CN106506134B - 一种分组传送网的线路差动保护数据同步方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分组传送网的线路差动保护数据同步方法和系统，其发明方案包括：对线路两侧的差动保护数据进行一次同步采样调整；检测差动电流，根据其电流差值计算收发时延差值；判断收发时延差值的大小，依据判断结果执行二次同步采样调整。通过以上方法以及系统功能使保护装置数据同步方式得到改进，从而有效减少收发时延差引起差流，提高保护业务承载安全性。

Description

一种分组传送网的线路差动保护数据同步方法和系统

技术领域

本发明涉及电力通信技术领域，特别涉及一种分组传送网的线路差动保护数据同步方法和系统。

背景技术

基于霍夫电流定律的线路纵差保护技术原理简单且可靠，应用时需实比较线路两端的电流向量，因此对线路两端的数据要求较高。要求参加比较的各端电流量必须同步采样或通过采样同步化处理获得。目前，较为常见的线路纵差保护装置同步方法主要包括采样时刻调整法、采用数据修正法和时钟校正法，前两种应用最为广泛。以上三种同步方法虽各有特点，但其共同点均为假定两个方向传输时延相等，否则会因收发时延差导致同步调整误差，产生额外的差流；当差流过大时，轻则影响保护装置的灵敏度，重则引起保护装置的误动。

分组传送网(Packet Transport Network,PTN)是一种带宽共享的传输技术，通过标签交换路径和端与对端之间的伪线仿真等多种机制，承载不同服务质量等级业务的传送。当分组传送网承载如保护TDM业务时，通道单向时延主要包括源PTN节点的TDM业务封装时延、节点转发时延、线路传输时延、宿PTN节点的去抖动缓存时延。当业务通道确定时前三个时延基本固定，而去抖动缓存时延则与缓存大小、处理器性能、缓存算法等因素相关联，从而导致PTN两个方向收发时延大小不一致。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种分组传送网的线路差动保护数据同步方法和系统，改进保护装置的采样数据同步方式，减少收发时延差引起差流，从而解决PTN两个方向收发时延大小不一致的难题。

本发明采用以下技术方案：

一种分组传送网的线路差动保护数据同步方法，所述方法包括：

S1对线路两侧的差动保护数据进行一次同步采样调整；

S2根据检测的差动电流差值计算收发时延差值；

S3判断收发时延差值的大小，依据判断结果执行二次同步采样调整。

优选的，所述步骤S1中，将线路两侧分别定义为主站和从站，所述主、从站保护装置通 电，PTN通道通信正常后，按下式(1)计算主、从站的采样时刻误差Δt：

Δt＝t_n′-Δt_r-t₅′ (1)

式(1)中，Δt_r为主站接收通道时延，t_n′为主站的数据接收时刻，t₅′为距离从站数据发送时刻最近的采样点，t₅′＝int(t_n′-Δt_r)；其中，

若Δt＞0，则表示从站滞后于主站，若Δt＜0时，则表示从站较主站超前；当主站调整至下一采样时刻时，令Δt→0，以实现线路两侧保护装置的同步采样。

优选的，所述步骤S2中，计算收发时延差值的方法包括：1)设主站发送通道时延Δt_s，检测主站发送通道时延Δt_s与接收通道时延Δt_r是否一致；

当收发时延一致时，

当Δt_s≥Δt_r时，则：

当Δt_s＜Δt_r时，则：

其中，

为所述发送通道与接收通道时延不一致的同步调整时间误差，ΔT_d为收发时延差值；t₂′为主站数据发送时刻；Δt_e为从站数据接收与发送时刻间隔，Δt_e＝t_m2-t_m1，t_m1和t_m2分别为从站数据的接收时刻和发送时刻；

2)检测线路正常运行或者发生区外故障时线路两侧的差动电流I_L，按下式(2)计算电流差值

根据所述电流差值计算收发时延差值ΔT_d如下式所示：

式(2)和式(3)中，

分别为线路m、n侧的电流，ω为工频电流角速度，

优选的，所述步骤S3具体包括：判断主、从站收发时延差值ΔT_d是否过大，若所述收发时延差值ΔT_d>0.5ms，则对主、从站保护装置进行二次同步采样调整。

优选的，所述二次同步采样调整具体包括，通过式(4)确定主、从站的采样时刻误差Δt：

式(4)中，Δt'为发送通道与接收通道时延不一致的同步调整时间误差；

当主站调整至下一采样时刻时，令Δt→0，以实现主、从站两侧保护装置的同步采样。

一种分组传送网的线路差动保护数据同步系统，所述系统包括：

一次调整模块，用于对线路两侧的差动保护数据进行一次同步采样调整；

电流差值监控模块，用于检测差动电流，根据其电流差值计算收发时延差值；

二次调整模块，用于判断收发时延差值的大小，依据判断结果执行二次同步采样调整。

和最接近的现有技术比，本发明技术方案具有以下优异效果：

相对于SDH技术，宿PTN节点设置了去抖动缓存，会导致PTN承载TDM业务收发两方向存在时延差。传统采样时刻调整法前的提条件是需保证通道收发时延差为零，否则会引起新的同步调整误差。而本发明显著优点在于解决了PTN收发时延不一致时，两端线路差动保护装置的数据采样同步问题，消除PTN通道收发两个方向时延差导致的同步调整误差，保障分组传送网承载保护业务安全性。

附图说明

图1为传统采样时刻调整法基本原理图；

图2为本发明实施例中收发时延差引起差动电流的结构示意图；

图3改进的采样时刻调整法原理图；

图4系统功能模块图；

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

针对缓存大小、处理器性能、缓存算法等因素影响抖动缓存时延，从而导致PTN两个方向收发时延大小不一致的现象，将PTN应用到电网承载线路纵差保护业务，以保障保护业务承载安全性。其方式一是利用PTN改善去抖动缓存机制，减少双向时延差；方式二则是以改变保护装置数据同步方式，减少收发时延差引起差流。本发明方法基于方式二，改进保护装置采样数据同步方式，提出一种分组传送网的线路差动保护数据同步方法和系统，具体方法如下：

S1对线路两侧的差动保护数据进行一次同步采样调整，如图1所示，具体过程如下：

1)定义线路两侧任意一侧为主站，另一侧为从站，主、从站保护装置上电，并确保PTN通道通信正常；

主站在t₂′时刻向从站发送包括t₂′时间信息的通道时延报文；从站在t₃时刻收到时延报文，t₅时刻将Δt_e、t₂′信息发送给主站，主站t_n′时刻收到从站发送的Δt_e、t₂′信息，其中Δt_e＝t₅-t₃；当收发时延一致时，

依据t_n′和Δt_r，确定t₅′，t₅′＝int(t_n′-Δt_r)。

然后通过式(1)确定主、从站的采样时刻误差Δt：

Δt＝t_n′-Δt_r-t₅′ (1)

式(1)中，Δt_r为主站接收通道时延，t_n′为主站的数据接收时刻，t₅′为距离从站数据发送时刻最近的采样点，t₅′＝int(t_n′-Δt_r)；其中，

若Δt＞0，则表示从站滞后于主站，若Δt＜0时，则表示从站较主站超前；当主站调整至下一采样时刻时，令Δt→0，以实现线路两侧保护装置的同步采样。

S2检测差动电流，计算收发时延差值，如图2所示。

步骤S2中，1)设主站发送通道时延Δt_s，检测主站发送通道时延Δt_s与接收通道时延Δt_r是否一致；

当收发时延一致时，

当Δt_s≥Δt_r时，则：

当Δt_s＜Δt_r时，则：

其中，

为所述发送通道与接收通道时延不一致的同步调整时间误差，ΔT_d为收发时延差值，即为检测的差动电流差值ΔT_d；Δt_e为从站数据接收与发送时刻间隔，Δt_e＝t_m2-t_m1，t_m1和t_m2分别为从站数据的接收时刻和发送时刻；

2)检测线路正常运行或者发生区外故障时线路两侧的差动电流I_L，按下式(2)计算电流差值

根据所述电流差值计算收发时延差值ΔT_d如下式所示：

式(2)和式(3)中，

分别为线路m、n侧的电流，ω为工频电流角速度，

S3判断收发时延差值的大小，依据判断结果执行二次同步采样调整。具体包括：判断主、从站收发时延差值ΔT_d是否过大，若所述收发时延差值ΔT_d>0.5ms，则对主、从站保护装置进行二次同步采样调整，即采用改进的采样时刻调整法调整误差：

(1)主站记录通道收发时延差ΔT_d信息，在t₂′时刻向从站发送计算通道时延报文，包括ΔT_d信息。

(2)从站在t_m1时刻收到时延报文，并于t_m2时刻将ΔT_d、Δt_e、t₂′信息发送给主站，其中Δt_e＝t_m2-t_m1。

(3)主站t_n′时刻收到从站发送的ΔT_d、Δt_e、t₂′信息。

当Δt_s≥Δt_r时，

当Δt_s＜Δt_r时，

依据t_n′和Δt_r，确定t₅′，t₅′＝int(t_n′-Δt_r)；然后可计算主、从站采样时刻间的误差Δt，

如图3所示，t₁,t₂,…t_n为从站采样点，t₁′,t₂′,…t_n′为主站采样点；Δt_s，Δt_r为主站发送通道与接收通道时延，t₂′，t_n′为主站数据的发送与接收时刻；t_m1与t_m2分别为从站的数据接收与发送时刻；Δt_e为从站数据接收与发送时刻间隔；t₅′为同一采样时刻，距离从站最近的采样点；Δt′为从站发送时刻与采样时刻间隔；Δt为主、从站采样时刻误差。由于Δt_s≠Δt_r，则通过式(4)确定主、从站的采样时刻误差Δt：

式(4)中，Δt'为发送通道与接收通道时延不一致的同步调整时间误差；

根据主、从站的采样时刻误差Δt，调整从站后续采样时刻，使得其Δt→0，以实现主、从站两侧保护装置的同步采样。

本发明还提供一种分组传送网的线路差动保护数据同步系统，包括：一次调整模块、电流差值监控模块和二次调整模块；其主要功能如图4所示，一次调整模块，用于对线路两侧的差动保护数据进行一次同步采样调整；电流差值监控模块，用于检测差动电流，根据其电流差值计算收发时延差值；二次调整模块，用于判断收发时延差值的大小，依据判断结果执行二次同步采样调整。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种分组传送网的线路差动保护数据同步方法，其特征在于，所述方法包括：

S1对线路两侧的差动保护数据进行一次同步采样调整；

S2根据检测的差动电流差值计算收发时延差值；

S3判断收发时延差值的大小，依据判断结果执行二次同步采样调整；

所述步骤S2中，计算收发时延差值的方法包括：

1)设主站发送通道时延Δt_s，检测主站发送通道时延Δt_s与接收通道时延Δt_r是否一致；

当收发时延一致时，

当Δt_s≥Δt_r时，则：

当Δt_s＜Δt_r时，则：

其中，

为所述发送通道与接收通道时延不一致的同步调整时间误差，ΔT_d为收发时延差值；t₂′为主站数据发送时刻；Δt_e为从站数据接收与发送时刻间隔，Δt_e＝t_m2-t_m1，t_m1和t_m2分别为从站数据的接收时刻和发送时刻；t_n′为主站的数据接收时刻；

2)检测线路正常运行或者发生区外故障时线路两侧的差动电流I_L，按下式(2)计算电流差值

根据所述电流差值计算收发时延差值ΔT_d如下式所示：

式(2)和式(3)中，

分别为线路m、n侧的电流，ω为工频电流角速度，

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，对线路两侧的差动保护数据进行一次同步采样调整包括：将线路两侧分别定义为主站和从站，所述主、从站保护装置通电，PTN通道通信正常后，按下式(1)计算主、从站的采样时刻误差Δt：

Δt＝t_n′-Δt_r-t₅′ (1)

式(1)中，Δt_r为主站接收通道时延，t_n′为主站的数据接收时刻，t₅′为距离从站数据发送时刻最近的采样点，t₅′＝int(t_n′-Δt_r)；其中，

若Δt＞0，则表示从站滞后于主站，若Δt＜0时，则表示从站较主站超前；当主站调整至下一采样时刻时，令Δt→0，以实现线路两侧保护装置的同步采样。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：判断主、从站收发时延差值ΔT_d是否过大，若所述收发时延差值ΔT_d>0.5ms，则对主、从站保护装置进行二次同步采样调整。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述二次同步采样调整具体包括，通过式(4)确定主、从站的采样时刻误差Δt：

式(4)中，Δt'为发送通道与接收通道时延不一致的同步调整时间误差；

当主站调整至下一采样时刻时，令Δt→0，以实现主、从站两侧保护装置的同步采样。

5.一种用于如权利要求1所述分组传送网的线路差动保护数据同步方法的系统，其特征在于，所述系统包括：

一次调整模块，用于对线路两侧的差动保护数据进行一次同步采样调整；

电流差值监控模块，用于检测差动电流，根据其电流差值计算收发时延差值；

二次调整模块，用于判断收发时延差值的大小，依据判断结果执行二次同步采样调整。

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