CN112993949A - 一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法及装置，包括：当输电线路两侧的保护装置通过纵联通道互相发送并接收采样数据时，根据式Ⅰ计时，得到采样数据的发送时刻或接收时刻：根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样序号差和采样偏差；根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整实现采样同步。该方法计算采样序号差、采样偏差不依赖通道延时Td的计算，计算量小，分析过程无忽略环节，计算结果精确。

Description

一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法及装置

技术领域

本发明涉及输电领域，具体涉及一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法及装置。

背景技术

差动保护原理简单可靠，已广泛应用于电力系统中，在应用于高压输电线路保护时，需要借助于光纤通道获取对方的电流量，因此就涉及两端电流量的同步。同步调整的实质是在同一时刻进行采样或者重采样，需要分析两端采样环节产生的延时是否一致。随着智能变电站技术的发展和应用，保护的采样模式增加，从原来的电缆常规采样发展到数字化直采、数字化网采等，需要选择合适的同步调整方法，进而达到较高的同步精度。

现有同步方法通常根据两侧装置各自的时标进行计时，根据数据接收时间和发送时间确定采样偏差从而根据确定的采样偏差进行同步调整，根据计算的通道延时Td和采样序号，确定本侧和对侧相同采样序号差，完成序号同步。现有同步方法存在延时忽略环节误差较大，计算公式相对复杂，且需要将双侧时间等数据共享，导致参与计算数据较多造成双端传输报文数据量大，计算量大等问题。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法，通过以采样序号+相对时间的方式计时确定数据发送和接收时刻，提供了新的采样序号差、采样偏差的计算方法，该方法计算公式简单明晰，参与计算数据少，同时，该方法无需向对侧发送本侧时间等信息，减少双端报文传输数据，计算采样序号差、采样偏差不依赖通道延时Td的计算，计算量小，分析过程无忽略环节，计算结果精确。

(二)技术方案

为解决上述问题，本申请第一方面，提供一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法，包括：

当输电线路两侧的保护装置通过纵联通道互相发送并接收采样数据时，根据下式Ⅰ计时，得到采样数据的发送时刻或接收时刻：

T＝(N,m)＝N×Tsample+m 式Ⅰ

其中，T为采样数据的发送时刻或接收时刻、N为采样序号、Tsample为采样周期、m为与采样序号N对应的相对时间；

根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样序号差和采样偏差；

根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整实现采样同步。

具体地，本发明中所述与采样序号N对应的相对时间是指：发送数据a的时刻与数据a的采样时刻的偏差，其中数据a为采样序号N对应的采样数据。例如，参见图2，采样序号i对应的采样时刻为(i,0)，而对应的数据发送时刻为T1，采样序号i对应的相对时间为Δt₁，Δt₁单位可为微妙或者装置时钟tick，则T1＝(i,Δt₁)。

具体地，根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定采样序号差，包括：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样序号差ΔNum：

其中，A为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样序号差值，

Δt为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样偏差。

具体地，根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样偏差，包括：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样偏差ΔTs：

具体地，所述预设时间段包括根据下式公式Ⅳ确定的T1、T2、T3、T4四个时刻：

其中：i为第一侧保护装置的采样序号，j为第二侧保护装置与i相对应的采样序号，Δt1为与采样序号i对应的相对时间，Δt2为与采样序号j+a对应的相对时间，Δt3为与采样序号j+b对应的相对时间，Δt4为与采样序号i+c对应的相对时间，T1为第一侧保护装置在第i次采样后向第二侧保护装置发送采样序号i对应的采样数据的时刻，T2为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据的时刻，T3为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据后向第一侧保护装置发送采样序号j+b对应的采样数据的时刻，T4为第一侧保护装置接收到采样序号j+b对应的采样数据的时刻，a、b、c均为正整数，且a＜b＜c，j+a为第二侧保护装置在T2时刻前的最新采样序号，j+b为第二侧保护装置在接收到采样序号i对应的采样数据后的最新采样序号，i+c为第一侧保护装置在T4时刻前的最新采样序号。

具体地，根据下式Ⅴ确定A和Δt：

其中，diff为两侧的采样时刻差。

具体地，根据下式Ⅵ确定两侧的采样时刻差diff：

该方法以一次典型的第一侧发送、第二侧接收、第二侧发送、第一侧接收为计算单位，既能够保证充分利用两侧数据、得到精准的计算结果，又能够避免所用时刻过多导致的计算量大的问题。

在一可选实施例中，所述输电线路两侧的保护装置一侧为主侧保护装置，另一侧为从侧保护装置。

具体地，根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整，包括：

从侧保护装置根据确定的采样序号差确定两侧同步采集的数据对，并根据采样偏差调整采样时刻。

本申请的第二方面，提供了一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步装置，包括：

计时模块，用于当输电线路两侧的保护装置通过纵联通道互相发送并接收采样数据时，根据下式Ⅰ计时，得到采样数据的发送时刻或接收时刻：

T＝(N,m)＝N×Tsample+m 式Ⅰ

其中，T为采样数据的发送时刻或接收时刻、N为采样序号、Tsample为采样周期、m为与采样序号N对应的相对时间；

确定模块，用于根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样序号差和采样偏差；

调整模块，用于根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整实现采样同步。

具体地，所述确定模块用于：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样序号差ΔNum：

其中，A为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样序号差值，

Δt为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样偏差。

具体地，所述确定模块用于：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样偏差ΔTs：

具体地，所述预设时间段包括根据下式公式Ⅳ确定的T1、T2、T3、T4四个时刻：

其中：i为第一侧保护装置的采样序号，j为第二侧保护装置与i相对应的采样序号，Δt1为与采样序号i对应的相对时间，Δt2为与采样序号j+a对应的相对时间，Δt3为与采样序号j+b对应的相对时间，Δt4为与采样序号i+c对应的相对时间，T1为第一侧保护装置在第i次采样后向第二侧保护装置发送采样序号i对应的采样数据的时刻，T2为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据的时刻，T3为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据后向第一侧保护装置发送采样序号j+b对应的采样数据的时刻，T4为第一侧保护装置接收到采样序号j+b对应的采样数据的时刻，a、b、c均为正整数，且a＜b＜c，j+a为第二侧保护装置在T2时刻前的最新采样序号，j+b为第二侧保护装置在接收到采样序号i对应的采样数据后的最新采样序号，i+c为第一侧保护装置在T4时刻前的最新采样序号。

所述确定模块用于，根据下式Ⅴ确定A和Δt：

其中，diff为两侧的采样时刻差。

具体地，所述确定模块用于根据下式Ⅵ确定两侧的采样时刻差diff：

在一可选实施例中，所述输电线路两侧的保护装置一侧为主侧保护装置，另一侧为从侧保护装置。

具体地，所述调整模块用于：

从侧保护装置根据确定的采样序号差确定两侧同步采集的数据对，并根据采样偏差调整采样时刻。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明通过以采样序号+相对时间的方式计时确定数据发送和接收时刻，提供了新的采样序号差、采样偏差的计算方法，该方法计算公式简单明晰，参与计算数据少，同时，该方法无需向对侧发送本侧时间等信息，减少双端报文传输数据，计算采样序号差、采样偏差不依赖通道延时Td的计算，计算量小，分析过程无忽略环节，计算结果精确。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法流程图；

图2为本发明一具体实施例提供的输电线路两侧的保护装置通过纵联通道互相发送并接收采样数据示意图；

图3为本发明提供的一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1所示，本发明提供一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法，包括：

步骤101：当输电线路两侧的保护装置通过纵联通道互相发送并接收采样数据时，根据下式Ⅰ计时，得到采样数据的发送时刻或接收时刻：

T＝(N,m)＝N×Tsample+m 式Ⅰ

其中，T为采样数据的发送时刻或接收时刻、N为采样序号、Tsample为采样周期、m为与采样序号N对应的相对时间；

步骤102：根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样序号差和采样偏差；

步骤103：根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整实现采样同步。

本发明通过以采样序号+相对时间的方式计时确定数据发送和接收时刻，提供了新的采样序号差、采样偏差的计算方法，该方法计算公式简单明晰，参与计算数据少，同时，该方法无需向对侧发送本侧时间等信息，减少双端报文传输数据，计算采样序号差、采样偏差不依赖通道延时Td的计算，计算量小，分析过程无忽略环节，计算结果精确。

具体地，根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定采样序号差，包括：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样序号差ΔNum：

其中，A为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样序号差值，

Δt为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样偏差。

具体地，所述根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样偏差，包括：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样偏差ΔTs：

具体地，所述预设时间段包括根据下式公式Ⅳ确定的T1、T2、T3、T4四个时刻：

其中：i为第一侧保护装置的采样序号，j为第二侧保护装置与i相对应的采样序号，Δt1为与采样序号i对应的相对时间，Δt2为与采样序号j+a对应的相对时间，Δt3为与采样序号j+b对应的相对时间，Δt4为与采样序号i+c对应的相对时间，T1为第一侧保护装置在第i次采样后向第二侧保护装置发送采样序号i对应的采样数据的时刻，T2为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据的时刻，T3为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据后向第一侧保护装置发送采样序号j+b对应的采样数据的时刻，T4为第一侧保护装置接收到采样序号j+b对应的采样数据的时刻，a、b、c均为正整数，且a＜b＜c，j+a为第二侧保护装置在T2时刻前的最新采样序号，j+b为第二侧保护装置在接收到采样序号i对应的采样数据后的最新采样序号，i+c为第一侧保护装置在T4时刻前的最新采样序号。

具体地，根据下式Ⅴ确定A和Δt：

其中，diff为两侧的采样时刻差。

具体地，根据下式Ⅵ确定两侧的采样时刻差diff：

在一可选实施例中，所述输电线路两侧的保护装置一侧为主侧保护装置，另一侧为从侧保护装置。

具体地，根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整，包括：

从侧保护装置根据确定的采样序号差确定两侧同步采集的数据对，并根据采样偏差调整采样时刻。

以下为一具体方法实施例：

1)线路两端两台保护装置正常运行时，分别进行模拟量采集，并进行纵联通道数据的接收和发送。如图2所示M侧装置按照采样间隔完成第i、i+1、i+2……次采样，N侧装置按照采样间隔完成第j、j+1、j+2……次采样。M侧装置在完成第i、i+1、i+2……次采样完成后分别进行纵联通道数据发送，图2中示例第i次采样完成后进行的纵联通道数据发送，省略了其他采样数据发送。N侧装置在完成第j、j+1、j+2……次采样完成后分别进行纵联通道数据发送，图2中示例第j+2次采样完成后进行的纵联通道数据发送，省略了其他采样数据发送。M侧装置在N侧装置的纵联通道数据到达M侧时完成纵联通道数据接收，图2中示例了M侧装置在N侧装置第j+2次采样完成后进行的纵联通道数据发送到达M侧完成纵联通道数据接收。同样，N侧装置在M侧装置的纵联通道数据到达N侧时完成纵联通道数据接收，图2中示例了N侧装置在M侧装置第i次采样完成后进行的纵联通道数据发送到达N侧完成纵联通道数据接收。

2)对图2中一次典型的M侧发送、N侧接收、N侧发送、M侧接收举例分析，记录下4个时刻，如图2所示，分别表示为T1、T2、T3、T4，采用专用的计时方法(N,Δt)，其中N为采样序号，m为该采样序号对应的相对时间，本计时方法与时间的转换关系为：

T＝(N,m)＝N×Tsample+m (1)

——其中Tsample为采样周期。

则有：

3)纵联通道收发路由一致，延时可以认为相等，可以计算得到通道延时Td：

将式1)代入式3)得到本示例图2中的Td：

同时可以计算两侧的时刻偏差diff：

将式2)代入式5)得到本示例图2的diff：

根据式(7)确定A和Δt：

4)其中diff＝(A,Δt)，计算采样序号差：

计算两端采样偏差：

根据式(6)～式(9)得到本示例图2的ΔNum，同样，得到本示例图2中的ΔTs。

5)两侧装置一侧为主侧，另一侧为从侧，仅从侧进行采样时刻调整，调整幅度为两端采样偏差ΔTs，调整后可保证两侧同时刻采样。

6)两侧分别根据当前本装置采样序号和步骤5计算出的采样序号差，实现对侧序号与本侧序号同时刻采样值的同步。

参见图3，本发明还提供了一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步装置，包括：

计时模块10，用于当输电线路两侧的保护装置通过纵联通道互相发送并接收采样数据时，根据下式Ⅰ计时，得到采样数据的发送时刻或接收时刻：

T＝(N,m)＝N×Tsample+m 式Ⅰ

其中，T为采样数据的发送时刻或接收时刻、N为采样序号、Tsample为采样周期、m为与采样序号N对应的相对时间；

确定模块20，用于根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样序号差和采样偏差；

调整模块30，用于根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整实现采样同步。

具体地，所述确定模块用于：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样序号差ΔNum：

其中，A为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样序号差值，

Δt为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样偏差。

具体地，所述确定模块用于：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样偏差ΔTs：

具体地，所述预设时间段包括根据下式公式Ⅳ确定的T1、T2、T3、T4四个时刻：

其中：i为第一侧保护装置的采样序号，j为第二侧保护装置与i相对应的采样序号，Δt1为与采样序号i对应的相对时间，Δt2为与采样序号j+a对应的相对时间，Δt3为与采样序号j+b对应的相对时间，Δt4为与采样序号i+c对应的相对时间，T1为第一侧保护装置在第i次采样后向第二侧保护装置发送采样序号i对应的采样数据的时刻，T2为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据的时刻，T3为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据后向第一侧保护装置发送采样序号j+b对应的采样数据的时刻，T4为第一侧保护装置接收到采样序号j+b对应的采样数据的时刻，a、b、c均为正整数，且a＜b＜c，j+a为第二侧保护装置在T2时刻前的最新采样序号，j+b为第二侧保护装置在接收到采样序号i对应的采样数据后的最新采样序号，i+c为第一侧保护装置在T4时刻前的最新采样序号。

所述确定模块用于，根据下式Ⅴ确定A和Δt：

其中，diff为两侧的采样时刻差。

具体地，所述确定模块用于根据下式Ⅵ确定两侧的采样时刻差diff：

在一可选实施例中，所述输电线路两侧的保护装置一侧为主侧保护装置，另一侧为从侧保护装置。

具体地，所述调整模块用于：

从侧保护装置根据确定的采样序号差确定两侧同步采集的数据对，并根据采样偏差调整采样时刻。

本发明装置实施例用于实现方法实施例所述方法，具体描述及效果参照方法实施例，在此不再赘述。

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。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步方法，其特征在于，包括：

当输电线路两侧的保护装置通过纵联通道互相发送并接收采样数据时，根据下式Ⅰ计时，得到采样数据的发送时刻或接收时刻：

T＝(N,m)＝N×Tsample+m 式Ⅰ

其中，T为采样数据的发送时刻或接收时刻、N为采样序号、Tsample为采样周期、m为与采样序号N对应的相对时间；

根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样序号差和采样偏差；

根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整实现采样同步。

2.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定采样序号差，包括：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样序号差ΔNum：

其中，A为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样序号差值，

Δt为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样偏差。

3.根据权利要求2所述的同步方法，其特征在于，根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样偏差，包括：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样偏差ΔTs：

4.根据权利要求3所述的同步方法，其特征在于，所述预设时间段包括根据下式公式Ⅳ确定的T1、T2、T3、T4四个时刻：

其中：i为第一侧保护装置的采样序号，j为第二侧保护装置与i相对应的采样序号，Δt1为与采样序号i对应的相对时间，Δt2为与采样序号j+a对应的相对时间，Δt3为与采样序号j+b对应的相对时间，Δt4为与采样序号i+c对应的相对时间，T1为第一侧保护装置在第i次采样后向第二侧保护装置发送采样序号i对应的采样数据的时刻，T2为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据的时刻，T3为第二侧保护装置接收到采样序号i对应的采样数据后向第一侧保护装置发送采样序号j+b对应的采样数据的时刻，T4为第一侧保护装置接收到采样序号j+b对应的采样数据的时刻，a、b、c均为正整数，且a＜b＜c，j+a为第二侧保护装置在T2时刻前的最新采样序号，j+b为第二侧保护装置在接收到采样序号i对应的采样数据后的最新采样序号，i+c为第一侧保护装置在T4时刻前的最新采样序号。

5.根据权利要求4所述的同步方法，其特征在于，根据下式Ⅴ确定A和Δt：

其中，diff为两侧的采样时刻差。

6.根据权利要求5所述的同步方法，其特征在于，根据下式Ⅵ确定两侧的采样时刻差diff：

7.根据权利要求1-6任一项所述的同步方法，其特征在于，所述输电线路两侧的保护装置一侧为主侧保护装置，另一侧为从侧保护装置。

8.根据权利要求7所述的同步方法，其特征在于，根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整，包括：

从侧保护装置根据确定的采样序号差确定两侧同步采集的数据对，并根据采样偏差调整采样时刻。

9.一种用于输电线路纵联差动保护采样的同步装置，其特征在于，包括：

计时模块，用于当输电线路两侧的保护装置通过纵联通道互相发送并接收采样数据时，根据下式Ⅰ计时，得到采样数据的发送时刻或接收时刻：

T＝(N,m)＝N×Tsample+m 式Ⅰ

其中，T为采样数据的发送时刻或接收时刻、N为采样序号、Tsample为采样周期、m为与采样序号N对应的相对时间；

确定模块，用于根据预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻确定两侧采样序号差和采样偏差；

调整模块，用于根据确定的采样序号差和采样偏差对其中一侧保护装置进行采样调整实现采样同步。

10.根据权利要求9所述的同步装置，其特征在于，所述确定模块用于：

基于预设时间段内得到的采样数据的发送时刻和接收时刻，根据下式Ⅱ确定两侧采样序号差ΔNum：

其中，A为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样序号差值，

Δt为基于式Ⅰ确定的两侧保护装置的采样偏差。

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