[发明专利]一种差动电流时差修正方法、装置及差动保护方法、装置

说明书

本发明涉及一种差动电流时差修正方法、装置及差动保护方法、装置，修正方法包括：若保护的启动判据被触发，获取线路各端检测装置检测到故障波波头的时刻；计算线路各端检测装置检测到故障波波头的时刻所对应的差动电流向量；根据各端线路长度，计算各端检测装置检测到故障波波头的时刻的修正量；根据各端检测装置检测到故障波波头的时刻的修正量对所对应的差动电流向量的相角进行修正。本发明根据各端线路长度计算各端检测装置检测到故障波波头的时刻的修正量，利用该修正量对各端检测装置检测到故障波波头时刻所对应的差动电流向量进行修正，充分考虑了故障波在线路中的传输时差对数据同步的影响，有效提高了差动保护动作的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种差动电流时差修正方法、装置及差动保护方法、装置，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

考虑到配电网的拓扑复杂性远超主网，其对数据同步性的要求比双端差动保护更高，只要有任意一端同步相量出现超过算法承受能力的时标误差，都将导致保护的闭锁甚至误动。虽然保护智能中心架构构建了支持多点同步的高速通信网络，但是考虑到所辖范围内需处理的海量信息，要确保进行比较的各相量均能够符合差动保护的要求是一项非常大的挑战。

现行光纤差动同步方案主要分为乒乓对时、参考相量、同步时钟源3类。其中，乒乓对时类常用的做法包括：采样时刻调整法、时钟同步法、采样数据调整法。乒乓对时类的3种方法基本原理相同，均假设线路两侧信息的传输延时t_d相等，传输过程如图1所示。在图1中，t_m为对侧数据接收时刻与下一个发送时间点的时间间隔。采样时刻调整法和时钟同步法通过设定“主端”和“从端”，令“从端”采样时刻自动跟随“主端”。首先计算出信息传输的延时，并进一步求出“从端”采样时刻需要调整的大小。时钟同步法利用内部晶振设置一个虚拟时钟，两侧均在相同的时间进行采样；通过带时标的通信报文计算出“从端”时钟与“主端”时钟的差异，通过调整这个差异调整采样时刻。差动计算时这2种方法接收到的数据无需进行移相处理，能够直接在本地的缓冲区找到对应的数据，暂态特性较好。

采样数据调整法在计算出传输延时后，把接收到的数据或本侧数据做一个微小的移相(小于采样间隔对应的工频相位)来完成同步。常用的移相方法包括采样值插值法、采样值移相法和相量移相法。采样数据调整法通信过程简单，无需专门的同步命令帧，在通信信息中加入“响应延时”时间即可实时计算出移相角度。当通道延时变化时采样数据调整法可及时修改移相角度，保证差动计算的精度。保护装置无需调整采样时刻，因而不用担心采样间隔的变化对后备保护的影响。

参考相量类同步方案利用线路参数，通过本侧电量计算出对侧电量的相位；然后把接收到的对侧电量与之相比较，根据这2个量相位的差别，调整接收到的电流数据相位，从而达到采样数据同步的效果。该方法不受光纤通道的影响，且无需借助其他同步设备，线路物理模型准确时计算误差很小。

同步时钟源类同步方案利用高精度时钟源，在线路两端均给每帧信息置本帧数据采样时刻的绝对时标，并控制两侧采样时刻在同一绝对时间。保护装置根据两侧时标的差异完成数据同步。该方式不受通道传输延时影响，同步算法简单可靠。当前，全球定位系统(GPS)授时时钟源价格低廉，且在广域范围内时钟精度偏差小于2μs，对于线路差动保护而言精度已经远超期望。随着中国卫星事业的发展，在广域范围内使用国内授时时钟源作为光纤差动同步也将成为可能。但这种方式要在广域的保护智能中心予以实施，尚存诸多技术瓶颈有待突破。

光纤自愈环网是指当通信异常时能自动寻找到新的通信链路的网络，光纤自愈环网能够自动、快速地修复通信网络故障，保障通信的可靠性，在电力系统中得到了越来越多的应用。以光纤自愈环网为例，根据自愈环网结构的特征，在正常或异常情况下均有可能使得数据来往的路由不同。因此，线路两侧数据传输延时相等的假设就不能得到保证。乒乓对时类同步方案将因两侧传输延时的不等，引发一个固有同步误差。这个误差将会降低差动保护的动作特性，甚至会导致区外故障时差动保护误动。根据电力系统中投运的乒乓对时方案运行经验，这种对时方法的误差会达到1ms的级别，其同步角度误差Δθ为：