同期合闸脉冲时刻计算方法、系统、存储介质及设备与流程

本发明涉及合闸脉冲时刻计算，特别是同期合闸脉冲时刻计算方法、系统、存储介质及设备。

背景技术：

1、发电机，调相机和抽水蓄能机组等同步电机启动之后一般都是并入电网运行。由于并网前同步电机和电网侧的电压幅值，相位和频率存在差异，强行并网可能会造成较大的冲击，甚至会损坏一次设备。

2、实际工程中一般采用同期来实现并网功能，其中自动准同期装置为由微机实现的同期装置。自动准同期装置可以在同步电机投入运行之前实测从同期发出合闸命令到断路器合闸的时间，该时间也叫导前时间；在同步电机投入运行之后可以采集同步电机机端电压和电网侧电压，实时计算两个电压的幅值，相位和频率，根据计算结果和实测的导前时间来决定发出断路器合闸命令的时刻，使得同步电机并网时并网开关两侧电压幅值，相位和频率不一致程度在允许范围内，减少并网带来的冲击。

3、现有同期装置电压幅值，相位和频率的计算都涉及傅里叶算法，由于频率一直在变化，而且傅里叶算法需要至少一个周波的数据窗，傅里叶算法计算的电压幅值，相位和频率有较大的累积误差，导致合闸脉冲发出时刻的计算存在一定的误差。合闸脉冲发出时刻的误差导致实际并网时，并网开关两侧电压幅值，相位和频率还是存在一定的不一致，同步电机并网时还是存在一定的冲击风险。

技术实现思路

1、鉴于现有的合闸脉冲发出时刻的计算存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于如何消除傅里叶算法因为频率变化产生的误差。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了同期合闸脉冲时刻计算方法，其包括，设定压差允许值和频差允许值，测试合闸回路动作时间为tn的采样点，并进行加密处理；采集三相电压瞬时值，并计算电压幅值和频率；计算两侧频率差值和电压幅值差值；检查两侧电压幅值差值和频率差值是否满足允许值，并计算合闸时间。

5、作为本发明所述同期合闸脉冲时刻计算方法的一种优选方案，其中：设采样后两侧三相电压的当前点数据为x(k,n)，其中，k取1，2，3分别代表其中一侧的a相，b相和c相，k取4，5，6分别代表另外一侧的a相，b相和c相，n为采样点计数；对于每一个k值，计算y(k,n)：

6、y(k,n)=[x(k,n)-x(k,n-1)]/ts，

7、其中，y(k,n)为x(k,n)的一点差分值，ts为采样周期，n为第n个采样点。

8、作为本发明所述同期合闸脉冲时刻计算方法的一种优选方案，其中：所述测试合闸回路动作时间为tn个采样点包括以下步骤：

9、，

10、，

11、其中，和分别为第n个采样点的两侧电压的有效值；

12、，

13、，

14、其中，和分别为第n个采样点的两侧频率值；

15、对于每一个k值：当x(k,n)>0且x(k,n-1)<0时，记z(k)=n；其中，z(k)为第k个模拟量的过零点对应的采样点计数；如果k>3，n1=z(k-3),n2=z(k)；否则n1=z(k),n2=z(k+3)，计算：

16、，

17、其中，为两侧电压相位差对应的采样点数目；n1为第k个电压过零时的采样点计数，n2为第k个电压对应的另一侧电压过零时的采样点计数；当|u1(n)-u2(n)|<且|f1(n)- f2(n)|<时，在检测到相位差dn个采样点后，延迟tn时间发出合闸脉冲。

18、作为本发明所述同期合闸脉冲时刻计算方法的一种优选方案，其中：所述采集三相电压瞬时值，并计算电压幅值和频率包括：设三相电压瞬时值为：

19、，

20、，

21、，

22、其中，，，为三相电压瞬时值，为电压幅值，为角频率，为频率，为初相角，t为时间；经推导得到电压幅值和频率：

23、，

24、。

25、作为本发明所述同期合闸脉冲时刻计算方法的一种优选方案，其中：所述计算两侧频率差值包括：设两侧对应相的电压分别为：

26、，

27、，

28、，

29、其中，和分别为两侧电压幅值；为的角频率，为的角频率，和分别为和的频率，和分别为和初相角。

30、作为本发明所述同期合闸脉冲时刻计算方法的一种优选方案，其中：所述计算两侧频率差值和电压幅值差值包括以下步骤：设和过零时的时间分别为和，则当过零时，的相位为；设经过时间后，和相位相同，则，则：

31、，

32、当过零时，再过时间，和相位相同，考虑断路器合闸回路动作时间，则经过时间发出合闸命令，断路器合闸时和相位相同；两侧电压幅值差值和频率差值满足要求，且检测到某一侧某一相电压过零时，则按照计算得到的时间发出合闸命令。

33、作为本发明所述同期合闸脉冲时刻计算方法的一种优选方案，其中：所述两侧电压幅值差值和频率差值是否满足允许值的判断包括：所述频率差值的满足要求为：两侧的频率和的差值绝对值满足条件：；所述电压幅值差值的满足要求为：两侧的电压幅值和的差值绝对值满足条件：。

34、第二方面，本发明提供了同期合闸脉冲时刻计算系统，其包括，参数设置模块，用于设定压差允许值和频差允许值，测试合闸回路动作时间为tn的采样点；电压采集与计算模块，用于采集三相电压瞬时值，并计算电压幅值和频率；差值计算模块，用于计算两侧频率差值和电压幅值差值；判断与合闸时间计算模块，用于检查两侧电压幅值差值和频率差值是否满足允许值，并计算合闸时间。

35、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序指令被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的同期合闸脉冲时刻计算方法的步骤。

36、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序指令被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的同期合闸脉冲时刻计算方法的步骤。

37、本发明有益效果为：本发明同期合闸脉冲发出时刻计算方法涉及的电压，频率和电压过零点都是在时域计算，同期合闸脉冲发出时刻计算方法涉及的电压仅用1个采样点即可算出，频率仅用2个采样点即可算出，一个周波内三相电压共有6个过零点，过零点的计算周期仅需1/6周波，整个计算过程仅需要1/6个周波加2个采样点，比傅里叶算法1个周波的数据窗大大减少，而且不存在傅里叶算法因为频率变化产生的误差，提高了同期合闸脉冲发出时刻计算的准确度，减少机组并网时的冲击。

技术特征：

1.同期合闸脉冲时刻计算方法，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的同期合闸脉冲时刻计算方法，其特征在于：设采样后两侧三相电压的当前点数据为x(k,n)，其中，k取1，2，3分别代表其中一侧的a相，b相和c相，k取4，5，6分别代表另外一侧的a相，b相和c相，n为采样点计数；

3.如权利要求2所述的同期合闸脉冲时刻计算方法，其特征在于：所述测试合闸回路动作时间为tn个采样点包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的同期合闸脉冲时刻计算方法，其特征在于：所述采集三相电压瞬时值，并计算电压幅值和频率包括：

5.如权利要求4所述的同期合闸脉冲时刻计算方法，其特征在于：所述计算两侧频率差值包括：

6.如权利要求5所述的同期合闸脉冲时刻计算方法，其特征在于：所述计算两侧频率差值和电压幅值差值包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的同期合闸脉冲时刻计算方法，其特征在于：所述两侧电压幅值差值和频率差值是否满足允许值的判断包括：

8.同期合闸脉冲时刻计算系统，基于权利要求1~7任一所述的同期合闸脉冲时刻计算方法，其特征在于：还包括，

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~7任一所述的同期合闸脉冲时刻计算方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~7任一所述的同期合闸脉冲时刻计算方法的步骤。

技术总结本发明公开了同期合闸脉冲时刻计算方法、系统、存储介质及设备，涉及合闸脉冲时刻计算技术领域。包括设定压差允许值和频差允许值，测试合闸回路动作时间为tn的采样点；采集三相电压瞬时值，并计算电压幅值和频率；计算两侧频率差值和电压幅值差值；检查两侧电压幅值差值和频率差值是否满足允许值，并计算合闸时间。本发明不存在傅里叶算法因为频率变化产生的误差，提高了同期合闸脉冲发出时刻计算的准确度，减少机组并网时的冲击。技术研发人员：郑作伟,王焕凤,沈莹,吴磊,贾向博,谢芬受保护的技术使用者：深圳南瑞科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18