本發(fā)明涉及繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別是一種基于突變量的繼電保護(hù)數(shù)據(jù)同步算法。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，各變電站測(cè)量故障前后各項(xiàng)電氣量數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至保護(hù)裝置進(jìn)行計(jì)算處理，一些保護(hù)裝置需要收集多個(gè)變電站電氣量采樣值數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)和電網(wǎng)穩(wěn)定控制等功能；數(shù)據(jù)在傳送過程中，會(huì)在通訊數(shù)據(jù)鏈路中產(chǎn)生延時(shí)，而因通訊數(shù)據(jù)鏈路不同、路由改變、鏈路堵塞的原因，數(shù)據(jù)的鏈路延時(shí)會(huì)各不相同，所以，在不同測(cè)量點(diǎn)的采樣值數(shù)據(jù)到達(dá)保護(hù)裝置時(shí)，數(shù)據(jù)間會(huì)存在時(shí)間差而失去同步性，對(duì)于電力系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)間有時(shí)間差就等于存在相位差，保護(hù)裝置在計(jì)算故障數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)因此而產(chǎn)生較大誤差，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)和拒動(dòng)。

通常的數(shù)據(jù)同步方法包括北斗或gps衛(wèi)星時(shí)間信號(hào)同步法、通道時(shí)鐘校正法等，這些方法都要假定通道數(shù)據(jù)的鏈路固定且延時(shí)不變，然后確定各數(shù)據(jù)間的固定時(shí)差實(shí)現(xiàn)同步，一旦數(shù)據(jù)鏈路改變或失去同步，就必須重新進(jìn)行同步操作，而如果此時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)裝置將因?yàn)閿?shù)據(jù)失去同步而無法正確計(jì)算故障，勢(shì)必導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于突變量的繼電保護(hù)數(shù)據(jù)同步算法，根據(jù)電力系統(tǒng)短路故障采樣數(shù)據(jù)波形突變特征，計(jì)算出各采樣數(shù)據(jù)的故障突變時(shí)刻，并由此補(bǔ)償其時(shí)間差，實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)同步。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于突變量的繼電保護(hù)數(shù)據(jù)同步算法，包括以下步驟：

步驟一，保護(hù)裝置收集發(fā)生短路故障時(shí)各數(shù)據(jù)點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)；

步驟二，分別計(jì)算各數(shù)據(jù)的突變量的故障突變時(shí)刻；

步驟三，根據(jù)數(shù)據(jù)的故障突變時(shí)刻，補(bǔ)償各采集值之間的傳輸時(shí)間誤差，實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)序列同步；

步驟四，采用重新同步后的采樣值計(jì)算故障后的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流。

優(yōu)選的，所述采樣數(shù)據(jù)包括各相電壓、電流、零序電壓以及零序電流。

優(yōu)選的，所述步驟三包括以下步驟：

若包含m端采樣數(shù)據(jù)，在n時(shí)刻發(fā)生故障，保護(hù)裝置實(shí)際接收到j(luò)端n時(shí)刻電流數(shù)據(jù)序列為ij(kj)，其數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)為：

δtj＝kj-n(12)

通過計(jì)算各端數(shù)據(jù)突變量時(shí)刻，可計(jì)算所接受i端電流序列ii(ki)與ij(kj)的時(shí)間差，

δtji＝kj-ki(13)

序列ii(ki)滯后于ij(kj)的時(shí)間為δtji，補(bǔ)償序列ii(ki)與ij(kj)的時(shí)間差δtji，得到新的i端電流序列ii(n+δtji)，同理計(jì)算其他各端電流補(bǔ)償后電流序列，再與j端電流序列ij(kj)計(jì)算其差動(dòng)電流：

本發(fā)明提供一種基于突變量的繼電保護(hù)數(shù)據(jù)同步算法，通過計(jì)算各端電流序列的突變量時(shí)刻，補(bǔ)償因傳輸鏈路延時(shí)導(dǎo)致的時(shí)間差，消除各端電流序列的附加相位誤差，可使各端電流序列重新實(shí)現(xiàn)同步，保護(hù)裝置能夠正確地計(jì)算故障后的差動(dòng)電流、判斷故障區(qū)段，避免因數(shù)據(jù)傳輸鏈路延時(shí)誤差導(dǎo)致保護(hù)裝置錯(cuò)誤動(dòng)作。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明突變量數(shù)據(jù)同步算法示意圖。

具體實(shí)施方式

電氣量突變量計(jì)算方法：

δfk＝|fk-fk-n|-|fk-n-fk-2n|(1)

其中，δfk，fk，fk-n，fk-2n分別是電壓、電流采樣值序列的突變量、k時(shí)刻采樣值、k-n時(shí)刻采樣值、k-2n時(shí)刻采樣值。

多端縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)計(jì)算保護(hù)區(qū)域各支路的差動(dòng)電流id與制動(dòng)電流ir為：

其中，ij是支路j電流。

在系統(tǒng)正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，理想條件下的差動(dòng)電流值為0，實(shí)際值為測(cè)量誤差等因素帶來的不平衡電流，而制動(dòng)電流較大；在系統(tǒng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，差動(dòng)電流值為各支路提供的故障電流之和，其值較大，保護(hù)應(yīng)滿足動(dòng)作方程，可靠動(dòng)作：

其中，kr是制動(dòng)系數(shù)，iop是啟動(dòng)電流。

多端縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)運(yùn)用光纖網(wǎng)絡(luò)傳遞采樣信號(hào)，信號(hào)在光纖中的傳播速度約為真空中光速的2/3,信號(hào)延時(shí)約為5μs/km，而信號(hào)在轉(zhuǎn)換、加工、中繼及交換機(jī)等環(huán)節(jié)中還要產(chǎn)生附加延時(shí)。

對(duì)于需要采集大范圍多點(diǎn)數(shù)據(jù)的多端縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，因數(shù)據(jù)鏈路距離遠(yuǎn)、通訊堵塞、數(shù)據(jù)丟包、路由切換等原因，來自各支路的采樣數(shù)據(jù)容易失去同步而產(chǎn)生相位差，數(shù)據(jù)間的延時(shí)時(shí)間差與相位差的關(guān)系為：

正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)，兩個(gè)大小為im電流向量因延時(shí)誤差產(chǎn)生的相位誤差不平衡差動(dòng)電流和制動(dòng)電流為：

動(dòng)作方程：

區(qū)內(nèi)故障時(shí)，延時(shí)誤差也會(huì)給差動(dòng)電流計(jì)算帶來誤差，差動(dòng)電流和制動(dòng)電流為：

動(dòng)作方程：

對(duì)于雙端線路，若差動(dòng)電流id與制動(dòng)電流ir為：

那么，區(qū)外、區(qū)內(nèi)故障時(shí)的實(shí)際動(dòng)作方程為：

由于正切函數(shù)值大于正弦，采用此動(dòng)作方程在區(qū)外故障時(shí)更容易誤動(dòng)作。

如圖1所示，一種基于突變量的繼電保護(hù)數(shù)據(jù)同步算法，包括以下步驟：

步驟一，保護(hù)裝置收集發(fā)生短路故障時(shí)各數(shù)據(jù)點(diǎn)的采樣數(shù)據(jù)；

步驟二，分別計(jì)算各數(shù)據(jù)的突變量的故障突變時(shí)刻；

步驟三，根據(jù)數(shù)據(jù)的故障突變時(shí)刻，補(bǔ)償各采集值之間的傳輸時(shí)間誤差，實(shí)現(xiàn)故障數(shù)據(jù)序列同步；

步驟四，采用重新同步后的采樣值計(jì)算故障后的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流。

優(yōu)選的，所述采樣數(shù)據(jù)包括各相電壓、電流、零序電壓以及零序電流。

優(yōu)選的，所述步驟三包括以下步驟：

若包含m端采樣數(shù)據(jù)，在n時(shí)刻發(fā)生故障，保護(hù)裝置實(shí)際接收到j(luò)端n時(shí)刻電流數(shù)據(jù)序列為ij(kj)，其數(shù)據(jù)傳輸延時(shí)為：

δtj＝kj-n(12)

通過計(jì)算各端數(shù)據(jù)突變量時(shí)刻，可計(jì)算所接受i端電流序列ii(ki)與ij(kj)的時(shí)間差，如圖2(a)所示：

δtji＝kj-ki(13)

序列ii(ki)滯后于ij(kj)的時(shí)間為δtji，補(bǔ)償序列ii(ki)與ij(kj)的時(shí)間差δtji，得到新的i端電流序列ii(ki+δtji)，同理計(jì)算其他各端電流補(bǔ)償后電流序列，再與j端電流序列，再與j端電流序列ij(kj)計(jì)算其差動(dòng)電流：

如圖2(b)所示，ii(ki+δtji)為經(jīng)過電流突變量時(shí)刻補(bǔ)償各側(cè)傳輸時(shí)間誤差后的其他側(cè)電流采樣值，其實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)重新同步后，可與本側(cè)電流采樣值ij(kj)進(jìn)行差動(dòng)電流和制動(dòng)電流計(jì)算。

多端縱聯(lián)差動(dòng)、廣域差動(dòng)等原理的保護(hù)需采集多端采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行故障區(qū)間判斷，各端數(shù)據(jù)傳輸鏈路距離遠(yuǎn)、環(huán)節(jié)多、路由不同，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，可能因數(shù)據(jù)風(fēng)暴而發(fā)生鏈路阻塞和自愈性重構(gòu)，因此，各端數(shù)據(jù)的傳輸會(huì)有較大延時(shí)，且具有一定不確定性，會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置接收的采樣數(shù)據(jù)間出現(xiàn)較大延時(shí)誤差而產(chǎn)生相位差，差動(dòng)電流計(jì)算產(chǎn)生較大誤差，在系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)裝置無法正確判斷故障區(qū)間而錯(cuò)誤動(dòng)作。

對(duì)于超高壓、特高壓系統(tǒng)來說，其輸電距離長(zhǎng)、數(shù)據(jù)通訊量大、數(shù)據(jù)鏈路復(fù)雜，構(gòu)成多端縱聯(lián)差動(dòng)原理保護(hù)的端點(diǎn)和正常的通訊鏈路是固定的，而構(gòu)成廣域差動(dòng)原理保護(hù)的端點(diǎn)和正常的通訊鏈路可能都不是固定的，各端采樣數(shù)據(jù)間出現(xiàn)較大延時(shí)誤差的可能性更高，保護(hù)裝置不能而錯(cuò)誤動(dòng)作的可能性也更高。

本文提出的多端縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)突變量數(shù)據(jù)同步算法，利用故障電流采樣數(shù)據(jù)的突變時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)失去同步性的各端采樣數(shù)據(jù)的重新同步，保證保護(hù)裝置對(duì)故障區(qū)間的正確判斷，提高多端縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、廣域差動(dòng)保護(hù)的可靠性，經(jīng)過原理分析和仿真驗(yàn)證，證明了該算法的正確性和有效性。

本發(fā)明就突變量數(shù)據(jù)同步算法應(yīng)用于基于穩(wěn)態(tài)分量的多端縱聯(lián)差動(dòng)原理保護(hù)進(jìn)行了分析和驗(yàn)證，對(duì)于基于采樣值、暫態(tài)分量縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，該算法也同樣適用，對(duì)于基于廣域信息的廣域差動(dòng)原理保護(hù)、遠(yuǎn)程備用保護(hù)中心，運(yùn)用突變量數(shù)據(jù)同步算法或其他數(shù)據(jù)同步算法，對(duì)保證保護(hù)動(dòng)作的可靠性更加至關(guān)重要。

上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)視為對(duì)于本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護(hù)范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進(jìn)，也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。