專利名稱：差動保護的自適應(yīng)采樣延遲補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流差動保護在智能化變電站和常規(guī)站應(yīng)用過程中的一種自適應(yīng)采樣延遲補償方法。
背景技術(shù)：
目前變電站內(nèi)大量使用常規(guī)的電磁式電流電壓互感器，通過電纜連接至保護裝置，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，不會有數(shù)據(jù)延遲的現(xiàn)象。隨著智能電網(wǎng)尤其是智能化變電站的蓬勃發(fā)展，電子式互感器的大量應(yīng)用后，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過遠端模塊采集，送給合并單元合并后，通過光纖傳輸至保護裝置。在這個過程中，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過了很多設(shè)備進行加工，也通過各種連接方式進行傳輸，不可避免會有數(shù)據(jù)的延遲。
輸電線路的差動保護的原理為采用輸電線路兩側(cè)電流互感器的電流采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)基爾霍夫定律，進行差動電流計算，正常運行或區(qū)外故障時，電流流過線路，兩側(cè)電流大小相等方向相反；當輸電線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，線路兩側(cè)的電流方向均為流向線路的故障點，方向相同，有很大的差動電流。由于電流的交變特性，差動保護的基本要求是兩側(cè)保護裝置使用和計算的電流量是同步采樣的。目前一般的方法是通過同步技術(shù)保證兩側(cè)保護裝置同步采樣保證差動保護計算數(shù)據(jù)的同步性。如圖I所示當線路一側(cè)采用電子式電流互感器，另一側(cè)采用常規(guī)電磁式電流互感器時，電子式互感器采樣完成的數(shù)據(jù)傳輸至保護裝置的過程中存在大量延遲的中間環(huán)節(jié)(包括遠端模塊的低通、數(shù)據(jù)處理、發(fā)送延時及傳輸延時，合并單元的數(shù)據(jù)接收、處理、發(fā)送延時、采樣值傳輸延時等)，不同的組網(wǎng)方式，采用不同的傳輸規(guī)約導(dǎo)致了采樣延遲的不確定性，而常規(guī)互感器除了傳變角差外沒有別的延遲時間環(huán)節(jié)，正是因為電子式互感器和常規(guī)互感器延時時間的差異，導(dǎo)致了采樣波形的時間差，給差動保護的應(yīng)用帶來了新的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自適應(yīng)的采樣延遲補償方法，使差動保護能夠適應(yīng)線路兩側(cè)電流互感器采樣延遲不一致的情況，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。本發(fā)明技術(shù)方案是一種差動保護的自適應(yīng)采樣延遲補償方法，兩臺線路差動保護裝置安裝于線路兩側(cè)，一側(cè)保護裝置通過電磁式互感器進行采樣，另一側(cè)保護裝置連接到合并單元，通過電子式互感器進行采樣，其特征是和合并單元相連接的一側(cè)保護裝置從合并單元通信報文中獲取合并單元對側(cè)的采樣延時時間，通信鏈路第一次連通后，該側(cè)保護裝置記錄通信幀中的采樣延遲時間，進行保存后作為時差補償?shù)囊罁?jù)，在通信鏈路中斷并重新連通后，將重新對通信幀中的采樣延遲進行校驗，將通信幀中的采樣延遲與原來記錄的數(shù)據(jù)進行比較，若發(fā)現(xiàn)一致，則繼續(xù)認可這個延時恢復(fù)差動保護計算；若發(fā)現(xiàn)不一致，則報警并退出差動保護。保護裝置將本側(cè)的保護裝置確認后的采樣延遲通過縱聯(lián)通道送至對側(cè)保護裝置，兩側(cè)保護裝置均將對側(cè)的采樣延遲與本側(cè)的采樣延遲和縱聯(lián)通道延時結(jié)合在一起進行補償即將本側(cè)或?qū)?cè)的采樣電流經(jīng)過復(fù)氏算法濾波，得到其相量值，然后根據(jù)通道延時和采樣延時計算兩側(cè)電流的相位差，將計算所得的相量進行相量補償，使得兩側(cè)保護裝置進行差動保護計算時，采用的是同一采樣時刻的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是免整定、高可靠性的采樣延時接收方案，首先獲得各側(cè)互感器的采樣延遲，采樣延時時間不需人為整定，省去繁瑣的工作，保護裝置自動從通信報文中接收獲取延時時間，同時保護裝置提供非常完善的校驗機制及嚴格的認可機制，保證了延時的正確性。兩側(cè)保護裝置將對側(cè)的采樣延遲與本側(cè)的采樣延遲和縱聯(lián)通道延時結(jié)合在一起進行智能補償，使得兩側(cè)保護裝置進行差動保護計算時，采用的是同一采樣時刻的數(shù)據(jù)，保證了差動保護采樣計算的同步性和準確性。采用上述技術(shù)方案后，可以使得差動保護靈活適應(yīng)兩側(cè)電子式互感器和電磁式互感器混合使用的各種情況，適應(yīng)各種類型變電站的應(yīng)用。
圖I是本發(fā)明實施方式應(yīng)用的典型接線圖。 圖2電子式互感器和常規(guī)互感器采樣的延時時間圖。圖3未補償情況下電子式互感器和常規(guī)互感器采樣波形相位差示意圖。
具體實施例方式通過圖2所示的電子式互感器和常規(guī)互感器采樣的延時時間圖可以看出，各種類型互感器的采樣延遲特性，電磁式電流互感器采樣延遲非常小，幾乎可以忽略，電子式電流互感器采樣延遲很大，其延時主要由遠端模塊的低通、數(shù)據(jù)處理、發(fā)送延時及傳輸延時，合并單元的數(shù)據(jù)接收、處理、發(fā)送延時、采樣值傳輸延時等組成，不同類型的電子式互感器、不同類型的合并單元、不同的組網(wǎng)方式導(dǎo)致各種應(yīng)用模式下采樣延遲不同。I、采樣延時接收方案
使用電子式互感器采樣的保護裝置，自動從通信報文中獲取采樣延遲時間，免去定值整定的繁瑣工作，通信鏈路第一次連通后，裝置記錄通信幀中的采樣延遲時間，進行保存后作為時差補償?shù)囊罁?jù)，在通信鏈路中斷并重新連通后，將重新對通信幀中的采樣延遲進行校驗，具體為將通信幀中的采樣延遲與原來記錄的數(shù)據(jù)進行比較，若發(fā)現(xiàn)一致，則繼續(xù)認可這個延時；若發(fā)現(xiàn)不一致，則報警并退出差動保護，若鏈路再次中斷后恢復(fù)，且延時與原來一致，認可此延時并恢復(fù)差動保護功能2、時差補償方法
由于兩側(cè)電流互感器采樣延時不同，客觀上造成了采樣波形有相位差異，具體如圖3圖所示。將兩側(cè)的保護裝置確認后的采樣延遲通過縱聯(lián)通道送至對側(cè)保護裝置，兩側(cè)保護裝置將對側(cè)的采樣延遲與本側(cè)的采樣延遲和縱聯(lián)通道延時結(jié)合在一起，通過時間補償相位差異，使得兩側(cè)保護裝置進行差動保護計算時，采用的是同一采樣時刻的數(shù)據(jù)，保證了差動保護采樣計算的同步性和準確性。具體補償方法
將本側(cè)或?qū)?cè)的采樣電流經(jīng)過復(fù)氏算法濾波，得到其向量值，根據(jù)通道延時和采樣延時計算兩側(cè)電流的相位差，根據(jù)公式將延時折算成為向量角度0:
_ h & = ix —
T
其中t為通道延時和采樣延時，單位ms; T是工頻周波，單位ms，對于50Hz的工頻，周波是 20ms，則 T=20。然后將將本側(cè)電流或?qū)?cè)電流進行向量補償。采用此方法后，可以使得差動保護靈活適應(yīng)兩側(cè)電子式互感器和電磁式互感器混合使用的各種情況，包括本側(cè)電子式互感器采樣(IEC61850-9-2或IEC60044-8)，對側(cè)常規(guī) 采樣，兩側(cè)均為電子式互感器采樣，而通訊規(guī)約分別為IEC61850-9-2和IEC60044-8，具體如圖所示。
權(quán)利要求
1.差動保護的自適應(yīng)采樣延遲補償方法，兩臺線路差動保護裝置安裝于線路兩側(cè)，一側(cè)保護裝置通過電磁式互感器進行采樣，另一側(cè)保護裝置連接到合并單元，通過電子式互感器進行采樣，其特征是 和合并單元相連接的一側(cè)保護裝置從合并單元通信報文中獲取合并單元的采樣延時時間，通信鏈路第一次連通后，該側(cè)保護裝置記錄通信幀中的采樣延遲時間，進行保存后作為時差補償?shù)囊罁?jù)，在通信鏈路中斷并重新連通后，將重新對通信幀中的采樣延遲進行校驗，將通信幀中的采樣延遲與原來記錄的數(shù)據(jù)進行比較，若發(fā)現(xiàn)一致，則繼續(xù)認可這個延時；若發(fā)現(xiàn)不一致，則報警并退出差動保護； 保護裝置將本側(cè)確認后的采樣延遲通過縱聯(lián)通道送至對側(cè)保護裝置，兩側(cè)保護裝置均將對側(cè)的采樣延遲與本側(cè)的采樣延遲和縱聯(lián)通道延時結(jié)合在一起進行補償即將本側(cè)或?qū)?cè)的采樣電流通過算法進行濾波，得到其相量值，然后根據(jù)通道延時和采樣延時計算兩側(cè)電流的相位差，將計算所得的相量進行相量補償，使得兩側(cè)保護裝置進行差動保護計算時，采用的是同一采樣時刻的數(shù)據(jù)。
全文摘要
差動保護的自適應(yīng)采樣延遲補償方法，兩臺線路差動保護裝置安裝于線路兩側(cè)，一側(cè)保護裝置通過電磁式互感器進行采樣，另一側(cè)保護裝置連接到合并單元，通過電子式互感器進行采樣，和合并單元相連接的一側(cè)保護裝置從合并單元通信報文中獲取合并單元的采樣延時時間，通信鏈路第一次連通后，該側(cè)保護裝置記錄通信幀中的采樣延遲時間，進行保存后作為時差補償?shù)囊罁?jù)，在通信鏈路中斷并重新連通后，將重新對通信幀中的采樣延遲進行校驗，將通信幀中的采樣延遲與原來記錄的數(shù)據(jù)進行比較，若發(fā)現(xiàn)一致，則繼續(xù)認可這個延時；若發(fā)現(xiàn)不一致，則報警并退出差動保護；本發(fā)明差動保護靈活適應(yīng)兩側(cè)電子式互感器和電磁式互感器混合使用的各種情況，適應(yīng)各種類型變電站。
文檔編號H02H7/26GK102751708SQ201110099509
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者劉東超, 劉革明, 呂航, 張紹純, 文繼鋒, 朱曉彤, 李力, 李園園, 胡紹剛 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 遼寧省電力有限公司