CN114123135B - 一种无线通信下的配电网差动同步方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线通信下的配电网差动同步方法，属于电力技术领域，包括基于系统正常运行情况下线路两侧电压相位差很稳定以及故障发生时两侧电气量的同时变化的特征，通过提取故障时刻两侧电压信息的特征，并实现两侧差动保护同步的方法，解决了不依赖外部对时源即可以实现同步差动保护的技术问题，本发明可广泛适用于采用无线通信通道的保护，基于系统正常运行情况下线路两侧电压很稳定以及故障发生时两侧电气量同时变化的特征，实现差动保护的同步，无需考虑无线通信难以对时的问题。

Description

一种无线通信下的配电网差动同步方法
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种无线通信下的配电网差动同步方法。
背景技术
现有的电力配网短线中，多采用无线通信设备实现配电网保护，但是无线通信由于双向延时不一致，无法用乒乓对时的方法进行同步差动保护，如果采用外部对时源进行同步，则会增加系统成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种无线通信下的配电网差动同步方法，解决了不依赖外部对时源即可以实现同步差动保护的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无线通信下的配电网差动同步方法，包括如下步骤：
步骤1：在配电网中的每一个配变终端内均设置一个用于采集线路两侧相电压数据和电流数据的设备，各设备之间通过无线网络进行通信；
步骤2：各设备对线路两侧的电压进行采集，通过以下方法提取相电压数据的差值并根据差值/>判断故障：
步骤S2-1：各设备对相电压数据进行比较，即将某一个采样时刻获得的相电压数据和在上一个周期同样的采样时刻获得的相电压数据进行差值比较，获得差值
步骤S2-2：各设备对自己计算出的差值的变化量进行判断：当某设备发现差值/>的变化量大于预先设置的变化量门槛时，则判定该设备所在配电网的线路两侧存在故障，该设备控制配电网中的保护装置进行启动；
步骤3：各设备分别将自己所采集到的电流数据加入时标，生成带有时标的采样数据后，将带有时标的采样数据发送给自己的对侧设备；
对侧设备接收到带有时标的采样数据后，与自己所采集的具有同样时标的采样数据进行差动计算，并根据以下方法判断是否进行差动保护动作：
步骤S3-1：计算差动电流Icd和制动电流Izd，
步骤S3-2：判断0.75×Icd是否小于Icd：是，且持续一个周期后，差动保护动作；否，则差动保护不动作；
步骤4：当故障结束且配电网中发电机组整组启动结束后，各设备置自己的时标标记变为0。
优选的，在执行步骤S2-1时，计算差值的具体公式如下：
其中，N为每周期的采样点数；Uk为当前时刻相电压的采样值，Uk-N为一个周期前相对应时刻的电压采样值；Uk-2N为两个周期前相对应时刻的电压采样值；Uset为预定门槛值。
优选的，在执行步骤3时，各设备均采用时钟晶振进行守时。
优选的，在执行步骤S2-2时，由发现故障的设备记录故障的起始时刻为t＝0ms。
优选的，所述配变终端为开关站。
优选的，在执行步骤S3-1时，根据以下公式计算差动电流Icd：Icd＝|IM+IN|；
根据以下公式计算制动电流Izd：Izd＝|IM-IN|；
其中，IM为任意一个设备M在某一个时标所采集到的电流数据，IN为设备M的对侧设备N在同一个时标所采集到的电流数据。
本发明所述的一种无线通信下的配电网差动同步方法，解决了不依赖外部对时源即可以实现同步差动保护的技术问题，本发明可广泛适用于采用无线通信通道的保护，基于系统正常运行情况下线路两侧电压很稳定以及故障发生时两侧电气量同时变化的特征，实现差动保护的同步，无需考虑无线通信难以对时的问题。
附图说明
图1是本发明在配电网的配电线路中的应用场景；
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
由图1-图2所示的一种无线通信下的配电网差动同步方法，包括如下步骤：
步骤1：在配电网中的每一个配变终端内均设置一个用于采集线路两侧相电压数据和电流数据的设备，各设备之间通过无线网络进行通信；
如图1所示为本实施例的一个应用场景，即以配电网中的配电线路为例，该段线路由多个配变终端(开关站)组成，分别为L1、L2、L3、L4、L5分成了5段，在线路区段L3上，在开关站2与开关站3之间的K1点发生了相间故障，每一个开关站均配备一个设备，对于某一个设备来说，在配电线路中与自己临近的设备为对侧设备，如开关站2中设有设备M，开关站3中设有设备N，则设备M的对侧设备即为设备N。
图1中的K101、K201、K301、K401、Z01、Z02、Z03、Z04、Z05、Z06、Z07、Z08和S01均表示配电线路中的继电器保护，即，差动保护或保护装置，其保护原理在本发明中不再赘述。
步骤2：各设备对线路两侧的电压进行采集，通过以下方法提取相电压数据的差值并根据差值/>判断故障：
步骤S2-1：各设备对相电压数据进行比较，即将某一个采样时刻获得的相电压数据和在上一个周期同样的采样时刻获得的相电压数据进行差值比较，获得差值
本实施例中，设备采用较高采用率，主要用于检测故障发生时刻，例如高采样率12000Hz，既每个周波240个采样点。
步骤S2-2：各设备对自己计算出的差值的变化量进行判断：当某设备发现差值/>的变化量大于预先设置的变化量门槛时，则判定该设备所在配电网的线路两侧存在故障，该设备控制配电网中的保护装置进行启动；
在本实施例中，为防止噪声信号与扰动的影响，只有连续存在3个点相电压突变量均超过预定门槛值时，才确定存在故障，否则判定为扰动。
步骤3：各设备分别将自己所采集到的电流数据加入时标，生成带有时标的采样数据后，将带有时标的采样数据发送给自己的对侧设备；
本实施例中以电流突变的起始时刻为时标0时刻，后面的采样点时刻加1，例如，起始时刻的下一个采样时刻的时标为设为1，则下下个时刻的时标为2，以此类推。
对侧设备接收到带有时标的采样数据后，与自己所采集的具有同样时标的采样数据进行差动计算，并根据以下方法判断是否进行差动保护动作：
步骤S3-1：计算差动电流Icd和制动电流Izd，
步骤S3-2：判断0.75×Icd是否小于Icd：是，且持续一个周期后，差动保护动作；否，则差动保护不动作；
步骤4：当故障结束且配电网中发电机组整组启动结束后，各设备置自己的时标标记变为0。
优选的，在执行步骤S2-1时，计算差值的具体公式如下：
其中，N为每周期的采样点数；Uk为当前时刻相电压的采样值，Uk-N为一个周期前相对应时刻的电压采样值；Uk-2N为两个周期前相对应时刻的电压采样值；Uset为预定门槛值。
本实施例中要求预定门槛值Uset为3％以内的额定电压。
优选的，在执行步骤3时，各设备均采用时钟晶振进行守时，本发明中，时钟晶振采用精密时钟晶振。
优选的，在执行步骤S2-2时，由发现故障的设备记录故障的起始时刻为t＝0ms。
优选的，所述配变终端为开关站。
优选的，在执行步骤S3-1时，根据以下公式计算差动电流Icd：Icd＝|IM+IN|；
根据以下公式计算制动电流Izd：Izd＝|IM-IN|；
其中，IM为任意一个设备M在某一个时标所采集到的电流数据，IN为设备M的对侧设备N在同一个时标所采集到的电流数据。
本发明实施条件为要求装置均采用高精度的晶振，要求10分钟的误差不超过4个μs，且应用场景为配网线路，且线路两个装置之间的长度不超过10km。
本发明所述的一种无线通信下的配电网差动同步方法，解决了不依赖外部对时源即可以实现同步差动保护的技术问题，本发明可广泛适用于采用无线通信通道的保护，基于系统正常运行情况下线路两侧电压很稳定以及故障发生时两侧电气量同时变化的特征，实现差动保护的同步，无需考虑无线通信难以对时的问题。

Claims (2)

1.一种无线通信下的配电网差动同步方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：在配电网中的每一个配变终端内均设置一个用于采集线路两侧相电压数据和电流数据的设备，各设备之间通过无线网络进行通信；
步骤2：各设备对线路两侧的电压进行采集，通过以下方法提取相电压数据的差值，并根据差值/>判断故障：
步骤S2-1：各设备对相电压数据进行比较，即将某一个采样时刻获得的相电压数据和在上一个周期同样的采样时刻获得的相电压数据进行差值比较，获得差值；
在执行步骤S2-1时，计算差值的具体公式如下：
；
其中，Ｎ为每周期的采样点数；为当前时刻相电压的采样值，/>为一个周期前相对应时刻的电压采样值；/>为两个周期前相对应时刻的电压采样值；/>为预定门槛值；
步骤S2-2：各设备对自己计算出的差值的变化量进行判断：当某设备发现差值的变化量大于预先设置的变化量门槛时，则判定该设备所在配电网的线路两侧存在故障，该设备控制配电网中的保护装置进行启动；
在执行步骤S2-2时，由发现故障的设备记录故障的起始时刻为t=0ms；
步骤3：各设备分别将自己所采集到的电流数据加入时标，生成带有时标的采样数据后，将带有时标的采样数据发送给自己的对侧设备；
对侧设备接收到带有时标的采样数据后，与自己所采集的具有同样时标的采样数据进行差动计算，并根据以下方法判断是否进行差动保护动作：
步骤S3-1：计算差动电流和制动电流/>；
在执行步骤S3-1时，根据以下公式计算差动电流：/>；
根据以下公式计算制动电流：/>；
其中，为任意一个设备M在某一个时标所采集到的电流数据，/>为设备M的对侧设备N在同一个时标所采集到的电流数据
步骤S3-2：判断是否小于/>：是，且持续一个周期后，差动保护动作；否，则差动保护不动作；
步骤4：当故障结束且配电网中发电机组整组启动结束后，各设备置自己的时标标记变为0；
所述配变终端为开关站。
2.如权利要求1所述的一种无线通信下的配电网差动同步方法，其特征在于：在执行步骤3时，各设备均采用时钟晶振进行守时。
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