CN115693617A - 星型网状通信冗余配置的多点t接线路差动保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法及系统。本方法及系统在任意两台装置之间均有光纤连接，根据通道识别码自动实现主从机分配，主机自主采样，从机跟随主机调整采样间隔，各侧装置均独立完成差动保护逻辑并跳闸；在一路或多路光纤通道断开时自动实现主从机切换，由主机完成差动保护逻辑计算并发送联跳令实现其它侧从机保护装置跳闸，最大程度保证差动保护正常运行。

Description

星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法及系统

技术领域和背景技术

本发明涉及星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法及系统，属于电力系统继电保护技术领域。

随着电力负荷的增长和国内电网密度的增加，供电需求量呈现持续增长的趋势，受供电半径和供电走廊等的限制，500kV网架结构的加强以及220kV电网分层规划的实施，从节省投资等方面考虑，T型线路已越来越多地出现在高压电网中，具有很好的经济效益。

另一方面，国家大力鼓励发展节能技术和可再生能源发电技术以解决能源紧缺和环境污染问题，风电、光伏发电等可再生能源发电得到喷井式发展。分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源(太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等)和本地可方便获取的化石类燃料(主要是天然气)进行发电，其发电功率在几千瓦至数几十兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠、与环境兼容的发电单元。与传统火力、水电发电站相比，风力、光伏电源点为分布式布置，其电力送出形式一般分专线送出和多点T接送出。

对于多点T接线路，多端线路差动保护是最好的技术选择。目前三端的线路差动保护，国内主流厂家已有成熟产品，但大于三端的差动保护，还没有相关产品。国外如ABB等厂家，已有最大支持6端的差动保护，但是其产品通信方式采用链式连接，任一光纤中断整个差动保护退出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在多点T接线路差动保护中，如何保证差动保护不受光纤通道中断的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法，包括以下步骤：

1)任意两台保护装置之间均通过光纤连接，通道识别码最大的保护装置为主机，其它保护装置为从机，各保护装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸；

2)当出现一回或多回光纤中断时，自动选择和每侧通信均正常、且通道识别码最大的保护装置为主机，其它保护装置为从机，在差动算法上，和各侧通信均正常的保护装置直接进行差动保护，其它保护装置通过差动直跳方法实现联跳。

所述以通道识别码最大者为主机，其它各则为从机，是指每台保护装置均有唯一的通道识别码并经光纤通道发送给对侧，基于任意两台装置均有光纤通信可以判断出所有装置中识别码最大者，并将其作为主机，其余装置均作为从机。

所述主机自主采样，从机跟随主机实时调整采样间隔，即主机按固有1.2KHz采样频率采样获得电流采样i_m(t)，基于乒乓对时原理计算出主机和各子机之间的通道延时T_{d_j}，j表示从机编号，计算最大通道延时T_{d_max}，并以T_{d_max}进行主机侧数据回退，获得回退后采样数据i_m(t-T_{d_max})，再将接收到的各从机数据按最大通道延时与各自通道延时的差进行回退，获得j号从机同步采样数据i_{s_j}(T_{d_max}-T_{d_j})。

在步骤1)中，所述各装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸，是指各装置均能够进行差动电流的计算

和制动电流的计算

N表示从机台数；并求取差动电流的幅值I_cd及和制动电流的幅值I_zd，当差动电流和制动电流满足

时，差动保护动作，I_{cd_set}为差动电流定值，k为预设比率。

在步骤2)中，所述当出现一回或多回光纤中断时，系统自动选择和每侧通信均正常的一侧为主机，其它各侧为从机，是指当部分出现光纤通道中断时，至少存在其中一台保护装置和其它各侧通信正常，若存在一台保护装置和其它各侧通信正常，则以该台保护装置作为主机，若存在多台保护装置和其它各侧通信正常，则以通道识别码大的保护装置作为主机。

在步骤2)中，所述和各侧通信均正常的保护装置可以直接进行差动保护，其它侧通过差动直跳方法实现联跳，是指和各侧通信均正常的保护装置能够获取其它各侧保护装置电流采样值，仅由和各侧通信均正常的保护装置进行差动逻辑计算，当线路区内故障时，和各侧通信均正常的保护装置差动保护动作跳闸的同时，向其它侧保护装置发送联跳信号，其它侧保护装置接收到联跳令后跳闸。

一种基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护系统，任意两台保护装置之间均通过光纤连接，通道识别码最大的保护装置为主机，其它为从机，各保护装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸；当出现一回或多回光纤中断时，自动选择和每侧通信均正常的保护装置为主机，其它保护装置为从机，在差动算法上，和各侧通信均正常的保护装置直接进行差动保护，其它保护装置通过差动直跳方法实现联跳。

本发明达到的有益效果是：本发明的方法采样同步实现简单，避免了复杂的重采样过程，在通道正常时，每台保护装置均能获取其它各侧电流量，独立完成差动逻辑计算并实现跳闸，保证差动保护的可靠性和速动性，在一回或多回光纤中断时，只要存在与每侧通信均正常的一台保护装置，即可维持差动保护正常运行，保证了差动保护不受光纤通道中断的影响。

附图说明

图1为多点T接光纤正常连接示意图；

图2为通道1断开主机切换示意图；

图3为通道1、4断开主机切换示意图；

图4为通道1、4、9断开主机切换示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的使用范围。

本发明提供一种基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法，包括以下步骤：

1)任意两台保护装置之间均通过光纤连接，通道识别码最大的保护装置为主机，其它为从机，各保护装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸；

2)当出现一回或多回光纤中断时，自动选择和每侧通信均正常的、且通道识别码最大保护装置为主机，其它保护装置为从机，在差动算法上，和各侧通信均正常的保护装置直接进行差动保护，其它保护装置通过差动直跳方法实现联跳。

所述以通道识别码最大者为主机，其它各则保护装置为从机，是指每台保护装置均有唯一的通道识别码并经光纤通道发送给对侧，基于任意两台装置均有光纤通信，判断出通道识别码最大的保护装置，并作为主机，其它保护装置均作为从机。

所述主机自主采样，从机跟随主机实时调整采样间隔，即主机按固有1.2KHz采样频率采样获得电流采样i_m(t)，基于乒乓对时原理计算出主机和各子机之间的通道延时T_{d_j}，j表示从机编号，计算最大通道延时T_{d_max}，并以最大通道延时T_{d_max}进行主机侧数据回退，获得回退后采样数据i_m(t-T_{d_max})，再将接收到的各从机数据按最大通道延时与各自通道延时的差进行回退，获得j号从机同步采样数据i_{s_j}(T_{d_max}-T_{d_j})。

在步骤1)中，所述各装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸，是指各装置均能够进行差动电流的计算

和制动电流的计算

N表示从机台数；并求取差动电流的幅值I_cd及和制动电流的幅值I_zd，当差动电流和制动电流满足

时，差动保护动作，I_{cd_set}为差动电流定值，k为预设比率。

在步骤2)中，所述当出现一回或多回光纤中断时，系统自动选择和每侧通信均正常的一侧为主机，其它各侧为从机，是指当部分出现光纤通道中断时，至少存在其中一台保护装置和其它各侧通信正常，若存在一台保护装置和其它各侧通信正常，则以该台保护装置作为主机，若存在多台保护装置和其它各侧通信正常，则以通道识别码大的保护装置作为主机。

在步骤2)中，所述和各侧通信均正常的保护装置可以直接进行差动保护，其它侧通过差动直跳方法实现联跳，是指和各侧通信均正常的保护装置能够获取其它各侧保护装置电流采样值，仅由和各侧通信均正常的保护装置进行差动逻辑计算，当线路区内故障时，和各侧通信均正常的保护装置差动保护动作跳闸的同时，向其它侧保护装置发送联跳信号，其它侧保护装置接收到联跳令后跳闸。

实施例1

如图1，共含有5端线路保护的多点T接线路系统，在每端安装保护装置一台，每台保护装置设置独立的纵联通道识别码，即1235、1236、1237、1238和1239，按星型网状通信冗余配置，每两台保护装置之间均有通道连接。以纵联码为1239的保护装置为例，能够收到其它4台保护装置纵联码，并于本保护装置纵联码比较，本保护装置纵联码最大，所以作为主机；以纵联码为1237的保护装置为例，同样收到4个其它侧纵联码，其中1239为最大，则将本机设置为从机，并以连接至纵联码为1239的对侧为主机。以此类推，5台保护装置形成以纵联码为1239的装置作为主机，其它保护装置均为从机。主从机之间采用乒乓对时原理进行同步，主机以固定时间间隔1.2kHz进行采样，各从机经各自连接至主机的光纤通道，基于乒乓对时原理跟随主机进行实时采样间隔调整，从而实现系统中5台装置采样同步。

在星型网状通信冗余配置光纤连接方式下，各台保护装置均能获取其它侧保护电流采样值，各台保护均能独立完成差动电流计算及相关保护逻辑判断。在线路发生区内故障时，各台保护均能完成故障判别并跳闸。以图1中纵联码为1239装置为例，该保护装置对本地电流采样i_m，并经光纤通道接收其它4侧纵联码分别为1235～1238装置的电流采样值i_{s_1}、i_{s_2}、i_{s_3}及i_{s_4}，计算差动电流

和制动电流

计算对应的差动电流的幅值I_cd及和制动电流的幅值I_zd，并据此进行差动保护逻辑判断。在线路区内故障时，电流满足差动比率动作方程I_cd＞kI_zd，且差动电流满足I_cd＞I_{cd_set}时，该保护装置跳闸动作。其它4台从机也同样经光纤通道获取其它各侧电流值，同样进行差动电流计算及逻辑判别并跳闸出口，完成多端线路区内故障的隔离。

实施例2

如图2，在光纤通道1断开时，纵联码为1239和1235的保护装置之间的通信中断，而纵联码为1236、1237、1238的三台保护装置仍然和其它各侧通信正常，以其中纵联码最大的1238作为主机，其它各侧为从机。

并且，在此种光纤连接方式下，纵联码1236、1237、1238的三台保护装置仍可进行全系统差流的计算，在线路区内故障时，此三台保护装置独立跳闸的同时通过向纵联码为1235和1239的保护装置发送联跳令实现所有保护装置跳闸。

实施例3

如图3，在通道1和4同时断开时，系统内仅有纵联码为1237的保护装置与其他各侧连接正常，主机切换为该装置，其它各侧为从机，主机实现差动电流的计算及逻辑判别，主机跳闸的同时向其它各则发送联跳令实现所有保护跳闸。

实施例4

如图4，通道1、4和9同时断开时，系统中没有任何一台保护装置能够与其它各保护装置正常连接，差动保护退出运行。

基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护系统，任意两台保护装置之间均通过光纤连接，通道识别码最大的保护装置为主机，其它为从机，各保护装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸；

当出现一回或多回光纤中断时，自动选择和每侧通信均正常的保护装置为主机，其它保护装置为从机，在差动算法上，和各侧通信均正常的保护装置直接进行差动保护，其它保护装置通过差动直跳方法实现联跳。

所述以通道识别码最大者为主机，其它各则为从机，是指每台保护装置均有唯一的通道识别码并经光纤通道发送给对侧，基于任意两台装置均有光纤通信可以判断出所有装置中识别码最大者，并将其作为主机，其余装置均作为从机。

所述主机自主采样，从机跟随主机实时调整采样间隔，即主机按固有1.2KHz采样频率采样获得电流采样i_m(t)，基于乒乓对时原理计算出主机和各子机之间的通道延时T_{d_j}，j表示从机编号，计算最大通道延时T_{d_max}，并以最大通道延时T_{d_max}进行主机侧数据回退，获得回退后采样数据i_m(t-T_{d_max})，再将接收到的各从机数据按最大通道延时与各自通道延时的差进行回退，获得j号从机同步采样数据i_{s_j}(T_{d_max}-T_{d_j})。

所述各装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸，是指各装置均能够进行差动电流的计算

和制动电流的计算

N表示从机台数；并求取差动电流的幅值I_cd及和制动电流的幅值I_zd，当差动电流和制动电流满足

时，差动保护动作，I_{cd_set}为差动电流定值，k为预设比率。

所述当出现一回或多回光纤中断时，系统自动选择和每侧通信均正常的一侧为主机，其它各侧为从机，是指当部分出现光纤通道中断时，至少存在其中一台保护装置和其它各侧通信正常，若存在一台保护装置和其它各侧通信正常，则以该台保护装置作为主机，若存在多台保护装置和其它各侧通信正常，则以通道识别码大的保护装置作为主机。

所述和各侧通信均正常的保护装置可以直接进行差动保护，其它侧通过差动直跳方法实现联跳，是指和各侧通信均正常的保护装置能够获取其它各侧保护装置电流采样值，仅由和各侧通信均正常的保护装置进行差动逻辑计算，当线路区内故障时，和各侧通信均正常的保护装置差动保护动作跳闸的同时，向其它侧保护装置发送联跳信号，其它侧保护装置接收到联跳令后跳闸。

以上实施例仅用以说明发明的技术方案而非对其限制，所属领域的研发人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些没有脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围以内。

Claims (10)

1.一种星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)任意两台保护装置之间均通过光纤连接，通道识别码最大的保护装置为主机，其它保护装置为从机，各保护装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸；

2)当出现一回或多回光纤中断时，选择和每侧通信均正常、且通道识别码最大的保护装置为主机，其它保护装置为从机，在差动算法上，和各侧通信均正常的保护装置直接进行差动保护，其它保护装置通过差动直跳方法实现联跳。

2.根据权利要求1所述的基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法，其特征在于：所述以通道识别码最大者为主机，其它保护装置为从机，是指每台保护装置均有唯一的通道识别码并经光纤通道发送给对侧，基于任意两台装置均有光纤通信，判断出通道识别码最大的保护装置，并作为主机，其它保护装置均作为从机。

3.根据权利要求1所述的基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法，其特征在于：所述主机自主采样，从机跟随主机实时调整采样间隔，即主机按固有采样频率采样获得电流采样i_m(t)，基于乒乓对时原理计算出主机和各子机之间的通道延时T_{d_j}，j表示从机编号，计算最大通道延时T_{d_max}，并以最大通道延时T_{d_max}进行主机侧数据回退，获得回退后采样数据i_m(t-T_{d_max})，再将接收到的各从机数据按最大通道延时与各自通道延时的差进行回退，获得j号从机同步采样数据i_{s_j}(T_{d_max}-T_{d_j})。

4.根据权利要求1所述的基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法，其特征在于：在步骤1)中，所述各装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸，是指各装置均能够进行：

差动电流的计算

和

制动电流的计算

N表示从机台数；并求取差动电流的幅值I_cd及和制动电流的幅值I_zd，当差动电流和制动电流满足

时，差动保护动作，I_{cd_set}为差动电流定值，k为预设比率。

5.根据权利要求1所述的基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法，其特征在于：在步骤2)中，所述当出现一回或多回光纤中断时，系统自动选择和每侧通信均正常的一侧为主机，其它各侧为从机，是指当部分出现光纤通道中断时，至少存在其中一台保护装置和其它各侧通信正常，若存在一台保护装置和其它各侧通信正常，则以该台保护装置作为主机，若存在多台保护装置和其它各侧通信正常，则以通道识别码大的保护装置作为主机。

6.根据权利要求1所述的基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护方法，其特征在于：在步骤2)中，所述和各侧通信均正常的保护装置可以直接进行差动保护，其它侧通过差动直跳方法实现联跳，是指和各侧通信均正常的保护装置能够获取其它各侧保护装置电流采样值，仅由和各侧通信均正常的保护装置进行差动逻辑计算，当线路区内故障时，和各侧通信均正常的保护装置差动保护动作跳闸的同时，向其它侧保护装置发送联跳信号，其它侧保护装置接收到联跳令后跳闸。

7.基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护系统，其特征在于：任意两台保护装置之间均通过光纤连接，通道识别码最大的保护装置为主机，其它为从机，各保护装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸；当出现一回或多回光纤中断时，选择和每侧通信均正常的保护装置为主机，其它保护装置为从机，在差动算法上，和各侧通信均正常的保护装置直接进行差动保护，其它保护装置通过差动直跳方法实现联跳。

8.根据权利要求7所述的基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护系统，其特征在于：所述以通道识别码最大者为主机，其它各则为从机，是指每台保护装置均有唯一的通道识别码并经光纤通道发送给对侧，基于任意两台装置均有光纤通信，判断出通道识别码最大的保护装置，并作为主机，其它保护装置均作为从机。

9.根据权利要求7所述的基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护系统，其特征在于：所述主机自主采样，从机跟随主机实时调整采样间隔，即主机按固有采样频率采样获得电流采样i_m(t)，基于乒乓对时原理计算出主机和各子机之间的通道延时T_{d_j}，j表示从机编号，计算最大通道延时T_{d_max}，并以T_{d_max}进行主机侧数据回退，获得回退后采样数据i_m(t-T_{d_max})，再将接收到的各从机数据按最大通道延时与各自通道延时的差进行回退，获得j号从机同步采样数据i_{s_j}(T_{d_max}-T_{d_j})。

10.根据权利要求7所述的基于星型网状通信冗余配置的多点T接线路差动保护系统，其特征在于：所述各装置分别完成差动逻辑计算并独立跳闸，是指各装置均能够进行：

差动电流的计算

和

制动电流的计算

N表示从机台数；

并求取差动电流的幅值I_cd及和制动电流的幅值I_zd，当差动电流和制动电流满足

时，差动保护动作，I_{cd_set}为差动电流定值，k为预设比率。

Images