CN102751708B - 差动保护的自适应采样延迟补偿方法 - Google Patents
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Abstract
差动保护的自适应采样延迟补偿方法，两台线路差动保护装置安装于线路两侧，一侧保护装置通过电磁式互感器进行采样，另一侧保护装置连接到合并单元，通过电子式互感器进行采样，和合并单元相连接的一侧保护装置从合并单元通信报文中获取合并单元的采样延时时间，通信链路第一次连通后，该侧保护装置记录通信帧中的采样延迟时间，进行保存后作为时差补偿的依据，在通信链路中断并重新连通后，将重新对通信帧中的采样延迟进行校验，将通信帧中的采样延迟与原来记录的数据进行比较，若发现一致，则继续认可这个延时；若发现不一致，则报警并退出差动保护；本发明差动保护灵活适应两侧电子式互感器和电磁式互感器混合使用的各种情况，适应各种类型变电站。
Description
技术领域
本发明涉及电流差动保护在智能化变电站和常规站应用过程中的一种自适应采样延迟补偿方法。
背景技术
目前变电站内大量使用常规的电磁式电流电压互感器，通过电缆连接至保护装置，在数据传输过程中，不会有数据延迟的现象。随着智能电网尤其是智能化变电站的蓬勃发展，电子式互感器的大量应用后，采样数据经过远端模块采集，送给合并单元合并后，通过光纤传输至保护装置。在这个过程中，采样数据经过了很多设备进行加工，也通过各种连接方式进行传输，不可避免会有数据的延迟。
输电线路的差动保护的原理为：采用输电线路两侧电流互感器的电流采样数据，根据基尔霍夫定律，进行差动电流计算，正常运行或区外故障时，电流流过线路，两侧电流大小相等方向相反；当输电线路发生区内故障时，线路两侧的电流方向均为流向线路的故障点，方向相同，有很大的差动电流。由于电流的交变特性，差动保护的基本要求是两侧保护装置使用和计算的电流量是同步采样的。目前一般的方法是通过同步技术保证两侧保护装置同步采样保证差动保护计算数据的同步性。
如图1所示当线路一侧采用电子式电流互感器，另一侧采用常规电磁式电流互感器时，电子式互感器采样完成的数据传输至保护装置的过程中存在大量延迟的中间环节（包括远端模块的低通、数据处理、发送延时及传输延时，合并单元的数据接收、处理、发送延时、采样值传输延时等），不同的组网方式，采用不同的传输规约导致了采样延迟的不确定性，而常规互感器除了传变角差外没有别的延迟时间环节，正是因为电子式互感器和常规互感器延时时间的差异，导致了采样波形的时间差，给差动保护的应用带来了新的问题。
发明内容
本发明的目的是：提供一种自适应的采样延迟补偿方法，使差动保护能够适应线路两侧电流互感器采样延迟不一致的情况，保证电力系统的安全稳定。
本发明技术方案是：一种差动保护的自适应采样延迟补偿方法，两台线路差动保护装置安装于线路两侧，一侧保护装置通过电磁式互感器进行采样，另一侧保护装置连接到合并单元，通过电子式互感器进行采样，其特征是：和合并单元相连接的一侧保护装置从合并单元通信报文中获取合并单元对侧的采样延时时间，通信链路第一次连通后，该侧保护装置记录通信帧中的采样延迟时间，进行保存后作为时差补偿的依据，在通信链路中断并重新连通后，将重新对通信帧中的采样延迟进行校验，将通信帧中的采样延迟与原来记录的数据进行比较，若发现一致，则继续认可这个延时恢复差动保护计算；若发现不一致，则报警并退出差动保护。
保护装置将本侧的保护装置确认后的采样延迟通过纵联通道送至对侧保护装置，两侧保护装置均将对侧的采样延迟与本侧的采样延迟和纵联通道延时结合在一起进行补偿：即将本侧或对侧的采样电流经过复氏算法滤波，得到其相量值，然后根据通道延时和采样延时计算两侧电流的相位差，将计算所得的相量进行相量补偿，使得两侧保护装置进行差动保护计算时，采用的是同一采样时刻的数据。
本发明的有益效果是： 免整定、高可靠性的采样延时接收方案，首先获得各侧互感器的采样延迟，采样延时时间不需人为整定，省去繁琐的工作，保护装置自动从通信报文中接收获取延时时间，同时保护装置提供非常完善的校验机制及严格的认可机制，保证了延时的正确性。两侧保护装置将对侧的采样延迟与本侧的采样延迟和纵联通道延时结合在一起进行智能补偿，使得两侧保护装置进行差动保护计算时，采用的是同一采样时刻的数据，保证了差动保护采样计算的同步性和准确性。采用上述技术方案后，可以使得差动保护灵活适应两侧电子式互感器和电磁式互感器混合使用的各种情况，适应各种类型变电站的应用。
附图说明
图1是本发明实施方式应用的典型接线图。
图2电子式互感器和常规互感器采样的延时时间图。
图3未补偿情况下电子式互感器和常规互感器采样波形相位差示意图。
具体实施方式
通过图2所示的电子式互感器和常规互感器采样的延时时间图可以看出，各种类型互感器的采样延迟特性，电磁式电流互感器采样延迟非常小，几乎可以忽略，电子式电流互感器采样延迟很大，其延时主要由远端模块的低通、数据处理、发送延时及传输延时，合并单元的数据接收、处理、发送延时、采样值传输延时等组成，不同类型的电子式互感器、不同类型的合并单元、不同的组网方式导致各种应用模式下采样延迟不同。
1、采样延时接收方案
使用电子式互感器采样的保护装置，自动从通信报文中获取采样延迟时间，免去定值整定的繁琐工作，通信链路第一次连通后，装置记录通信帧中的采样延迟时间，进行保存后作为时差补偿的依据，在通信链路中断并重新连通后，将重新对通信帧中的采样延迟进行校验，具体为：将通信帧中的采样延迟与原来记录的数据进行比较，若发现一致，则继续认可这个延时；若发现不一致，则报警并退出差动保护，若链路再次中断后恢复，且延时与原来一致，认可此延时并恢复差动保护功能
2、时差补偿方法
由于两侧电流互感器采样延时不同，客观上造成了采样波形有相位差异，具体如图3图所示。
将两侧的保护装置确认后的采样延迟通过纵联通道送至对侧保护装置，两侧保护装置将对侧的采样延迟与本侧的采样延迟和纵联通道延时结合在一起，通过时间补偿相位差异，使得两侧保护装置进行差动保护计算时，采用的是同一采样时刻的数据，保证了差动保护采样计算的同步性和准确性。
具体补偿方法：
将本侧或对侧的采样电流经过复氏算法滤波，得到其向量值，根据通道延时和采样延时计算两侧电流的相位差， 根据公式将延时折算成为向量角度θ：
其中：t为通道延时和采样延时，单位ms; T是工频周波，单位ms，对于50Hz的工频，周波是20ms，则T=20。
然后将将本侧电流或对侧电流进行向量补偿。
采用此方法后，可以使得差动保护灵活适应两侧电子式互感器和电磁式互感器混合使用的各种情况，包括本侧电子式互感器采样（IEC61850-9-2或IEC60044-8），对侧常规采样，两侧均为电子式互感器采样，而通讯规约分别为IEC61850-9-2和IEC60044-8，具体如图所示。
Claims (1)
1.差动保护的自适应采样延迟补偿方法，两台线路差动保护装置安装于线路两侧，一侧保护装置通过电磁式互感器进行采样，另一侧保护装置连接到合并单元，通过电子式互感器进行采样，其特征是：
（1）和合并单元相连接的一侧保护装置从合并单元通信报文中获取合并单元的采样延迟时间，通信链路第一次连通后，该侧保护装置记录通信帧中的采样延迟时间，进行保存后作为时差补偿的依据，在通信链路中断并重新连通后，将重新对通信帧中的采样延迟时间进行校验，将通信帧中的采样延迟时间与原来记录的数据进行比较，若发现一致，则继续认可这个采样延时时间；若发现不一致，则报警并退出差动保护；
（2）保护装置将本侧确认后的采样延迟时间通过纵联通道送至对侧保护装置，两侧保护装置均将对侧的采样延迟时间与本侧的采样延迟时间和纵联通道延时结合在一起进行补偿：即将本侧或对侧的采样电流通过算法进行滤波，得到其相量值，然后根据纵联通道延时和采样延时时间计算两侧电流的相位差，将计算所得的相量进行相量补偿，使得两侧保护装置进行差动保护计算时，采用的是同一采样时刻的数据。
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