本发明涉及继电保护，具体涉及一种基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法及装置。
背景技术：
1、随着新型电力系统建设的推进，分布式电源大量接入配电网，对传统的备自投功能产生了极大的影响。变电站110kv或10kv母线失电情况下，备自投应动作，投入备用电源恢复供电。备自投启动条件为运行母线无压，但大规模分布式点入接入后，当系统电源因故障跳开，而分布式光伏未及时脱网，分布式电源的电压支撑作用可能导致无压条件不满足，从而导致备自投因不满足无压条件无法启动，进而导致拒动。若等到分布式电源主动脱网后，备自投启动，此时动作延时将大大延长，且会引起分布式电源的大规模脱网。
2、另外，若分布式电源所支撑的母线电压逐渐下降至无压门槛以下，备自投动作合闸，可能导致非同期合闸，引起冲击性电流，一方面对分布式电源的安全造成影响，另一方面也可能导致后加速保护动作，导致合闸后再次跳开，影响合闸成功率。
3、针对备自投的启动，现有部分技术采用联跳分布式电源的方式解决备自投无法启动的问题，比如公布号为cn115483710a的专利申请文献中提出了一种分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法，即是在故障发生保护动作后，联跳分布式电源，为备自投创造无压条件。这种方式存在的问题在于：(1)无法实现分布式电源友好接入，会导致分布式电源大规模脱网，合闸后需要重新并网，不利于分布式电源的消纳；(2)联跳方法主要适用于集中并网的分布式电源，但随着分布式电源渗透率越来越高，大量分布式电源广泛分布式在配电网支路中，对于配电网大量的分布式电源，难以实现联跳，可行性不足。
4、针对备自投的同期合闸，现有技术的合闸条件主要是判断电压差或者相位差，然而实际影响分布式电源或者保护的，是冲击电流的大小，所以这种方法对于非同期合闸问题的解决不彻底；而且现有的这些重合闸同期等方法只能适用于电压不变化的场景，无法适应分布式电源侧电压变化的场景。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题在于如何提高合闸成功率。
2、本发明通过以下技术手段解决上述技术问题的：
3、本发明提出了一种基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，所述方法包括：
4、采集变电站的运行数据，所述运行数据包括系统侧电压、母线电压、主变低压侧电流、主变保护的动作信号以及线路保护的动作信号；
5、根据所述运行数据，对母线孤岛运行状态进行识别；
6、在确定母线处于孤岛运行状态时，计算系统侧与孤岛系统合闸时，分布式电源冲击电流和备用电源冲击电流；
7、基于所述分布式电源冲击电流和所述备用电源冲击电流，控制备自投进行同期合闸。
8、进一步地，所述根据所述运行数据，对母线孤岛运行状态进行识别，包括：
9、根据所述运行数据，在满足设定条件时，确定母线处于孤岛运行状态；
10、其中，所述设定条件包括：
11、在基于所述母线电压和所述主变低压侧电流，判断母线无压且主变低压侧开关无流时，确定母线处于孤岛运行状态，并启动备自投；
12、或，接收到保护动作信号且保护对应开关跳开、无流后，且母线电压异常，则确定母线处于孤岛运行状态，启动备自投。
13、或，接收到保护动作信号且保护对应的开关跳开前，主变低压侧电流满足弱侧故障条件，并且在保护对应的开关跳开后，主变低压侧变为无流，则确定母线处于孤岛运行状态，启动备自投；
14、或，主变低压侧电流的相位突变后，电流方向指向变压器，满足弱侧故障条件，且母线电压异常，则当主变低压侧无流后确定母线处于孤岛运行状态，启动备自投。
15、进一步地，所述母线电压异常的判别条件为：
16、u<uset1或u>uset2
17、或，
18、f<fset1或f>fset2
19、或，
20、df/dt>fδset
21、式中，u表示母线电压，f表示频率，uset1、uset2分别表示电压门槛值且uset1<uset2，fset1、fset2分别表示功率门槛值且fset1<fset2，fδset表示频率变化率门槛值。
22、进一步地，所述弱侧故障条件具体为：
23、
24、式中，为t1时刻电流幅值变化率，为t2时刻电流幅值变化率，it3为t3时刻电流值，k1为限流系数，in为额定电流，*为乘号。
25、进一步地，所述在确定母线处于孤岛运行状态时，计算系统侧与孤岛系统合闸时，分布式电源冲击电流和备用电源冲击电流，包括：
26、计算当前运行状态下，工作电源所在区域的等效负荷阻抗以及分布式电源至并网母线的等效阻抗；
27、计算经过t0时间后的系统侧电压和孤岛系统侧电压，并得到经过t0时间后的系统侧与孤岛系统侧的电压差；
28、基于所述系统侧与孤岛系统侧的电压差、分布式电源至并网母线的等效阻抗以及工作电源所在区域的等效负荷阻抗，计算分布式电源冲击电流和备用电源冲击电流。
29、进一步地，所述计算当前运行状态下，工作电源所在区域的等效负荷阻抗以及分布式电源至并网母线的等效阻抗，包括：
30、根据变电站正常运行时的等效电路图，计算工作电源所在区域的等效负荷阻抗和分布式电源至并网母线的等效阻抗分别为：
31、
32、
33、式中，zload为工作电源所在区域的等效负荷阻抗，zd为分布式电源至并网母线的等效阻抗，um为母线侧电压，isys为工作电源电流，idg为分布式电源线路的电流。
34、进一步地，所述计算经过t0时间后的系统侧电压和孤岛系统侧电压，并得到经过t0时间后的系统侧与孤岛系统侧的电压差，包括：
35、计算经过t0时间后的系统侧电压和孤岛系统侧电压为：
36、
37、
38、式中，为经过t0时间后的系统侧电压，为经过t0时间后的孤岛系统侧电压，为系统侧电压，为孤岛系统的电压，为经过t0时间后的孤岛系统侧电压相位的变化值，t为工频周期，j为虚数单位。
39、进一步地，所述基于所述系统侧与孤岛系统侧的电压差、分布式电源至并网母线的等效阻抗以及工作电源所在区域的等效负荷阻抗，计算分布式电源冲击电流和备用电源冲击电流，包括：
40、基于所述系统侧与孤岛系统侧的电压差以及分布式电源至并网母线的等效阻抗，计算分布式电源冲击电流为：
41、
42、式中，为经过t0时间后合闸时分布式电源冲击电流，为系统侧与孤岛系统侧的电压差，zd为分布式电源至并网母线的等效阻抗；
43、基于所述系统侧与孤岛系统侧的电压差、工作电源所在区域的等效负荷阻抗以及所述分布式电源冲击电流，计算备用电源冲击电流为：
44、
45、式中，为经过t0时间后合闸时备用电源冲击电流，为经过t0时间后的系统侧电压，zload为工作电源所在区域的等效负荷阻抗。
46、进一步地，所述基于所述分布式电源冲击电流和所述备用电源冲击电流，控制备自投进行同期合闸，包括：
47、当判定idg_t0＜k*in_dg且时，判定满足同期条件，控制备自投进行同期合闸，其中，为分布式电源冲击电流，为备用电源冲击电流，in_dg为分布式电源的额定电流，iset为备用电源后过流加速保护定值，t0为断路器从接收合闸命令到合闸完成的时间，k为分布式电源过流系数。
48、此外，一种基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸装置，所述装置包括：
49、采集模块，用于采集变电站的运行数据，所述运行数据包括系统侧电压、母线电压、主变低压侧电流、主变保护的动作信号以及线路保护的动作信号；
50、孤岛状态识别模块，用于根据所述运行数据，对母线孤岛运行状态进行识别；
51、冲击电流计算模块，用于在确定母线处于孤岛运行状态时，计算系统侧与孤岛系统合闸时，分布式电源冲击电流和备用电源冲击电流；
52、合闸控制模块，用于基于所述分布式电源冲击电流和所述备用电源冲击电流，控制备自投进行同期合闸。
53、本发明的优点在于：
54、(1)本发明在确定母线处于孤岛运行状态时，计算出系统侧与孤岛系统合闸时，分布式电源冲击电流和备用电源冲击电流，并将冲击电流作为备自投进行同期合闸的判据，与传统的合闸条件主要是判断电压差或者相位差相比，本发明不要求分布式电源脱网，可以将合闸时的冲击电流控制在安全范围内，并且小于后加速保护的动作定值，这样在合闸的时候冲击电流很小，不影响分布式电源，也不会导致后加速动作，也就不会导致合闸后再跳开，从而提高了合闸成功率。
55、(2)本发明通过预测分布式电源侧的电压变化情况，从而确定合闸时刻的冲击电流，能够适应分布式电源侧电压变化的场景。
56、(3)本发明中，备自投启动条件在传统无压基础上增加了电压异常、动作信号、弱侧故障特征等其他判据，可以在不满足无压条件的情况下，准确识别母线孤岛状态，进而快速启动备自投，避免分布式电源电压支撑作用导致备自投无法启动。
57、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.一种基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述根据所述运行数据，对母线孤岛运行状态进行识别，包括：
3.如权利要求1所述的基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述母线电压异常的判别条件为：
4.如权利要求1所述的基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述弱侧故障条件具体为：
5.如权利要求1所述的基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述在确定母线处于孤岛运行状态时，计算系统侧与孤岛系统合闸时，分布式电源冲击电流和备用电源冲击电流，包括：
6.如权利要求5所述的基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述计算当前运行状态下，工作电源所在区域的等效负荷阻抗以及分布式电源至并网母线的等效阻抗，包括：
7.如权利要求5所述的基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述计算经过t0时间后的系统侧电压和孤岛系统侧电压，并得到经过t0时间后的系统侧与孤岛系统侧的电压差，包括：
8.如权利要求5所述的基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述基于所述系统侧与孤岛系统侧的电压差、分布式电源至并网母线的等效阻抗以及工作电源所在区域的等效负荷阻抗，计算分布式电源冲击电流和备用电源冲击电流，包括：
9.如权利要求5所述的基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸方法，其特征在于，所述基于所述分布式电源冲击电流和所述备用电源冲击电流，控制备自投进行同期合闸，包括：
10.一种基于母线孤岛检测的备用电源自投同期合闸装置，其特征在于，所述装置包括：
