CN111614522A - 一种防止就地化环网子机采样误同步的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止就地化环网子机采样误同步的方法。其工作方式是：就地化环网内基准子机发出同步报文后，除基准子机外的其他子机通过双向双环网，接收顺时针方向或逆时针方向发来的同步报文并转发，同时打上接收时间戳、转发时间戳；就地化环网中的拟同步子机根据所接收到顺时针方向同步报文及逆时针方向同步报文，判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值和/或所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；并根据判定结果决定是否弃用本同步报文。本发明实现就地化环网子机采样同步的防误措施，提高采样同步的可靠性。

Description

一种防止就地化环网子机采样误同步的方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护领域，具体而言涉及一种防止就地化环网子机采样误同步的方法。

背景技术

就地化保护取消了合并单元及智能终端等中间环节，就地化保护靠近一次设备安装，缩短了二次电缆，提高了保护可靠性。

在跨间隔的分布式就地化母线保护装置及分布式就地化变压器保护装置的运行中，发现同一套的就地化分布式保护各子机间可能出现动作行为不一致的情况。

针对此问题，基于就地化环网，可以通过调节环内各子机的采样时刻，以达到保护同步计算的目的，而进行保护采样同步的关键步骤是：确定拟同步子机与基准子机的采样异步时间差，并保证拟同步子机计算得到的本子机与基准子机的采样异步时间差是可靠的。

保护采样机制是微机型继电保护装置的基本机制，采样对保护运算、装置进程运行有直接的影响，因此如果采用基于同步报文的采样同步方法来消除各子机采样的异步时长，需要防止同步报文传输环节的不确定因素造成误同步的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种防止就地化环网子机采样误同步的方法，以克服现有技术中存在的采样误同步影响保护运算、装置进程运行的问题。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：一种防止就地化环网子机采样误同步的方法，包括：

就地化环网中选定一台子机作为基准子机，除基准子机外的其他子机通过双向双环网，接收顺时针方向或逆时针方向发来的同步报文，并转发所接收到的同步报文，并在接收到同步报文时在同步报文中打上接收时间戳、在转发同步报文时打上转发时间戳，则本次转发报文延时等于转发时间戳减去接收时间戳；

就地化环网中的拟同步子机根据所接收到顺时针方向同步报文及逆时针方向同步报文，判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值和/或所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；

如果只判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值，不满足则认为本同步报文无效并弃用；

如果只判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；不满足则认为本同步报文无效并弃用；

如果同时判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值和所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；两者不同时满足则认为本同步报文无效并弃用。

优选的方案中，所述方法还包括，就地化环网内拟同步子机依据收到的顺时针方向同步报文，计算本子机与基准子机的第一采样异步时间差，依据收到的逆时针方向同步报文，计算本子机与基准子机的第二采样异步时间差；判断第一采样异步时间差与第二采样异步时间差的两者差值是否小于最大采样异步时间差定值，不满足则认为本同步报文无效并弃用。

优选的方案中，所述方法还包括，若拟同步子机只收到某一方向发来的同步报文，则认为本同步报文无效，弃用。

具体的，设基准子机的编号为1，顺时针方向其他子机依次为2至n；

设第i台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳为t_1iR、转发时间戳t_1iT，则顺时针方向转发报文延时t_1i＝t_1iT-t_1iR；

设第i台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳为t_2iR、转发时间戳t_2iT，则逆时针方向转发报文延时t_2i＝t_2iT-t_2iR；对于就地化环网中的拟同步子机，其编号为k，则所述顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时，

当k＝2时包括：t_2i其中i＝3，…，n；

当2＜k＜n时，包括：t_1i及t_2j其中i＝2，…，k-1、j＝k+1，…，n，t_2j表示第j台子机的逆时针方向转发报文延时；

当k＝n时包括：t_1i其中i＝2，…，n-1；

所述的所途径的所有子机的转发报文延时之和t_kΣ的计算方法为：

当2＜k＜n时，

当k＝2时，

当k＝n时，

具体的，当2＜k＜n时，子机k与子机1的中断异步时差计算方法可由顺时针和逆时针两个方向分别计算；顺时针方向计算方法为：

逆时针方向计算方法为：

式子中，Δt_kT为K子机报文接收时刻距K子机中断开始时刻的时间差；Δt_T为基准子机同步报文发送时刻距基准子机中断开始时刻的时间差；t_1kR为第k台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳；t_2kR为第k台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳；

当k＝2时，Δt₁＝t_1kR-Δt_kT-Δt_T；

当k＝n时，

Δt₂＝t_2kR-Δt_kT-Δt_T

设定最大采样异步时间差定值Δt_set2，对于任意拟同步子机，如果|Δt₁-Δt₂|≥Δt_set2，则认为本同步报文无效，弃用。

本发明的效果是：通过双向双环网，根据顺时针、逆时针两个方向的同步报文的转发时标，判断子机的转发延时是否在合理范围内，不合理则判断同步报文无效，此时不进行采样同步。更优选的，通过双向双环网，根据顺时针、逆时针两个方向的同步报文分别计算拟同步子机与基准子机的采样异步时差，若顺时针和逆时针分别计算的结果差异大于设定值，则判断同步报文无效，此时不进行采样同步，防止同步报文传输环节的不确定因素造成误同步，进而对保护计算造成影响。

附图说明

图1本发明的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法实施例1示意图；

图2本发明的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法实施例2示意图；

图3本发明的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法实施例3示意图；

图4本发明的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法另一个实施例示意图；

图5为110kV就地化变压器保护双环网示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，以就地化分布式变压器保护为例，对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，本发明的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法实施例1，包括：

就地化环网中选定一台子机作为基准子机，除基准子机外的其他子机通过双向双环网，接收顺时针方向或逆时针方向发来的同步报文，并转发所接收到的同步报文，并在接收到同步报文时在同步报文中打上接收时间戳、在转发同步报文时打上转发时间戳，则本次转发报文延时等于转发时间戳减去接收时间戳。

就地化环网中的拟同步子机根据所接收到顺时针方向同步报文及逆时针方向同步报文，判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值；不满足则认为本同步报文无效并弃用。

具体的，设基准子机的编号为1，顺时针方向其他子机依次为2至n；

设第i台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳为t_1iR、转发时间戳t_1iT，则顺时针方向转发报文延时t_1i＝t_1iT-t_1iR；

设第i台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳为t_2iR、转发时间戳t_2iT，则逆时针方向转发报文延时t_2i＝t_2iT-t_2iR；对于就地化环网中的拟同步子机，其编号为k，则所述顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时，

当k＝2时包括：t_2i其中i＝3，…，n；

当2＜k＜n时，包括：t_1i及t_2j其中i＝2，…，k-1、j＝k+1，…，n，t_2j表示第j台子机的逆时针方向转发报文延时；

当k＝n时包括：t_1i其中i＝2，…，n-1；

判断上述转发报文延时是否均小于最大转发延时定值，不满足则认为本同步报文无效并弃用。

实施例2：

如图2所示，本发明的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法实施例2，包括：

就地化环网中选定一台子机作为基准子机，除基准子机外的其他子机通过双向双环网，接收顺时针方向或逆时针方向发来的同步报文，并转发所接收到的同步报文，并在接收到同步报文时在同步报文中打上接收时间戳、在转发同步报文时打上转发时间戳，则本次转发报文延时等于转发时间戳减去接收时间戳。

就地化环网中的拟同步子机根据所接收到顺时针方向同步报文及逆时针方向同步报文，判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；不满足则认为本同步报文无效并弃用。

具体的，设基准子机的编号为1，顺时针方向其他子机依次为2至n；

设第i台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳为t_1iR、转发时间戳t_1iT，则顺时针方向转发报文延时t_1i＝t_1iT-t_1iR；

设第i台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳为t_2iR、转发时间戳t_2iT，则逆时针方向转发报文延时t_2i＝t_2iT-t_2iR；对于就地化环网中的拟同步子机，其编号为k，则所述顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时，

所述的所途径的所有子机的转发报文延时之和t_kΣ的计算方法为：

当2＜k＜n时，

当k＝2时，

当k＝n时，

判断所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值，不满足则认为本同步报文无效并弃用。

实施例3：

本发明的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法实施例3，包括：

就地化环网中选定一台子机作为基准子机，除基准子机外的其他子机通过双向双环网，接收顺时针方向或逆时针方向发来的同步报文，并转发所接收到的同步报文，并在接收到同步报文时在同步报文中打上接收时间戳、在转发同步报文时打上转发时间戳，则本次转发报文延时等于转发时间戳减去接收时间戳；

就地化环网中的拟同步子机根据所接收到顺时针方向同步报文及逆时针方向同步报文，判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值，且所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；两者不同时满足则认为本同步报文无效并弃用。

具体的，设基准子机的编号为1，顺时针方向其他子机依次为2至n；

设第i台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳为t_1iR、转发时间戳t_1iT，则顺时针方向转发报文延时t_1i＝t_1iT-t_1iR；

设第i台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳为t_2iR、转发时间戳t_2iT，则逆时针方向转发报文延时t_2i＝t_2iT-t_2iR；对于就地化环网中的拟同步子机，其编号为k，则所述顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时，

当k＝2时包括：t_2i其中i＝3，…，n；

当2＜k＜n时，包括：t_1i及t_2j其中i＝2，…，k-1、j＝k+1，…，n，t_2j表示第j台子机的逆时针方向转发报文延时；

当k＝n时包括：t_1i其中i＝2，…，n-1；

所述的所途径的所有子机的转发报文延时之和t_k∑的计算方法为：

当2＜k＜n时，

当k＝2时，

当k＝n时，

判断是否满足顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时均小于最大转发延时定值，且所途径的所有子机的转发报文延时之和小于累计转发延时定值；两者不同时满足则认为本同步报文无效并弃用。

实施例4：

本发明的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法实施例4，在前述实施例1至3的技术上，还包括：就地化环网内拟同步子机依据收到的顺时针方向同步报文，计算本子机与基准子机的第一采样异步时间差，依据收到的逆时针方向同步报文，计算本子机与基准子机的第二采样异步时间差；判断第一采样异步时间差与第二采样异步时间差的两者差值是否小于最大采样异步时间差定值，不满足则认为本同步报文无效并弃用。

具体的，当2＜k＜n时，子机k与子机1的中断异步时差计算方法可由顺时针和逆时针两个方向分别计算；顺时针方向计算方法为：

逆时针方向计算方法为：

式子中，Δt_kT为K子机报文接收时刻距K子机中断开始时刻的时间差；Δt_T为基准子机同步报文发送时刻距基准子机中断开始时刻的时间差；t_1kR为第k台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳；t_2kR为第k台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳；

当k＝2时，Δt₁＝t_1kR-Δt_kT-Δt_T；

当k＝n时，

Δt₂＝t_2kR-Δt_kT-Δt_T

设定最大采样异步时间差定值Δt_set2，对于任意拟同步子机，如果|Δt₁-Δt₂|≥Δt_set2，则认为本同步报文无效，弃用。如图4所示，在实施例3的基础上增加判据的示意图。

优选的方案中，在前述实施例1至4的基础上，还包括若拟同步子机只收到某一方向发来的同步报文，则认为本同步报文无效，弃用。

实施例5

以下结合附图5介绍本案的一个具体实施例5。

1.正常情况下，装置任务执行耗时的离散度不会很大，以典型就地化环网报文300字节的长度分析，FPGA处理此报文的耗时一般为4微秒左右。因此可以在同步报文中增加FPGA收发时刻字段，同步报文每经过一台子机的FPGA转发，此子机增写本同步报文的收发时刻字段内容。以典型就地化环网5台子机计算，任意拟同步子机收到同步报文时，其同步报文的FPGA收发延时累计不会超过20微秒(4×5ms)，因此被同步子机可以设置防误判据：当收到的同步报文中FPGA处理的累计延时超过50微秒时，则认为环网传输存在异常，本同步报文不可信，弃用。

2.由于就地化环网为双向双环网，本子机从环网收取同步报文时，能够收到顺时针环、逆时针环两个方向发来的两帧同步报文。以图5的5台子机的典型配置为例，高压侧子机为子机1，高压2侧子机为子机2，中压侧子机为子机3，低压1侧子机为子机4，低压2侧子机为子机5,，环网顺时针连接顺序为1->2->3->4->5->1。令子机1为基准子机，子机2收到顺时针环报文传输途径为1->2，收到逆时针环报文传输途径为1->5->4->3->2。不同路径光纤长度带来的延时不一致可以忽略(小于0.01微秒)，考虑各子机FPGA转发的计数误差不超过1微秒，则5台子机的累计误差不应超过5微秒；因此设置判据：最大采样异步时间差定值Δt_set2为10ms，当分别依据顺时针环、逆时针环同步报文推算的采样异步时长大于最大采样异步时间差定值Δt_set2，则认为环网传输存在异常，同步报文不可信，弃用。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种防止就地化环网子机采样误同步的方法，其特征在于，包括：

就地化环网中选定一台子机作为基准子机，除基准子机外的其他子机通过双向双环网，接收顺时针方向或逆时针方向发来的同步报文，并转发所接收到的同步报文，并在接收到同步报文时在同步报文中打上接收时间戳、在转发同步报文时打上转发时间戳，则本次转发报文延时等于转发时间戳减去接收时间戳；

就地化环网中的拟同步子机根据所接收到顺时针方向同步报文及逆时针方向同步报文，判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值和/或所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；如果只判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值，不满足则认为本同步报文无效并弃用；

如果只判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；不满足则认为本同步报文无效并弃用；

如果同时判断顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时是否均小于最大转发延时定值和所途径的所有子机的转发报文延时之和是否小于累计转发延时定值；两者不同时满足则认为本同步报文无效并弃用。

2.如权利要求1所述的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法，其特征在于：所述方法还包括，就地化环网内拟同步子机依据收到的顺时针方向同步报文，计算本子机与基准子机的第一采样异步时间差，依据收到的逆时针方向同步报文，计算本子机与基准子机的第二采样异步时间差；判断第一采样异步时间差与第二采样异步时间差的两者差值是否小于最大采样异步时间差定值，不满足则认为本同步报文无效并弃用。

3.如权利要求1所述的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法，其特征在于：所述方法还包括，若拟同步子机只收到某一方向发来的同步报文，则认为本同步报文无效，弃用。

4.如权利要求1所述的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法，其特征在于：

设基准子机的编号为1，顺时针方向其他子机依次为2至n；

设第i台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳为t_1iR、转发时间戳t_1iT，则顺时针方向转发报文延时t_1i＝t_1iT-t_1iR；

设第i台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳为t_2iR、转发时间戳t_2iT，则逆时针方向转发报文延时t_2i＝t_2iT-t_2iR；对于就地化环网中的拟同步子机，其编号为k，则所述顺时针方向与逆时针方向同步报文转发过程中所途径的任意子机的转发报文延时，

当k＝2时包括：t_2i其中i＝3，…，n；

当2＜k＜n时，包括：t_1i及t_2j其中i＝2，…，k-1、j＝k+1，…，n，t_2j表示第j台子机的逆时针方向转发报文延时；

当k＝n时包括：t_1i其中i＝2，…，n-1；

所述的所途径的所有子机的转发报文延时之和t_k∑的计算方法为：

当2＜k＜n时，

当k＝2时，

当k＝n时，

5.如权利要求2所述的一种防止就地化环网子机采样误同步的方法，其特征在于：

设基准子机的编号为1，顺时针方向其他子机依次为2至n；

设第i台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳为t_1iR、转发时间戳t_1iT，则顺时针方向转发报文延时t_1i＝t_1iT-t_1iR；

设第i台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳为t_2iR、转发时间戳t_2iT，则逆时针方向转发报文延时t_2i＝t_2iT-t_2iR；

当2＜k＜n时，子机k与子机1的中断异步时差计算方法可由顺时针和逆时针两个方向分别计算；顺时针方向计算方法为：

逆时针方向计算方法为：

式子中，Δt_kT为K子机报文接收时刻距K子机中断开始时刻的时间差；Δt_T为基准子机同步报文发送时刻距基准子机中断开始时刻的时间差；t_1kR为第k台接收顺时针方向报文打上的接收时间戳；t_2kR为第k台接收逆时针方向报文打上的接收时间戳；

当k＝2时，Δt₁＝t_1kR-Δt_kT-Δt_T；

当k＝n时，

Δt₂＝t_2kR-Δt_kT-Δt_T

设定最大采样异步时间差定值Δt_set2，对于任意拟同步子机，如果|Δt₁-Δt₂|≥Δt_set2，则认为本同步报文无效，弃用。

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