定了角差条件为
，同期电压差条件为
，实际上的准同期区域为图4中的灰色区域，即
的周期圆。
图4矢量电压差算法的实际准同期区域
如果我们将图2和图3放在一起比较，就会发现，采用矢量差算法的准同期圆在分离算法的准同期扇形区内，如图5所示。
四.结论
通过原理分析，我们发现，在矢量差算法中，电压差和角差是有关联的，整定一个之后，另一个也就随之确定。而在电压幅值/相角差分离算法中，这两者完全独立，互无影响。因此，这两类准同期算法在应用中，对
同期参数的整定也有所区别。
由于电力系统调度规程对合环操作的相关规定中，对两个系统同期并列时的电压差、角差和频差是单独定义的，因此对于使用矢量差算法的装置而言，在参数整定时需要考虑电压差和角差关联后合闸范围变小的问题，而分离算法则不需要考虑。
图5准同期区域比较
参考文献：
[1]农荣贵.变电站测控装置同期功能调试和运用的探讨[J].沿海企业与科技.2011（10）：81-83
[2]陈利.发电厂及变电所二次回路.中国电力出版社.2007年8月。
论文作者:胡旭东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/17
标签：同期论文; 电压论文; 算法论文; 矢量论文; 条件论文; 相角论文; 相位差论文; 《基层建设》2019年第13期论文;