CN102946274A - 检测光纤通道路由的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测光纤通道路由的方法，要解决的技术问题是提高光纤通道检测的准确性。本发明的方法，包括以下步骤：调整采样时间，使线路两侧的采样时间同步；采样电压、电流，模数转换，计算本侧各相电压向量，电流向量,对侧各相电压向量，计算本侧正序电压向量、电流向量、对侧正序电压向量；计算对侧折算之后的正序电压向量；比较对侧正序电压向量与对侧折算之后的正序电压向量的相位，一致，则判断光纤通道路由是一致的。本发明与现有技术相比，主机和从机分别对两侧采样时间同步，采样后将对侧数据传输到本侧，计算对侧正序电压向量、正序电压向量后进行比较，判断运行中的光纤通道路由是否不一致，提高差动保护的可靠性。

Description

检测光纤通道路由的方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统继电保护的方法，特别是一种检测差动保护光纤通道的方法。

背景技术

随着光纤通信技术的发展，光纤在电力系统中应用越来越广泛。电力线路的光纤分相电流差动保护基于基尔霍夫定律，简单可靠，且不受系统振荡，弱馈运行方式的影响，逐步成为了电力系统中电力线路的主保护。在实际应用中，光纤通道的质量对差动保护至关重要，通道延时、中断、衰耗或误码均有可能影响保护的正确动作。现有技术对光纤分相电流差动保护的检测主要侧重于保护装置的功能和通道回路的连接，对光纤通道延时测试较少，给电力系统的安全稳定运行带来一定的隐患。

影响光纤分相电流差动保护性能的一个重要指标是光纤通道的延时，可能产生延时的几个环节有：（1）光信号是电磁波，在特定的传输介质中的传播速度是有限的，长途传输系统的延时主要由传输介质引起；（2）数字连接中的网络节点设备设有缓冲区，时隙交换单元会产生延时；（3）除网络节点外，脉冲编码调制PCM终端、准同步数字系列PDH复用器和同步数字体系SDH复用器也会产生传输延时；（4）传输系统出现故障时由主要路由切换到保护路由上时的切换时间。构成上述这些环节的期间及其运行状况不可能完全相同，期间的差异导致光纤通道收发路径不一致延时的产生，即路由不一致。若光纤通道的收发路径不一致，会导致在正常运行时，差动保护检测到有差流，严重时导致保护装置误动。因此，在使用光纤分相电流差动保护时，要求光纤通道路由一致。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测光纤通道路由的方法，要解决的技术问题是提高光纤通道检测的准确性，保证光纤分相电流差动保护正常运行时不误动。

本发明采用以下技术方案：一种检测光纤通道路由的方法，包括以下步骤：

一、调整线路的差动保护装置的采样时间，使线路两侧的采样时间同步；

二、线路两侧差动保护装置同步采样二次电压、二次电流，模拟数字转换，计算本侧和对侧电压和电流之后，分别通过光纤将对侧一个周波内的采样点的对侧电压数据u_np，传输到本侧；

三、线路两侧差动保护装置根据本侧电压数据u_mp，本侧电流数据I_mp，对侧电压数据u_np，计算本侧各相电压向量

本侧各相电流向量

对侧各相电压向量

计算本侧正序电压向量

电流向量

对侧正序电压向量

$\stackrel{\·}{U_{m1}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{ma}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{mb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{mc}}};$ $\stackrel{\·}{U_{n1}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{na}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{nb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{nc}}};$ $\stackrel{\·}{I_{m1}}=\stackrel{\·}{I_{\mathrm{ma}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{I_{\mathrm{mb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{I_{\mathrm{mc}}};$

四、线路两侧差动保护装置分别计算对侧折算之后的正序电压向量

为线路全长正序阻抗，

为线路全长正序导纳，

X_c为线路全长正序容抗；

五、线路两侧差动保护装置分别比较对侧正序电压向量

与对侧折算之后的正序电压向量

的相位，一致，则判断光纤通道路由是一致的。

本发明的线路两侧差动保护装置分别比较对侧正序电压向量

与对侧折算之后的正序电压向量的相位，不一致，判断光纤通道路由不一致。

本发明的调整线路的差动保护装置的采样时间，为调整线路的对侧的差动保护装置的采样时间。

本发明的调整线路对侧的差动保护装置的采样时间，采用以下方法：从机向主机发送一帧报文，主机计算出收到从机报文的时刻与主机下一次采样时刻之间的时间差T_m；主机向从机返还一帧报文，从机计算出收到主机返还报文的时刻与从机下一次采样时刻之间的时间差T_s；从机计算采样的提前时刻t_c后，将采样时刻调整t_c；

本发明的从机向主机发送一帧报文，是在光纤通道两侧连接正常的情况下。

本发明的线路两侧差动保护装置将线路传输信号的一个周波分成K个采样点，分别采集线路本侧与对侧电压互感器二次电压，电流互感器二次电流，进行模拟数字转换、计算后，得到各采样点的本侧电压数据u_mp，本侧电流数据I_mp，对侧电压数据u_np，p=0，1，2，.....K-1。

本发明的计算本侧各相电压向量

本侧各相电流向量

对侧各相电压向量

采用全周傅氏算法。

本发明的采样点K为24。

本发明与现有技术相比，从机将其较主机采样提前时刻调整至计算后得到的时刻，使主机和从机分别对两侧采样时间同步，采样后将对侧数据传输到本侧，计算对侧正序电压向量正序电压向量

后进行比较，判断运行中的光纤通道路由是否不一致，提高差动保护的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例的流程图。

图2是本发明实施例的同步调整示意图。

图3是双端输电架空线路等值图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图1所示，本发明的检测光纤通道路由的方法，包括以下步骤：

一、针对差动保护装置（装置）的电压互感器对线路采集二次电压，电流互感器采集二次电流的采样时间，调整线路的对侧的装置的采样时间，使两侧采样时间同步。

设线路的一侧（本侧）的装置为主机M，另一侧（对侧）的装置为从机N。主机和从机互为主从关系，即可以另一侧为主机，一侧为从机。

如图2所示，假设主机M和从机N对线路两侧采样时间不同步，从机较主机采样提前时刻t_c（从机与主机之间的采样时刻差），T为装置的采样周期，T_d为从机发送报文到主机的通道延时，t_d为主机发送报文到从机的通道延时，T_m为主机收到从机发送报文的时刻与本侧装置下一次采样时刻之间的时间差，T_s为从机收到主机发送的报文时刻与本侧装置下一次采样时刻之间的时间差，n₁为从机开始发送报文的时刻至主机收到该报文的时刻，从机所经过的采样周期数，n₂为主机开始发送报文的时刻至从机收到该报文的时刻，从机所经过的采样周期数。则有：

T_m=n₁T+t_c-T_d      （1）

T_s=n₂T-t_c-t_d      （2）

将（1）式与（2）式相减后得到：

$t_c=\frac{T_m-T_s}{2}+\frac{T_d-t_d}{2}-\frac{n_1-n_2}{2}T---\left(3\right)$

若光纤通道收发路由一致，则通道延时相同，T_d=t_d；若通道延时相同，则从机所经过的两次采样周期数n₁与n₂相等，n₁T=n₂T，则（3）式为：

$t_c=\frac{T_m-T_s}{2}---\left(4\right)$

在连接主机和从机的光纤通道两侧连接正常的情况下，先由从机向主机发送一帧报文，主机记录收到从机报文的时刻，并计算出该时刻与主机下一次采样时刻之间的时间差T_m；再由主机向从机返还一帧报文，从机记录收到主机返还报文的时刻，并计算出该时刻与从机下一次采样时刻之间的时间差T_s。主机向从机返还一帧报文中记载有Tm。

从机得到Tm、Ts，根据（4）式计算出t_c后，从机将采样时刻调整t_c,这样，线路的本侧与对侧实现同步采样。因为未调整前，主机与从机的采样周期都是T，t_c只是从机超前或者滞后主机的时间，计算出t_c后，需要将从机的采样时刻往后（若之前超级）或者往前（若之前滞后）调整t_c。

二、通过光纤传输对侧数据到本侧。

双侧装置将线路传输信号的一个周波分成K个采样点，主机和从机分别采集线路本侧与对侧电压互感器二次电压，电流互感器二次电流，进行模拟数字A/D转换、计算后，得到各采样点的本侧电压数据u_mp，本侧电流数据I_mp，对侧电压数据u_np，p=0，1，2，.....K-1。U表示线路电压数据，I表示线路电流数据，m表示本侧线路，n表示对侧线路，p表示采样点，K为一个采样周期（一个周波）中的采样点数。

主机和从机同步采样，分别模拟数字转换，计算本侧和对侧电压和电流之后，分别通过光纤将对侧每个采样点的对侧电压数据u_np，传输到本侧。

三、计算本侧正序电压向量

电流向量对侧正序电压向量

主机和从机分别根据本侧电压数据u_mp，本侧电流数据I_mp，对侧电压数据u_np，采用全周傅氏算法计算出三相线路中本侧各相电压向量

本侧各相电流向量

对侧各相电压向量

分别采用下式计算得到

$\stackrel{\·}{U_{m1}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{ma}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{mb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{mc}}}---\left(5\right)$

$\stackrel{\·}{U_{n1}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{na}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{nb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{nc}}}---\left(6\right)$

$\stackrel{\·}{I_{m1}}=\stackrel{\·}{I_{\mathrm{ma}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{I_{\mathrm{mb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{I_{\mathrm{mc}}}---\left(7\right)$

四、计算对侧折算之后的正序电压向量

主机和从机分别计算对侧折算之后的正序电压向量

采用下式计算：

$\stackrel{\·}{U_{n1c}}=(\frac{\stackrel{\·}{Z}\·\stackrel{\·}{Y}}{2}+1)\stackrel{\·}{U_{m1}}-\stackrel{\·}{I_{m1}}\·\stackrel{\·}{Z}---\left(8\right)$

（8）式中，

为线路全长正序阻抗，

为线路全长正序导纳，

X_c为线路全长正序容抗，通过线路参数可以得出线路全长正序阻抗与线路全长正序容抗。

如图3所示，（8）式的推导过程，根据基尔霍夫电压定律KVL，

$\stackrel{\·}{U_n}=\stackrel{\·}{U_m}-(\stackrel{\·}{I_m}-\frac{\stackrel{\·}{Y}}{2}\stackrel{\·}{U_m})\stackrel{\·}{Z}=(\frac{\stackrel{\·}{Z}\·\stackrel{\·}{Y}}{2}+1)\stackrel{\·}{U_m}-\stackrel{\·}{I_m}\·\stackrel{\·}{Z}---\left(9\right)$

将（9）式中的

换成正序电压

与正序电流

可得到（8）式。

五、判断光纤通道路由是否一致。

主机和从机分别比较

与

的相位，若两者一致，则判断光纤通道路由是一致的；若两者不一致，则判断光纤通道路由不一致。

实施例，对广东电网220kV电压等级的输电线路保护，主机和从机采用光纤差动保护装置，光纤采用符合工业标准9针SIP接口的单模光纤。采样周期T为20ms，采样点数K为24。主机和从机的系统采用汇编语言实现。

主机记录收到从机报文的时刻，并计算出该时刻与主机下一次采样时刻之间的时间差T_m的命令：

PRO_CAL_INT_DIFF_TIME_A:

LDI     PW_SAMP_RECV_TIME,R2

SUBI    PW_SAMP_OPS_TIME,R2

ASH     -1,R2

LDI     _AW_PTR_SAM,R1

LDI     PW_SAMP_BEF_NUM,R7

CMPI    R7,R1

BHS     CAL_INT_DIF_KP1

ADDI    CW_MAX_SAMP_LEN,R7

CAL_INT_DIF_KP1:

ADDI    R7,R1

LDI     R1,R0

ASH     -1,R0

TSTB    DB0,R1

BZ      PCI_TIM_ODD_POST

CMPI    0,R2

BGE     PCI_DT_IS_GTE

ADDI    CW_PRD_2400HZ,R2

BR      PCI_TIM_ODD_POST

PCI_DT_IS_GTE:

SUBI    CW_PRD_2400HZ,R2

ADDI    1,R0

PCI_TIM_ODD_POST:

LDI     PW_SAMP_OP S_CUR_NUM,R4

SUBI    R0,R4

ADDI    _AW_PTR_SAM,R4

CMPI    CW_MAX_SAMP_LEN,R4

BLT     PCI_M2_LO_24_1

SUBI    CW_MAX_SAMP_LEN,R4

PCI_M2_LO_24_1:

CMPI    CW_MAX_SAMP_LEN,R4

BLT     PCI_M2_LO_24_2

SUBI    CW_MAX_SAMP_LEN,R4

PCI_M2_LO_24_2:

CMPI    0,R4

BGE     PCI_M2_GE_0

ADDI    CW_MAX_SAMP_LEN,R4

PCI_M2_GE_0:

STI     R4,_AW_PTR_SAM

LDI     R2,R5

;ASH    -1,R2

ADDI    CW_PRD_1200HZ,R2

STI     R2,PW_SAMP_ADJ_CNT

ABSI    R5

CMPI    CW_MAX_DIFF_TIME,R5

BHS     PCI_DT_GT_MAX

LDI     PW_SAMP_NUM,R6

ADDI    1,R6

CMPI    CW_S_SAMP_ADJ_NUM,R6

BHS     PCI_ADJ_OK

STI     R6,PW_SAMP_NUM

LDI     0CCH,R6

STI     R6,PW_SAMP_FLAG

BR      PCI_POST

PCI_ADJ_OK:

LDI     0,R6

STI     R6,PW_SAMP_NUM

LDI     055H,R6

STI     R6,PW_SAMP_FLAG

BR      PCI_POST

PCI_DT_GT_MAX:

LDI     0,R6

STI     R6,PW_SAMP_NUM

LDI     0AAH,R6

STI     R6,PW_SAMP_FLAG

PCI_POST:

RETS。

主机向从机返还一帧报文，从机记录收到主机返还报文的时刻，并计算出该时刻与从机下一次采样时刻之间的时间差T_s的命令：

PRO_CAL_MID_DIFF_TIME_A:

PUSH    R0

PUSH    R1

PUSH    R2

LDI     _AW_PTR_SAM,R0

LDI     PW_SAMP_BEF_NUM,R2

CMPI    R2,R0

BHS     CAL_MID_DIF_KP1

ADDI    CW_MAX_SAMP_LEN,R0

CAL_MID_DIF_KP1:

LDI     PW_SAMP_OPS_CUR_NUM,R1

CMPI    R2,R1

BHS     CAL_MID_DIF_NM1

ADDI    CW_MAX_SAMP_LEN,R1

ADDI    R0,R2

SUBI    R1,R0

MPYI    2,R1

CMPI    R1,R2

BZ      CAL_DOT_GOD

LDI     0,R0

STI    R0,PW_SAMP_DIFF_TIME

LDI    AW_CN_TD_NUM_ERR,R0

CMPI   1,R0

BHS    CAL_ERR

ADDI   1,R0

STI    R0,AW_CN_TD_NUM_ERR

BR     CAL_MID_DIF_END

CAL_ERR:

LDI    0,R0

STI    R0,PW_SAMP_DIFF_TIME

LDI    _PW_RLY_MSSET_FLAG，R1

CMPI   033H,R1

BZ     CAL_MID_DIF_END

LDI    AW_FLG_OPTI,R0

OR     DB3,R0

STI    R0,AW_FLG_OPTI

BR     CAL_MID_DIF_END

CAL_DOT_GOD:

LDI    0,R2

STI    R2,AW_CN_TD_NUM_ERR。

从机根据（4）式计算出t_c的命令：

LDI     PW_SAMP_RECV_TIME,R2

LDI     PW_SAMP_OPS_TIME,R1

ADDI3   R1,R2,R3

ASH     -1,R3

SUBI    1,R0

ABSI    R0

MPYI    CW_PRD_1200HZ,R0

ADDI    R3,R0

SUBI    AW_OPTI_SEND,R0

LDI     _AW_OPTI_DELAY_PTR,R3

LDI     _AW_OPTI_DELAY_MAP，AR1

ADDI    R3,AR1

STI     R0,*AR1

ADDI    1,R3

CMPI    16,R3

BLO     TD_END

LDI     0,R3

LDI     0,R0

LDI     15,AR1

LDI     _AW_OPTI_DELAY_MAP，AR2

TDZ_SUM:

LDI     *AR2++,R5

ADDI    R5,R0

DBU     AR1,TDZ_SUM

LSH     -4,R0

STI     R0,_AW_OPTI_DELAY

TD_END:

STI     R3,_AW_OPTI_DELAY_PTR

SUBI    R1,R2

ASH     -1,R2

STI     R2,PW_SAMP_DIFF_TIME

ABSI    R2

LDI     CN_MAX_DIFF_TIME_RUNNING，R0

CMPI    R0,R2

BLO     CAL_MID_DT_LT_MAX

CAL_MID_DT_GT_MAX:

LDI     PW_NUM_ERR_RUNNING，R0

CMPI    CN_MAX_ERR_NUM,R0

BHS     CAL_ERR

ADDI    1,R0

STI     R0,PW_NUM_ERR_RUNNING

BR      CAL_MID_DIF_END

CAL_MID_DT_LT_MAX:

LDI     0,R0

STI     R0,PW_NUM_ERR_RUNNING

CAL_MID_DIF_END:

POP     R2

POP     R1

POP     R0

RETS。

从机将采样时刻调整至tc的命令：

PRO_CAL_MID_INTER_DIFF:

PUSH    R0

PUSH    R1

PUSH    AR0

PUSH    AR1

LDI     PW_SAMP_INTER_PTR_MAP，AR0

LDI     0,R0

LDI     CW_INTER_ADJ_NUM,AR1

SUBI    1,AR1

CAL_MID_INTER_DIF_LP:

LDI     *AR0++,R1

ADDI    R1,R0

DBU     AR1,CAL_MID_INTER_DIF_LP

ASH     -5,R0

LDI     R0,R1

ASH     -1,R1

ADDI    R1,R0

LDI     CW_PRD_1200HZ,R1

ADDI    R0,R1

STI     R1,PW_SAMP_ADJ_CNT

LDI     0,R0

S TI    R0,PW_SAMP_INTER_NUM

POP     AR1

POP     AR0

POP     R1

POP     R0

RETS。

主机和从机分别比较与

的相位的命令：

CheckUn1:

LDF     AF_Re_I1M,R2

LDF     AF_Im_I1M,R3

ADDF    AF_Re_I1N,R2

ADDF    AF_Im_I1N,R3

LDF     AF_SET_Re_ZL1,R4

LDF     AF_SET_Im_ZL1,R5

MRC_MUL_XY     R2,R3,R4,R5,R0,R1

NEGF    R2

NEGF    R3

STF     R2,AF_Re_B

STF     R3,AF_Im_B

LDF    AF_Re_I1N,R2

LDF    AF_Im_I1N,R3

LDF    AF_SET_Re_ZL1,R4

LDF    AF_SET_Im_ZL1,R5

MRC_MUL_XY  R2,R3,R4,R5,R0,R1

LDF    AF_Re_U1M,R6

LDF    AF_Im_U1M,R7

SUBF   AF_Re_U1N,R6

SUBF   AF_Im_U1N,R7

ADDF   R2,R6

ADDF   R3,R7

CMPI   R6,AF_Im_B

BNE    Check_NotEqual

LDI    055H,R0

STI    R0,OPIT_Td_FLAG

Check_NotEqual:

LDI    0AAH,R0

STI    R0,OPIT_Td_FLAG

RETS。

tc为0.22ms，从机将采样时刻调整至t_c，线路的本侧与对侧实现同步采样,经计算，

的相位为0度，

的相位为10度，主机判断光纤通道路由不一致。

Claims (8)

1.一种检测光纤通道路由的方法，包括以下步骤：

一、调整线路的差动保护装置的采样时间，使线路两侧的采样时间同步；

二、线路两侧差动保护装置同步采样二次电压、二次电流，模拟数字转换，计算本侧和对侧电压和电流之后，分别通过光纤将对侧一个周波内的采样点的对侧电压数据u_np，传输到本侧；

三、线路两侧差动保护装置根据本侧电压数据u_mp，本侧电流数据I_mp，对侧电压数据u_np，计算本侧各相电压向量

本侧各相电流向量

对侧各相电压向量

计算本侧正序电压向量

电流向量

对侧正序电压向量

$\stackrel{\·}{U_{m1}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{ma}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{mb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{mc}}};$ $\stackrel{\·}{U_{n1}}=\stackrel{\·}{U_{\mathrm{na}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{nb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{U_{\mathrm{nc}}};$ $\stackrel{\·}{I_{m1}}=\stackrel{\·}{I_{\mathrm{ma}}}+e^{j120}\stackrel{\·}{I_{\mathrm{mb}}}+e^{j240}\stackrel{\·}{I_{\mathrm{mc}}};$

四、线路两侧差动保护装置分别计算对侧折算之后的正序电压向量

为线路全长正序阻抗，为线路全长正序导纳，

X_c为线路全长正序容抗；

五、线路两侧差动保护装置分别比较对侧正序电压向量

与对侧折算之后的正序电压向量

的相位，一致，则判断光纤通道路由是一致的。

2.根据权利要求1所述的检测光纤通道路由的方法，其特征在于，所述线路两侧差动保护装置分别比较对侧正序电压向量

与对侧折算之后的正序电压向量的相位，不一致，判断光纤通道路由不一致。

3.根据权利要求2所述的检测光纤通道路由的方法，其特征在于，所述调整线路的差动保护装置的采样时间，为调整线路的对侧的差动保护装置的采样时间。

4.根据权利要求3所述的检测光纤通道路由的方法，其特征在于，所述调整线路对侧的差动保护装置的采样时间，采用以下方法：从机向主机发送一帧报文，主机计算出收到从机报文的时刻与主机下一次采样时刻之间的时间差T_m；主机向从机返还一帧报文，从机计算出收到主机返还报文的时刻与从机下一次采样时刻之间的时间差T_s；从机计算采样的提前时刻t_c后，将采样时刻调整t_c；

$t_c=\frac{T_m-T_s}{2}.$

5.根据权利要求4所述的检测光纤通道路由的方法，其特征在于，所述从机向主机发送一帧报文，是在光纤通道两侧连接正常的情况下。

6.根据权利要求1所述的检测光纤通道路由的方法，其特征在于，所述线路两侧差动保护装置将线路传输信号的一个周波分成K个采样点，分别采集线路本侧与对侧电压互感器二次电压，电流互感器二次电流，进行模拟数字转换、计算后，得到各采样点的本侧电压数据u_mp，本侧电流数据I_mp，对侧电压数据u_np，p=0，1，2，.....K-1。

7.根据权利要求6所述的检测光纤通道路由的方法，其特征在于，所述计算本侧各相电压向量

本侧各相电流向量对侧各相电压向量

采用全周傅氏算法。

8.根据权利要求6所述的检测光纤通道路由的方法，其特征在于，所述采样点K为24。

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