CN112688283A - 面向配电网差动保护业务的差动保护方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种面向配电网差动保护业务的差动保护方法、设备及系统，属于配电线路的运维技术领域。所述差动保护方法包括：分别发送第一电流相量信息和第一监测心跳包；分别接收外部反馈的第二电流相量信息和第二监测心跳包；根据第一监测心跳包、第二监测心跳包分别确定通信时延及通信稳定性；根据通信时延及通信稳定性选择主发无线线路和备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及主收无线线路和备收无线线路中的一者接收的第二电流相量信息；根据选择的第一电流相量信息和第二电流相量信息确定配电网线路是否发生故障；以及在判断配电网线路发生故障的情况下，对配电网线路执行跳闸操作。

Description

面向配电网差动保护业务的差动保护方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及配电线路的运维技术领域，具体地涉及一种面向配电网差动保护业务的差动保护方法。

背景技术

配电网电力能源输送最后分配环节，配电网的安全性和可靠性对人民生活与工业生产质量影响巨大。继电保护能够在电网发生故障时第一时间感知并快速隔离，从而确保了电网的安全稳定运行。随着分布式新能源应用的不断渗透，电网从传统的单向能源流动向双向流动转变，配电网电气拓扑复杂度不断加深、交直流混联带来的电网电力电子化特征的加强，现有的配网保护配置方案以及整定原则受到了严峻的挑战，主要体现为以下几个方面：首先，分布式新能源接入、交直流混联导致配电网故障特征难以定量分析，传统配电网整定方法适用性受到限制；其次配电网电气拓扑结构的复杂化导致现有保护配置方案适用性变差；差动保护就是利用某种通信通道将被保护线路两端连接，通过传递两端采集电气量判断是否存在电气故障，并在故障条件下迅速切除故障线路，具有保护原理简单、故障切除速度快、可靠性高等优点；然而配电网保护面临点多面广，传统光纤通信信道建设成本高、协调难度大，严重制约了继电保护在配电网的应用。

配网电流差动纵联保护原理为电流差动保护装置在线路两端采集同时刻电流电气量的测量值(包含电流幅值、相位波形等)，并通过通信通道传输到对端，各端保护装置通过比较两端当前电流电气量，以决定是否应该动作跳闸；具体而言就是当电流差值超过整定值时判定为内部故障发生，生成继电器跳闸信号控制断路器跳开，从而实现了故障的精确定位和快速隔离。

保护采集电流信息报文传输时延方面，受电力设备的热稳定性影响，保护装置应在五个周期波(100ms)内完成报文发送与接收、计算处理、跳闸信号发出、断路器跳闸等动作。一般地，保护装置处理时延约为10ms，跳闸信号触发时间约为10ms，断路器跳闸时间约为40ms-60ms，因此，报文传输时延应小于20ms。然而，任何无线通信技术(包括5G通信)均存在因无线传播环境变化导致的通信链路传输时延波动性，无法一直保持时延性能在可接受范围内。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种面向配电网差动保护业务的差动保护方法、设备及系统，能够针对保障差动保护设备数据交换的可靠性及稳定性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种配电网差动保护也无的差动保护方法，包括：

分别通过主发无线线路和备发无线线路发送第一电流相量信息和第一监测心跳包；

分别通过所述主收无线线路和所述备收无线线路接收外部反馈的第二电流相量信息和第二监测心跳包；

根据所述第一监测心跳包、所述第二监测心跳包分别确定所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延及通信稳定性；

根据所述通信时延及通信稳定性选择所述主发无线线路和所述备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及所述主收无线线路和所述备收无线线路中的一者接收的所述第二电流相量信息；

根据选择的所述第一电流相量信息和所述第二电流相量信息确定配电网线路是否发生故障；以及

在判断所述配电网线路发生故障的情况下，对所述配电网线路执行跳闸操作。

可选地，所述第一监测心跳包和所述第二监测心跳包包括用于指示发送和接收时刻的时间戳；

根据所述第一监测心跳包、所述第二监测心跳包分别确定所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延及通信稳定性具体包括：

对所述第一监测心跳包和所述第二监测心跳包的时间戳执行相减操作以得到所述通信时延。

可选地，根据所述第一监测心跳包、所述第二监测心跳包分别确定所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延及通信稳定性具体包括：

根据公式(1)建立输入样本的时间序列模型，其中，所述输入样本包括通信时延的时间序列，

其中，T_k(k＝1,2,…,K,K+1,…)为所述输入样本，K为时延序列的样本容量，Φ(L)为自回归系数多项式且Φ(L)＝1-φ₁L-φ₂L²-…-φ_pL^p，p为自回归项数，Θ(L)为滑动平均系数多项式且Θ(L)＝1+θ₁L+θ₂L²+…+θ_qL^q，q为滑动平均项数，L为滞后算子，LT_k＝T_K-1；D为差分算子，DT_k＝(1-L)T_k＝T_k-T_K-1，d为所述时间序列模型成为平稳序列的差分次数，u_k为零均值高斯白噪过程，

为噪声方差，N为噪声集合；

根据公式(2)计算所述输入样本的均值，

其中，

为所述均值；

根据公式(3)计算序列方差，

其中，

为所述序列方差；

判断所述序列方差是否为无穷大；

在判断所述序列方差为无穷大的情况下，更新差分次数，并对所述输入样本执行差分处理操作，再次根据公式(2)计算所述均值，并执行所述方法的相应步骤，直到判断所述序列方差为非无穷大；

在判断所述序列方差为非无穷大的情况下，输出所述差分次数；

根据公式(4)和公式(5)确定所述输入样本的自相关函数，

其中，r_i为所述自相关函数，i＝1,2,…,p；

根据公式(6)确定所述输入样本的偏自相关函数，

其中，φ_m,m为所述偏自相关函数；

根据预设的判定阈值确定自回归项数p和滑动平均项数q之间可能存在的组合集合；

从所述组合集合中随机选取一个组合作为自回归项数p和滑动平均项数q的值；

通过极大似然函数L(φ₁,φ₂,…,φ_p,θ₁,θ₂,…,θ_q|T₁,T₂,…,T_k)分别对函数φ_i(φ₁,φ₂,…,φ_p)和函数θ_i(θ₁,θ₂,…,θ_q)求偏导以得到偏导函数φ_i′(i＝1,2,…,p)和偏导函数θ_i′(i＝1,2,…,q)；

根据公式(6)和公式(7)检验所述时间序列模型，

Q≤χ²(K-1-p-q)， (8)

其中，χ²(K-1-p-q)为卡方分布函数；

在检验未通过的情况下，再次从所述组合集合中随机选取一个组合作为自回归项数p和滑动平均项数q的值，并执行所述方法的相应步骤，直到检验通过；

在检验通过的情况下，采用所述时间序列模型预测下一周期的所述输入样本；

比对预测的所述输入样本和实际的所述输入样本，判断两者的差值是否大于或等于预设值；

在判断所述差值大于或等于所述预设值的情况下，确定当前的通信稳定性不合格；

在判断所述差值小于所述预设值的情况下，确定当前的通信稳定性合格。

可选地，根据所述通信时延及通信稳定性选择所述主发无线线路和所述备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及所述主收无线线路和所述备收无线线路中的一者接收的所述第二电流相量信息具体包括：

判断所述通信时延是否位于预设范围内；

判断所述通信稳定性是否满足预设条件；

在判断所述通信时延位于预设范围内且所述通信稳定性满足预设条件的情况下，选择对应的所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路的所述第一电流相量信息或所述第二电流相量信息。

可选地，根据所述通信时延及通信稳定性选择所述主发无线线路和所述备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及所述主收无线线路和所述备收无线线路中的一者接收的所述第二电流相量信息具体包括：

在所述主发无线线路和所述备发无线线路的通信时延均位于所述预设范围内且通信稳定性均满足所述预设条件的情况下，选择所述主发无线线路；

在所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延均位于所述预设范围内且通信稳定性均满足所述预设条件的情况下，选择所述主收无线线路。

可选地，根据所述通信时延及通信稳定性选择所述主发无线线路和所述备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及所述主收无线线路和所述备收无线线路中的一者接收的所述第二电流相量信息具体包括：

在所述主发无线线路和所述备发无线线路的通信时延均位于所述预设范围外或通信稳定性均不满足所述预设条件的情况下，闭锁差动保护装置；

在所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延均位于所述预设范围外或通信稳定性均不满足所述预设条件的情况下，闭锁所述差动保护装置。

可选地，所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路中的至少一者包括5G通信信道。

另一方面，本发明还提供一种面向配电网差动保护业务的差动保护设备，所述差动保护设备包括：

主发无线线路；

备发无线线路；

主收无线线路；

备收无线线路；

时延监测模块，与所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路以及所述备收无线线路连接，用于执行如上述任一所述的差动保护方法。

再一方面，本发明还提供一种面向配电网差动保护业务的差动保护系统，所述差动保护系统包括两个至少相互匹配的如上述所述的差动保护设备，两个所述差动保护设备中的一者设置于配电网线路的一端，两个所述差动保护设备中的另一者设置于所述配电网线路的另一端。

再一方面，本发明还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器执行如上述任一所述的差动保护方法。

通过上述技术方案，本发明提供的面向配电网差动保护业务的差动保护方法、设备及系统通过在配电线路的两侧设置通过无线连接的差动保护设备，并在差动保护设备中预置用于克服无线网络波动特性的方法，使得差动保护设备在通过无线网络连接的情况下也能够实现精准的控制和保护。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的面向配电网差动保护业务的差动保护系统的结构框图；

图2是根据本发明的一个实施方式的面向配电网差动保护业务的差动保护方法的流程图；以及

图3是根据本发明的一个实施方式的确定通信稳定性的方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

如图1所示是根据本发明的一个实施方式的面向配电网差动保护业务的差动保护系统的结构框图。在图1中，该差动保护系统可以包括至少两个差动保护设备10。其中，相互匹配的两个差动保护设备中的一者可以设置于配电网线路的一端，另一者则可以设置于配电网线路的另一端。

在该差动保护系统工作时，相互匹配的两个差动保护设备实时相互传输检测的配电网线路的配电信息。在任一差动保护设备判断配电信息的比对结果异常的情况下，向配电网线路的断路器发送跳闸指令以保护电网。

在现有技术中，常规的差动保护设备所采用的是光纤连接的方式。这种方式虽然能够保证连接的稳定性，但是光纤的铺设成本过高。因此，在本发明提供的差动保护系统中，相互匹配的两个差动保护设备10通过无线网络连接，从而克服了光纤铺设成本过高的技术缺陷。而为了克服无线网络不稳定的特性，对于本发明提供的差动保护设备10，如图1所示，可以包括主发无线线路11、备发无线线路12、主收无线线路13、备收无线线路14以及时延监测模块15。时延监测模块15可以与主发无线线路11、备发无线线路12、主收无线线路13以及备收无线线路14连接，用于选择主发无线线路11和备发无线线路12中的一者以发送第一监测心跳包、第一电流相量信息，选择主收无线线路13和备收无线线路14以接收第二监测心跳包、第二电流相量信息。进一步地，针对上述差动保护设备10，本发明还提供一种面向配电网差动保护业务的差动保护方法，该时延监测模块15可以用于执行该差动保护方法。其中，第一监测心跳包和第二监测心跳包均可以包括用于指示发送时刻的时间戳以及帧序号等，而第一电流电量信息和第二电流电量信息则可以包括数据包序号以及对应的时间戳。另外，考虑到配网配电线路的主频率要求，该第一监测心跳包和第二监测心跳包的频率可以是1kHz，而第一电流电量信息和第二电流电量信息的频率则可以是4kHz。

如图2所示，该差动保护方法可以包括：

在步骤S10中，分别通过主发无线线路11和备发无线线路12发送第一电流相量信息和第一监测心跳包。

在步骤S11中，分别通过主收无线线路13和备收无线线路14接收外部反馈的第二电流相量信息和第二监测心跳包。

在步骤S12中，根据第一监测心跳包、第二监测心跳包、第一电流相量信息以及第二电流相量信息分别确定主发无线线路11、备发无线线路12、主收无线线路13和备收无线线路14的通信时延及通信稳定性。

在步骤S13中，根据通信时延及通信稳定性选择主发无线线路11和备发无线线路12中的一者发送的第一电流相量信息以及主收无线线路13和备收无线线路14中的一者接收的第二电流相量信息。

在步骤S14中，根据选择的第一电流相量信息和第二电流相量信息确定配电网线路是否发生故障。

在步骤S15中，在判断配电网线路发生故障的情况下，对配电网线路执行跳闸操作。

在该差动保护系统工作时，时延监测模块15通过执行如图2中所示出的方法，通过通信时延及通信稳定性的判断在主发无线线路11、备发无线线路12中选择信号发送的线路，并在主收无线线路13和备收无线线路14中选择信号接收的线路，从而使得两个差动保护设备10之间的无线连接能够始终保持稳定。

具体地，在步骤S12中，对于通信时延的确定，可以是本领域人员所知的多种方式。在本发明的一个优选示例中，考虑到第一电流相量信息和第二电流相量信息均是用于判断配网配电线路两端的配电状态的样本，在对比的过程中也无法判断其通信时延的具体状态。而第一监测心跳包和第二监测心跳包是占空比相同的脉冲信号，在比对这两者之间的信号时，只需要比对两者的相位差，再结合脉冲信号的周期值就能够得到该通信时延。具体地，在该实例中，该第一监测心跳包和第二监测心跳包可以包括用于指示发送时刻的时间戳。相应地，步骤S12则可以是对第一监测心跳包和第二监测心跳包的时间戳执行相减操作以得到该通信时延。

另外，步骤S12也包括了对通信稳定性的判断。对于该判断过程，虽然也可以是本领域人员所知的多种方法。但是，在本发明的一个优选示例中，该判断过程可以包括如图3中所示出的步骤。在图3中，该判断过程可以包括：

在步骤S20中，根据公式(1)建立输入样本的时间序列模型。其中，该输入样本可以为通信时延的时间序列，

其中，T_k(k＝1,2,…,K,K+1,…)为输入样本，K为时延序列(通信时延的时间序列)的样本容量，Φ(L)为自回归系数多项式且Φ(L)＝1-φ₁L-φ₂L²-…-φ_pL^p，p为自回归项数，Θ(L)为滑动平均系数多项式且Θ(L)＝1+θ₁L+θ₂L²+…+θ_qL^q，q为滑动平均项数，L为滞后算子，LT_k＝T_K-1；D为差分算子，DT_k＝(1-L)T_k＝T_k-T_K-1，d为时间序列模型成为平稳序列的差分次数，u_k为零均值高斯白噪过程，

为噪声方差，N为噪声集合；

在步骤S21中，根据公式(2)计算输入样本的均值，

其中，

为均值；

在步骤S22中，根据公式(3)计算序列方差，

其中，

为序列方差；

在步骤S23中，判断序列方差是否为无穷大；

在步骤S24中，在判断序列方差为无穷大的情况下，更新差分次数，并对输入样本执行差分处理操作，然后再次根据公式(2)计算均值(即返回执行步骤S21)，并执行该方法的相应步骤，直到判断序列方差为非无穷大。

在步骤S25中，在判断序列方差为非无穷大的情况下，输出差分次数；

在步骤S26中，根据公式(4)和公式(5)确定输入样本的自相关函数，

其中，r_i为自相关函数，i＝1,2,…,p；

在步骤S27中，根据公式(6)确定输入样本的偏自相关函数，

其中，φ_m,m为偏自相关函数；

在步骤S28中，根据预设的判定阈值确定自回归项数p和滑动平均项数q之间可能存在的组合集合。具体地，在该步骤S28中，该判定阈值可以为2K^-1。更具体地，在该步骤S28中，可以是先将偏自相关函数φ_m,m的值固定于(-2K^-1,2K^-1)区间内，然后确定偏自相关函数φ_m,m在该区间内震荡的情况下，l和m的所有取值。该所有取值即为自回归项数p和滑动平均项数q之间可能存在的组合集合。

在步骤S29中，从组合集合中随机选取一个组合作为自回归项数p和滑动平均项数q的值；

在步骤S30中，通过极大似然函数分别对函数φ_i(φ₁,φ₂,…,φ_p)和函数θ_i(θ₁,θ₂,…,θ_q)求偏导以得到偏导函数φ_i′(i＝1,2,…,p)和偏导函数θ_i′(i＝1,2,…,q)。其中，该极大似然函数为L(φ₁,φ₂,…,φ_p,θ₁,θ₂,…,θ_q|T₁,T₂,…,T_k)。

在步骤S31中，根据公式(6)和公式(7)检验时间序列模型，

Q≤χ²(K-1-p-q)， (8)

其中，χ²(K-1-p-q)为卡方分布函数；

在检验未通过的情况下，再次从组合集合中随机选取一个组合作为自回归项数p和滑动平均项数q的值(即返回执行步骤S29)，并执行该方法的相应步骤，直到检验通过。在该示例中，对于选择一个组合的具体方式，可以是本领域人员所知的多种形式。但是，考虑到该组合集合中可能存在较多数量组合，如果直接采用随机选取的方式可能会导致循环迭代的次数大量增加，从而导致算法运行时间的延长。鉴于此，发明人在实际设计算法的过程中发现，自回归项数p和滑动平均项数q为时间序列模型中自回归系数多项式和滑动平均系数多项式的项数，如果自回归系数多项式和滑动平均系数多项式的项数较少，虽然算法的复杂度会降低，运行效率会提高，但是相应的预测的准确度就会降低；而如果自回归系数多项式和滑动平均系数多项式的项数较多，虽然算法的复杂度会增加，运行效率会降低，但是相应的预测的准确度则会更高。因此，在该优选示例中，针对自回归项数p和滑动平均项数q的选取，可以是按照数值从小到大的顺序来选取。在一个优选示例中，可以是首先固定自回归项数p和滑动平均项数q中的一者的数值，再从小到大调整自回归项数p和滑动平均项数q中的另一者的数值。如果该另一者的数值全部选择完，依然没有通过检验，则可以将一者的数值按照从小到大的原则重新选取固定，并继续重复上述操作，直到检验通过。

在步骤S32中，在检验通过的情况下，采用该时间序列模型预测下一周期的输入样本，即如公式(9)所示，

T_k+1＝u_k+1+θ₁u_k+,…,+θ_qu_k-q+1-φ₁T_k-,…,-φ_pT_k-p+1， (9)

其中，T_k+1即为预测的下一周期的输入样本。

在步骤S33中，比对预测的输入样本和实际的输入样本，判断两者的差值是否大于或等于预设值。在该示例中，该预设值可以是例如20％。具体地，以常规的采样周期为100ms来计算，如果两者的差异超过20ms，则可以人为该通信稳定性不合格。

在步骤S34中，在判断差值大于或等于预设值的情况下，确定当前的通信稳定性不合格；

在步骤S35中，在判断差值小于预设值的情况下，确定当前的通信稳定性合格。

通过上述所述的方法能够确定不同的线路的通信时延以及通信稳定性。对于针对该通信时延及通信稳定性对线路的选择过程，可以是本领域人员所知的多种形式。在本发明的一个示例中，该过程可以是首先分别判断通信时延是否位于预设范围内以及通信稳定性是否满足预设条件(该预设条件的优选示例在上述中已经给出)，然后针对判断结果选择对应的线路。即在判断通信时延位于预设范围内且通信稳定性满足预设条件的情况下，选择对应的主发无线线路、备发无线线路、主收无线线路和备收无线线路的第一电流相量信息或第二电流相量信息。

另外，考虑到有可能存在主发无线线路、备发无线线路均满足条件的情形，此时可以按照优先级先后来选择，即在主发无线线路和备发无线线路的通信时延均位于预设范围内且通信稳定性均满足预设条件的情况下，选择主发无线线路。相似地，在主收无线线路和备收无线线路的通信时延均位于预设范围内且通信稳定性均满足预设条件的情况下，则可以选择主收无线线路。

另外，考虑到可能存在所有的线路均不能满足收发的条件。此时，可以直接闭锁差动保护装置，避免出现误跳闸的操作。即：在主发无线线路和备发无线线路的通信时延均位于预设范围外或通信稳定性均不满足预设条件的情况下，闭锁差动保护装置；在主收无线线路和备收无线线路的通信时延均位于预设范围外或通信稳定性均不满足预设条件的情况下，闭锁差动保护装置。

对于本发明提供的差动保护系统中的无线线路，虽然在现有技术中存在多种无线网络可以选择，例如常规的局域网、3G通信网络、4G通信网络、蓝牙模块、NB-IoT网络等。但是，由于差动保护系统短延时的控制精度要求，同时两个差动保护设备10又往往设置于距离较远的区域，常规的局域网、蓝牙模块等显然难以满足长距离传输的特性，而常规的3G通信网络、4G通信网络以及NB-IoT网络等虽然能够满足长距离传输的要求，但是又难以满足通信时延的要求。因此，在该实施方式中，该无线线路可以选择5G通信网络。5G通信网络时近年来新兴的通信技术，不仅能够满足长距离传输的要求，还具有降低的通信时延(10ms左右)。

再一方面，本发明还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器执行如上述任一所述的差动保护方法。

通过上述技术方案，本发明提供的面向配电网差动保护业务的差动保护方法、设备及系统通过在配电线路的两侧设置通过无线连接的差动保护设备，并在差动保护设备中预置用于克服无线网络波动特性的方法，使得差动保护设备在通过无线网络连接的情况下也能够实现精准的控制和保护。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种面向配电网差动保护业务的差动保护方法，其特征在于，所述差动保护方法包括：

分别通过主发无线线路和备发无线线路发送第一电流相量信息和第一监测心跳包；

分别通过所述主收无线线路和所述备收无线线路接收外部反馈的第二电流相量信息和第二监测心跳包；

根据所述第一监测心跳包、所述第二监测心跳包分别确定所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延及通信稳定性；

根据所述通信时延及通信稳定性选择所述主发无线线路和所述备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及所述主收无线线路和所述备收无线线路中的一者接收的所述第二电流相量信息；

根据选择的所述第一电流相量信息和所述第二电流相量信息确定配电网线路是否发生故障；以及

在判断所述配电网线路发生故障的情况下，对所述配电网线路执行跳闸操作。

2.根据权利要求1所述的差动保护方法，其特征在于，所述第一监测心跳包和所述第二监测心跳包包括用于指示发送和接收时刻的时间戳；

根据所述第一监测心跳包、所述第二监测心跳包分别确定所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延及通信稳定性具体包括：

对所述第一监测心跳包和所述第二监测心跳包的时间戳执行相减操作以得到所述通信时延。

3.根据权利要求1所述的差动保护方法，其特征在于，根据所述第一监测心跳包、所述第二监测心跳包分别确定所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延及通信稳定性具体包括：

根据公式(1)建立输入样本的时间序列模型，其中，所述输入样本包括通信时延的时间序列，

其中，T_k(k＝1,2,…,K,K+1,…)为所述输入样本，K为时延序列的样本容量，Φ(L)为自回归系数多项式且Φ(L)＝1-φ₁L-φ₂L²-…-φ_pL^p，p为自回归项数，Θ(L)为滑动平均系数多项式且Θ(L)＝1+θ₁L+θ₂L²+…+θ_qL^q，q为滑动平均项数，L为滞后算子，LT_k＝T_K-1；D为差分算子，DT_k＝(1-L)T_k＝T_k-T_K-1，d为所述时间序列模型成为平稳序列的差分次数，u_k为零均值高斯白噪过程，

为噪声方差，N为噪声集合；

根据公式(2)计算所述输入样本的均值，

其中，

为所述均值；

根据公式(3)计算序列方差，

其中，

为所述序列方差；

判断所述序列方差是否为无穷大；

在判断所述序列方差为无穷大的情况下，更新差分次数，并对所述输入样本执行差分处理操作，再次根据公式(2)计算所述均值，并执行所述方法的相应步骤，直到判断所述序列方差为非无穷大；

在判断所述序列方差为非无穷大的情况下，输出所述差分次数；

根据公式(4)和公式(5)确定所述输入样本的自相关函数，

其中，r_i为所述自相关函数，i＝1,2,…,p；

根据公式(6)确定所述输入样本的偏自相关函数，

其中，φ_m,m为所述偏自相关函数；

根据预设的判定阈值确定自回归项数p和滑动平均项数q之间可能存在的组合集合；

从所述组合集合中随机选取一个组合作为自回归项数p和滑动平均项数q的值；

通过极大似然函数L(φ₁,φ₂,…,φ_p,θ₁,θ₂,…,θ_q|T₁,T₂,…,T_k)分别对函数φ_i(φ₁,φ₂,…,φ_p)和函数θ_i(θ₁,θ₂,…,θ_q)求偏导以得到偏导函数φ_i′(i＝1,2,…,p)和偏导函数θ_i′(i＝1,2,…,q)；

根据公式(6)和公式(7)检验所述时间序列模型，

Q≤χ²(K-1-p-q)，(8)

其中，χ²(K-1-p-q)为卡方分布函数；

在检验未通过的情况下，再次从所述组合集合中随机选取一个组合作为自回归项数p和滑动平均项数q的值，并执行所述方法的相应步骤，直到检验通过；

在检验通过的情况下，采用所述时间序列模型预测下一周期的所述输入样本；

比对预测的所述输入样本和实际的所述输入样本，判断两者的差值是否大于或等于预设值；

在判断所述差值大于或等于所述预设值的情况下，确定当前的通信稳定性不合格；

在判断所述差值小于所述预设值的情况下，确定当前的通信稳定性合格。

4.根据权利要求1所述的差动保护方法，其特征在于，根据所述通信时延及通信稳定性选择所述主发无线线路和所述备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及所述主收无线线路和所述备收无线线路中的一者接收的所述第二电流相量信息具体包括：

判断所述通信时延是否位于预设范围内；

判断所述通信稳定性是否满足预设条件；

在判断所述通信时延位于预设范围内且所述通信稳定性满足预设条件的情况下，选择对应的所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路的所述第一电流相量信息或所述第二电流相量信息。

5.根据权利要求4所述的差动保护方法，其特征在于，根据所述通信时延及通信稳定性选择所述主发无线线路和所述备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及所述主收无线线路和所述备收无线线路中的一者接收的所述第二电流相量信息具体包括：

在所述主发无线线路和所述备发无线线路的通信时延均位于所述预设范围内且通信稳定性均满足所述预设条件的情况下，选择所述主发无线线路；

在所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延均位于所述预设范围内且通信稳定性均满足所述预设条件的情况下，选择所述主收无线线路。

6.根据权利要求4所述的差动保护方法，其特征在于，根据所述通信时延及通信稳定性选择所述主发无线线路和所述备发无线线路中的一者发送的第一电流相量信息以及所述主收无线线路和所述备收无线线路中的一者接收的所述第二电流相量信息具体包括：

在所述主发无线线路和所述备发无线线路的通信时延均位于所述预设范围外或通信稳定性均不满足所述预设条件的情况下，闭锁差动保护装置；

在所述主收无线线路和所述备收无线线路的通信时延均位于所述预设范围外或通信稳定性均不满足所述预设条件的情况下，闭锁所述差动保护装置。

7.根据权利要求1所述的差动保护方法，其特征在于，所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路和所述备收无线线路中的至少一者包括5G通信信道。

8.一种面向配电网差动保护业务的差动保护设备，其特征在于，所述差动保护设备包括：

主发无线线路；

备发无线线路；

主收无线线路；

备收无线线路；

时延监测模块，与所述主发无线线路、所述备发无线线路、所述主收无线线路以及所述备收无线线路连接，用于执行如权利要求1至7任一所述的差动保护方法。

9.一种面向配电网差动保护业务的差动保护系统，其特征在于，所述差动保护系统包括两个至少相互匹配的如权利要求8所述的差动保护设备，两个所述差动保护设备中的一者设置于配电网线路的一端，两个所述差动保护设备中的另一者设置于所述配电网线路的另一端。

10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器执行如权利要求1至7任一所述的差动保护方法。

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