CN112332388A - 一种基于光纤通信的母差保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于光纤通信的母差保护方法。该方法包括获取所述主机的同步命令和同步脉冲；根据所述同步命令和同步脉冲以及所述第一光纤通信菊花链对所有从机进行数据同步；获取所述主机的发送的修正命令以及修正脉冲；根据所述修正命令以及所述修正脉冲和所述第一光纤通信菊花链对数据同步后的所有从机进行修正；根据所述第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍内接收时标相同的所有修正后的从机的数据；根据所有修正后的从机的数据与所述主机的数据确定差动电流和制动电流；根据所述差动电流和所述制动电流控制所述主机和所有从机。本发明实现了分散分布式母差保护功能。

Description

一种基于光纤通信的母差保护方法
技术领域
本发明涉及电子信息领域，特别是涉及一种基于光纤通信的母差保护方法。
背景技术
目前，微机的母线差动(母差)保护是电力系统中重要的保护，其保护范围是各出线电流互感器到母线之间。对于双母线接线方式来说，有多种运行方式，即该系统中的任何一条线路都可以运行在任何一条母线上，现在的微机的母线保护就以隔离开关的位置信号作为判断运行方式的依据，即隔离开关闭合于哪条母线，则该回路的电流互感器的电流就参与哪条母线保护的计算。
而现有技术中母差保护装置要求同时采集多个回路的电流，采集通道数量多，成本高，体积大。造成母差保护的效果不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于光纤通信的母差保护方法，实现分散分布式母差保护功能。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于光纤通信的母差保护方法，应用于一种带母差保护功能的综合测控保护装置，所述的一种带母差保护功能的综合测控保护装置包括：多个母差保护装置电路；每个所述母差保护装置电路包括第一差分收发器和第二差分收发器；所述母差保护装置电路设置在母线的进线和出线的开关保护装置中；其中，一所述母差保护装置电路为主机，除所述主机之外的所述母差保护装置电路为从机；所述主机的第一差分收发器的数据发送端与一所述从机的第二差分收发器的数据接收端连接，一所述从机的第二差分收发器的数据发送端与另一所述从机的第二差分收发器的数据接收端连接，构成第一光纤通信菊花链；一所述从机的第一差分收发器的数据发送端与另一所述从机的第一差分收发器的数据接收端连接，一所述从机的第一差分收发器的数据发送端与主机的第二差分收发器的数据接收端连接，构成第二光纤通信菊花链；所述主机通过第一光纤通信菊花链发送同步指令与同步脉冲、修正指令与修正脉冲至所述从机，使所述主机与所述从机保持采样同步；所述主机还通过第一光纤通信菊花链发布所述母线的差动保护动作命令；当母线故障时发跳闸命令跳开所述主机所监控的开关，同时通过第一光纤通信菊花链向处于该菊花链网络中的所有从机发布广播跳闸命令，跳开所有所述从机所监控的开关；所述主机通过第二光纤通信菊花链接收处于该菊花链网络中所有从机的采样数据，同时与主机的采样数据进行母线差动电流计算，完成母差保护逻辑判断；所述从机的第二差分收发器用于接收同步指令与同步脉冲，使所述从机的采样与所述主机保持同步；所述从机的第二差分收发器还用于接收所述主机的跳闸指令跳开所述从机监控的开关；所述主机的第二差分收发器的数据接收端与一所述从机的第一差分收发器的数据发送端连接，一所述从机的第一差分收发器的数据接收端与另一所述从机的第一差分收发器的数据发送端连接；所述主机的第二差分收发器用于接收各所述从机的采样数据；所述从机的第一差分收发器用于发送所述从机的采样数据至所述主机；包括：
获取所述主机的同步命令和同步脉冲；
根据所述同步命令和同步脉冲以及所述第一光纤通信菊花链对所有从机进行数据同步；
获取所述主机的发送的修正命令以及修正脉冲；
根据所述修正命令以及所述修正脉冲和所述第一光纤通信菊花链对数据同步后的所有从机进行修正；
根据所述第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍内接收时标相同的所有修正后的从机的数据；所述从机的数据为从机的模数转换器采集的电力系统的交流模拟量；所述模拟量为三相电压以及三相电流；
根据所有修正后的从机的数据与所述主机的数据确定差动电流和制动电流；所述主机的数据为所述主机的模数转换器采集的电力系统的交流模拟量；
根据所述差动电流和所述制动电流控制所述主机和所有从机。
可选的，所述获取所述主机的同步命令和同步脉冲，之前还包括：
所述主机生成带CRC校验的报文的所述同步命令，之后生成所述同步脉冲。
可选的，所述根据所述同步命令和同步脉冲以及所述第一光纤通信菊花链对所有从机进行数据同步，具体包括：
所述从机根据所述同步命令进行验证；
验证正确后，开放可编程计数器阵列中断；
所述从机根据所述同步脉冲并启动所述从机的模数转换器以及屏蔽所述可编程计数器阵列中断。
可选的，所述根据所述第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍内接收时标相同的所有修正后的从机的数据，之前还包括：
所述从机的模数转换器采用窗口移动递推傅式算法计算三相电流的实部和虚部。
可选的，所述根据所述差动电流和所述制动电流控制所述主机和所有从机，具体包括：
根据所述差动电流和所述制动电流判断所述母线是否故障；
若故障，则发跳闸命令跳开所述主机所监控的开关，同时通过第一光纤通信菊花链向处于该菊花链网络中的所有从机发布广播跳闸命令，跳开所有所述从机所监控的开关。
可选的，所述根据所述第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍内接收时标相同的所有修正后的从机的数据，之前还包括：
所述从机的模数转换器以定时中断的方式进行所述从机的数据采集。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所提供的一种基于光纤通信的母差保护方法，通过同步主机和所有从机的数据，并且进行修正，保证主机和所有从机的数据同步以及正确；通过主机和所有从机的数据判断母线是否出现故障。进而保证了判断的准确性，以及实现了分散分布式母差保护功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种基于光纤通信的母差保护方法流程示意图；
图2为本发明所应用的一种带母差保护功能的综合测控保护装置的结构示意图；
图3为分相差动的动作曲线示意图；
图4为采样点中断节拍示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于光纤通信的母差保护方法，实现分散分布式母差保护功能。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明所提供的一种基于光纤通信的母差保护方法流程示意图，如图1所示，本发明所提供的一种基于光纤通信的母差保护方法，应用于一种带母差保护功能的综合测控保护装置如图2所示，所述的一种带母差保护功能的综合测控保护装置包括：多个母差保护装置电路；每个所述母差保护装置电路包括第一差分收发器和第二差分收发器；所述母差保护装置电路设置在母线的进线和出线的开关保护装置中；其中，一所述母差保护装置电路为主机，除所述主机之外的所述母差保护装置电路为从机；所述主机的第一差分收发器的数据发送端与一所述从机的第二差分收发器的数据接收端连接，一所述从机的第二差分收发器的数据发送端与另一所述从机的第二差分收发器的数据接收端连接，构成第一光纤通信菊花链；一所述从机的第一差分收发器的数据发送端与另一所述从机的第一差分收发器的数据接收端连接，一所述从机的第一差分收发器的数据发送端与主机的第二差分收发器的数据接收端连接，构成第二光纤通信菊花链；所述主机通过第一光纤通信菊花链发送同步指令与同步脉冲、修正指令与修正脉冲至所述从机，使所述主机与所述从机保持采样同步；所述主机还通过第一光纤通信菊花链发布所述母线的差动保护动作命令；当母线故障时发跳闸命令跳开所述主机所监控的开关，同时通过第一光纤通信菊花链向处于该菊花链网络中的所有从机发布广播跳闸命令，跳开所有所述从机所监控的开关；所述主机通过第二光纤通信菊花链接收处于该菊花链网络中所有从机的采样数据，同时与主机的采样数据进行母线差动电流计算，完成母差保护逻辑判断；所述从机的第二差分收发器用于接收同步指令与同步脉冲，使所述从机的采样与所述主机保持同步；所述从机的第二差分收发器还用于接收所述主机的跳闸指令跳开所述从机监控的开关；所述主机的第二差分收发器的数据接收端与一所述从机的第一差分收发器的数据发送端连接，一所述从机的第一差分收发器的数据接收端与另一所述从机的第一差分收发器的数据发送端连接；所述主机的第二差分收发器用于接收各所述从机的采样数据；所述从机的第一差分收发器用于发送所述从机的采样数据至所述主机；本发明所提供的一种基于光纤通信的母差保护方法包括：
S101，获取所述主机的同步命令和同步脉冲。
S101之前还包括：
所述主机生成带CRC校验的报文的所述同步命令，之后生成所述同步脉冲。
S102，根据所述同步命令和同步脉冲以及所述第一光纤通信菊花链对所有从机进行数据同步。
S102具体包括：
所述从机根据所述同步命令进行验证。
验证正确后，开放可编程计数器阵列中断。从机收到同步命令之后的下一节拍是接收同步脉冲，开放中断以便快速响应同步脉冲并在中断服务程序中执行采样同步过程。
所述从机根据所述同步脉冲并启动所述从机的模数转换器以及屏蔽所述可编程计数器阵列中断，确保同步脉冲或修正脉冲触发该中断，正常的数据接收不触发中断。
数据采样的同步过程发生的时刻：主机装置上电或复位主动执行数据采样同步过程；从机装置上电或复位向主机申请数据采样同步。数据采样同步命令和同步脉冲发生在预定的采样节拍。
S103，获取所述主机的发送的修正命令以及修正脉冲。
主机首先发送修正命令，修正命令是一串带校验的报文。主机发送完修正命令后的下一节拍发送修正脉冲。
S104，根据所述修正命令以及所述修正脉冲和所述第一光纤通信菊花链对数据同步后的所有从机进行修正。
所有从机通过第一光纤通信菊花链接收主机修正命令，校验正确后开放可编程计数器阵列中断准备接收修正脉冲；所有从机接收主机修正命令后的下一节拍接收修正脉冲，接收到修正脉冲产生可编程计数器阵列中断修正下一个模数转换器采样时刻并屏蔽可编程计数器阵列中断。
数据采样的修正过程发生的时刻：主、从机数据同步后，主机每个周波对从机发送一次修正命令和修正脉冲，从机根据主机发送的修正命令和修正脉冲，修正一次模数转换器采样定时器定时间隔。
数据采样修正命令和修正脉冲发生在预定的采样节拍。
S105，根据所述第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍内接收时标相同的所有修正后的从机的数据；所述从机的数据为从机的模数转换器采集的电力系统的交流模拟量；所述模拟量为三相电压以及三相电流。
所述从机的数据包括装置编号(1个字节)+节拍号(1个字节)+A相电流实部(2个字节)+A相电流虚部(2个字节)+B相电流实部(2个字节)+B相电流虚部(2个字节)+C相电流实部(2个字节)+C相电流虚部(2个字节)+CRC校验(2个字节)共计16个字节。
S105之前还包括：
所述从机的模数转换器采用窗口移动递推傅式算法计算三相电流的实部和虚部。实部和虚部体现了该模拟量的初相角及幅值大小。数据的计算发生在预定的采样节拍。
所述从机的模数转换器以定时中断的方式进行所述从机的数据采集。
S106，根据所有修正后的从机的数据与所述主机的数据确定差动电流和制动电流；所述主机的数据为所述主机的模数转换器采集的电力系统的交流模拟量。
主机通过第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍，将接收到的时标相同的所有从机数据与主机的数据进行差动电流和制动电流计算，A相电流实部用Iar表示，A相电流虚部用Iaij表示，A相差动电流实部用Iacr表示，A相差动电流虚部用Iacij表示，A相制动电流实部用Iazr表示，A相制动电流虚部用Iazij表示，其它两相电流同上。
差动流计算公式如下：
Iacr＝主机Iar+所有从机Iar；
Iacij＝主机Iaij+所有从机Iaij；Iacr的平方+Iacij的平方开根号得到A相差电流的幅值大小。其它两相差动电流的幅值大小计算同上。
制动流计算公式如下：
Iazr＝主机Iar-所有从机Iar；
Iazij＝主机Iaij-所有从机Iaij；
Iazr的平方+Iazij的平方开根号得到A相制动电流的幅值大小。其它两相制动流的幅值大小计算同上。
S107，根据所述差动电流和所述制动电流控制所述主机和所有从机，如图4所示。
S107具体包括：
根据所述差动电流和所述制动电流判断所述母线是否故障。
若故障，则发跳闸命令跳开所述主机所监控的开关，同时通过第一光纤通信菊花链向处于该菊花链网络中的所有从机发布广播跳闸命令，跳开所有所述从机所监控的开关。
如图3所示，当Id＞Idz；[0，Idz/k1)、Id＞K1×Iz；(Idz/k1，IGD]且Id＞K2×[Iz-IGD*(K2-K1)/K2]；(IGD，+∞)时，母差出现故障，
Id为“分相差动电流”，Iz为“分相制动电流”，Idz为“差动定值”，K1为“I段斜率”，通常设为0.6，IGD为“拐点电流”，通常设为5倍的IDZ，K2为“II段斜率”，通常设为0.8。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于光纤通信的母差保护方法，应用于一种带母差保护功能的综合测控保护装置，所述的一种带母差保护功能的综合测控保护装置包括：多个母差保护装置电路；每个所述母差保护装置电路包括第一差分收发器和第二差分收发器；所述母差保护装置电路设置在母线的进线和出线的开关保护装置中；其中，一所述母差保护装置电路为主机，除所述主机之外的所述母差保护装置电路为从机；所述主机的第一差分收发器的数据发送端与一所述从机的第二差分收发器的数据接收端连接，一所述从机的第二差分收发器的数据发送端与另一所述从机的第二差分收发器的数据接收端连接，构成第一光纤通信菊花链；一所述从机的第一差分收发器的数据发送端与另一所述从机的第一差分收发器的数据接收端连接，一所述从机的第一差分收发器的数据发送端与主机的第二差分收发器的数据接收端连接，构成第二光纤通信菊花链；所述主机通过第一光纤通信菊花链发送同步指令与同步脉冲、修正指令与修正脉冲至所述从机，使所述主机与所述从机保持采样同步；所述主机还通过第一光纤通信菊花链发布所述母线的差动保护动作命令；当母线故障时发跳闸命令跳开所述主机所监控的开关，同时通过第一光纤通信菊花链向处于该菊花链网络中的所有从机发布广播跳闸命令，跳开所有所述从机所监控的开关；所述主机通过第二光纤通信菊花链接收处于该菊花链网络中所有从机的采样数据，同时与主机的采样数据进行母线差动电流计算，完成母差保护逻辑判断；所述从机的第二差分收发器用于接收同步指令与同步脉冲，使所述从机的采样与所述主机保持同步；所述从机的第二差分收发器还用于接收所述主机的跳闸指令跳开所述从机监控的开关；所述主机的第二差分收发器的数据接收端与一所述从机的第一差分收发器的数据发送端连接，一所述从机的第一差分收发器的数据接收端与另一所述从机的第一差分收发器的数据发送端连接；所述主机的第二差分收发器用于接收各所述从机的采样数据；所述从机的第一差分收发器用于发送所述从机的采样数据至所述主机；其特征在于，包括：
获取所述主机的同步命令和同步脉冲；
根据所述同步命令和同步脉冲以及所述第一光纤通信菊花链对所有从机进行数据同步；
获取所述主机的发送的修正命令以及修正脉冲；
根据所述修正命令以及所述修正脉冲和所述第一光纤通信菊花链对数据同步后的所有从机进行修正；
根据所述第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍内接收时标相同的所有修正后的从机的数据；所述从机的数据为从机的模数转换器采集的电力系统的交流模拟量；所述模拟量为三相电压以及三相电流；
根据所有修正后的从机的数据与所述主机的数据确定差动电流和制动电流；所述主机的数据为所述主机的模数转换器采集的电力系统的交流模拟量；
根据所述差动电流和所述制动电流控制所述主机和所有从机。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤通信的母差保护方法，其特征在于，所述获取所述主机的同步命令和同步脉冲，之前还包括：
所述主机生成带CRC校验的报文的所述同步命令，之后生成所述同步脉冲。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤通信的母差保护方法，其特征在于，所述根据所述同步命令和同步脉冲以及所述第一光纤通信菊花链对所有从机进行数据同步，具体包括：
所述从机根据所述同步命令进行验证；
验证正确后，开放可编程计数器阵列中断；
所述从机根据所述同步脉冲并启动所述从机的模数转换器以及屏蔽所述可编程计数器阵列中断。
4.根据权利要求1所述的一种基于光纤通信的母差保护方法，其特征在于，所述根据所述第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍内接收时标相同的所有修正后的从机的数据，之前还包括：
所述从机的模数转换器采用窗口移动递推傅式算法计算三相电流的实部和虚部。
5.根据权利要求1所述的一种基于光纤通信的母差保护方法，其特征在于，所述根据所述差动电流和所述制动电流控制所述主机和所有从机，具体包括：
根据所述差动电流和所述制动电流判断所述母线是否故障；
若故障，则发跳闸命令跳开所述主机所监控的开关，同时通过第一光纤通信菊花链向处于该菊花链网络中的所有从机发布广播跳闸命令，跳开所有所述从机所监控的开关。
6.根据权利要求1所述的一种基于光纤通信的母差保护方法，其特征在于，所述根据所述第二光纤通信菊花链在预定的采样节拍内接收时标相同的所有修正后的从机的数据，之前还包括：
所述从机的模数转换器以定时中断的方式进行所述从机的数据采集。
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