CN111030066B - 一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，当光纤通道和无线通道通讯状态均正常时，差动保护运行在光纤通道，线路两侧保护装置采用乒乓同步原理，无线通道作为备用通道，因乒乓同步原理正常工作的前提是光纤通道收发路由一致而乒乓原理无法校验收发路由是否一致，但GPS同步原理不依赖于收发通道延时一致，因此可以作为乒乓同步原理的补充校验，提高光纤通道差动运行的可靠性；当光纤通道异常时，差动保护切换至无线通道运行，线路两侧保护装置采用基于GPS的同步原理，此时可检修光纤通道，待光纤通道修复后作为备用通道，因无线通道采用基于GPS的同步方式，依赖外部时钟源信号，当外部时钟源信号丢失后，采用内部晶振实现自守时，此时可以利用光纤通道来判断无线通道自守时的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，属于继电保护技术领域。
背景技术
目前高压线路保护装置普遍采用双光纤通道实现差动功能，两组光纤通道互为备用来提高差动运行可靠性。但是两组光纤通道采用相同介质，抗环境干扰能力相同，在某些极端自然灾害（例如冰灾）时会导致同时失效，导致差动保护功能退出。5G服务即将投入商业使用，5G无线网络“零”时延数据交换，且相关通讯不受极端天气影响，因而可以考虑借助5G无线网络通道实现差动功能。
光纤通道方式已在现场大量运行，运行可靠性得到充分验证，而5G无线网络通道目前仍在理论研究阶段，实际投入商用后影响稳定性的不确定因素还待实战考验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，光纤差动保护采用一组光纤通道作为主、一组无线通道作为备用的运行方式，实际运行过程中可实现无缝切换，既可以满足可靠性，又可以提高抗环境干扰能力。
当光纤通道和无线通道通讯状态均正常时，差动保护运行在光纤通道，线路两侧保护装置采用乒乓同步原理，无线通道作为备用通道，因乒乓同步原理正常工作的前提是光纤通道收发路由一致而乒乓原理无法校验收发路由是否一致，但GPS同步原理不依赖于收发通道延时一致，因此可以作为乒乓同步原理的补充校验，提高光纤通道差动运行的可靠性；当光纤通道异常时，差动保护切换至无线通道运行，线路两侧保护装置采用基于GPS的同步原理，此时可检修光纤通道，待光纤通道修复后作为备用通道，因无线通道采用基于GPS的同步方式，依赖外部时钟源信号，当外部时钟源信号丢失后，采用内部晶振实现自守时，此时可以利用光纤通道来判断无线通道自守时的精度。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，
保护装置实时检测光纤通道和无线通道通讯状态，当两通道状态均正常时，光纤通道将同步后的含绝对时标的数据存入光纤同步缓冲区，无线通道将同步后的含绝对时标的数据存入无线同步缓冲区；
当光纤通道运行、无线通道备用运行时，保护装置采用光纤同步缓冲区的数据实现差动功能，此时若光纤通道异常或光纤同步后的两侧数据绝对时标差超出允许门槛值，则切换至无线通道运行；
当无线通道运行、光纤通道异常时，待光纤通道通讯状态恢复正常后则将光纤通道转入备用运行状态；
当无线通道运行、光纤通道备用运行时，保护装置采用无线同步缓冲区的数据实现差动功能，此时若任一侧装置因GPS时钟源信号丢失而进入自守时状态，且光纤通道同步后的两侧数据绝对时标差超出允许门槛值，则切换至光纤通道运行；
当无线通道异常时，切换至光纤通道运行。
进一步地，当两通道状态均正常时，光纤通道采用乒乓同步法实现同步并将同步后的含绝对时标的数据存入光纤同步缓冲区，无线通道采用基于GPS的同步方式将同步后的含绝对时标的数据存入无线同步缓冲区。
进一步地，无线通道采用5G无线网络。
进一步地，5G无线网络通道中传输的报文含有GPS时钟信息，用于实现基于5G无线网络通道运行时差动同步调整。
进一步地，无线通道或光纤通道异常包括以下情况中的一种或多种：通道误码率高于设定值、通道失步、通道延时时间大于预设值、通道中断和丢帧数量高于预定值。
进一步地，基于GPS的同步方式同步误差小于1μs，乒乓同步法的同步误差大于基于GPS同步方式的同步误差。
进一步地，当光纤通道运行、无线通道备用运行时，若光纤通道出现收发路由不一致时，则同步后的两侧数据的绝对时标差超出允许门槛值。
进一步地，当无线通道运行、光纤通道备用时，如果任一侧装置GPS时钟源信号丢失而进入自守时状态，此时依然对光纤同步缓冲区和无线同步缓冲区内的数据打上绝对时标，比较光纤通道同步后的两侧数据的绝对时标差，如果超出允许门槛值，则切换至光纤通道运行。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
光纤通道和无线通道两个通道互为备用，相互校验，提高线路差动保护装置的可靠性，避免因线路发生故障时差动保护拒动、其它保护越级跳闸造成停电范围扩大而带来的经济损失，又提高了抗环境干扰能力。
附图说明
图1是本发明的装置差动功能流程判别示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，当光纤通道和无线通道通讯状态均正常时，差动保护运行在光纤通道，线路两侧保护装置采用乒乓同步原理，无线通道作为备用通道，因乒乓同步原理正常工作的前提是光纤通道收发路由一致而乒乓原理无法校验收发路由是否一致，但GPS同步原理不依赖于收发通道延时一致，因此可以作为乒乓同步原理的补充校验，提高光纤通道差动运行的可靠性；当光纤通道异常时，差动保护切换至无线通道运行，线路两侧保护装置采用基于GPS的同步原理，此时可检修光纤通道，待光纤通道修复后作为备用通道，因无线通道采用基于GPS的同步方式，依赖外部时钟源信号，当外部时钟源信号丢失后，采用内部晶振实现自守时，此时可以利用光纤通道来判断无线通道自守时的精度。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
如图1所示，一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，
保护装置实时检测光纤通道和无线通道通讯状态，当两通道状态均正常时，光纤通道采用乒乓同步法实现同步并将同步后的数据（含绝对时标）存入光纤同步缓冲区，无线通道采用基于GPS的同步方式并将同步后的数据（含绝对时标）存入无线同步缓冲区；
当光纤通道运行、无线通道备用运行时，保护装置采用光纤同步缓冲区的数据实现差动功能，此时若光纤通道异常或光纤同步后的两侧数据绝对时标差超出允许门槛值，则切换至无线通道运行；
当无线通道运行、光纤通道异常时，可进行光纤通道的检修，待光纤通道通讯状态恢复正常后则将光纤通道转入备用运行状态；
当无线通道运行、光纤通道备用运行时，保护装置采用无线同步缓冲区的数据实现差动功能，此时如果某侧装置因GPS时钟源信号丢失而进入自守时状态，如果光纤通道同步后的两侧数据绝对时标差超出允许门槛值，则切换至光纤通道运行；
当无线通道异常时，也切换至光纤通道运行。
光纤通道同步后的数据和无线通道同步后的数据分别存入各自的缓冲区，是为了实现两个通道间的无缝切换；
5G无线网络通道中传输的报文含有GPS时钟信息，用于实现基于5G无线网络通道运行时差动同步调整；
无线通道或光纤通道异常包括以下情况：通道误码率高、通道失步、通道延时过长、通道中断、严重丢帧等；
基于GPS的同步误差可小于1μs，乒乓同步原理的采样同步误差略大，可达到几十μs。
当装置正常接收到GPS时钟源信号时，对光纤同步缓冲区和无线同步缓冲区内的数据打上绝对时标（精确到μs），用于比较两侧装置同步后数据的绝对时标差。当光纤通道运行、无线通道备用运行时，如果光纤通道出现收发路由不一致，则采用乒乓同步后的两侧数据的绝对时标差会超出允许门槛值（该门槛值可设置为10μs），此时认为光纤通道不可靠，差动保护切换至无线通道运行。
当无线通道运行、光纤通道备用时，如果任一侧装置GPS时钟源信号丢失时，装置进入自守时状态，此时依然对光纤同步缓冲区和无线同步缓冲区内的数据打上绝对时标（精确到μs），比较光纤通道乒乓同步后的两侧数据的绝对时标差，如果超出允许门槛值（该门槛值可设置为10μs），意味着GPS自守时出现的误差偏大，则认为无线通道不可靠，此时差动保护切换至光纤通道运行。
光纤通道和无线通道两个通道互为备用，相互校验，提高线路差动保护装置的可靠性，避免因线路发生故障时差动保护拒动、其它保护越级跳闸造成停电范围扩大而带来的经济损失。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，其特征在于：保护装置实时检测光纤通道和无线通道通讯状态，当两通道状态均正常时，光纤通道将同步后的含绝对时标的数据存入光纤同步缓冲区，无线通道将同步后的含绝对时标的数据存入无线同步缓冲区；
当光纤通道运行、无线通道备用运行时，保护装置采用光纤同步缓冲区的数据实现差动功能，此时若光纤通道异常或光纤同步后的两侧数据绝对时标差超出允许门槛值，则切换至无线通道运行；
当无线通道运行、光纤通道异常时，待光纤通道通讯状态恢复正常后则将光纤通道转入备用运行状态；
当无线通道运行、光纤通道备用运行时，保护装置采用无线同步缓冲区的数据实现差动功能，此时若任一侧装置因GPS时钟源信号丢失而进入自守时状态，且光纤通道同步后的两侧数据绝对时标差超出允许门槛值，则切换至光纤通道运行；
当无线通道异常时，切换至光纤通道运行；
当无线通道运行、光纤通道备用时，如果任一侧装置GPS时钟源信号丢失而进入自守时状态，此时依然对光纤同步缓冲区和无线同步缓冲区内的数据打上绝对时标，比较光纤通道同步后的两侧数据的绝对时标差，如果超出允许门槛值，则切换至光纤通道运行。
2.根据权利要求1所述一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，其特征在于：当两通道状态均正常时，光纤通道采用乒乓同步法实现同步并将同步后的含绝对时标的数据存入光纤同步缓冲区，无线通道采用基于GPS的同步方式将同步后的含绝对时标的数据存入无线同步缓冲区。
3.根据权利要求1所述一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，其特征在于：无线通道采用5G无线网络。
4.根据权利要求3所述一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，其特征在于：5G无线网络通道中传输的报文含有GPS时钟信息，用于实现基于5G无线网络通道运行时差动同步调整。
5.根据权利要求1所述一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，其特征在于：无线通道或光纤通道异常包括以下情况中的一种或多种：通道误码率高于设定值、通道失步、通道延时时间大于预设值、通道中断和丢帧数量高于预定值。
6.根据权利要求2所述一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，其特征在于：基于GPS的同步方式同步误差小于1μs，乒乓同步法的同步误差大于基于GPS同步方式的同步误差。
7.根据权利要求1所述一种基于光纤通道与无线通道切换的线路差动保护方法，其特征在于：当光纤通道运行、无线通道备用运行时，若光纤通道出现收发路由不一致时，则同步后的两侧数据的绝对时标差超出允许门槛值。
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