CN116560456A - 数据对齐方法、差动保护器以及差动保护系统 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种数据对齐方法、差动保护器以及差动保护系统。该数据对齐方法包括在第一时间节点，从第一采样设备获取到第一采样电流数据；在第一时刻，从第二差动保护器接收到第二消息，第二消息包括第二采样电流数据及其采样时间标记、有关第二差动保护器从接收到第一消息至第二时间节点的接收时间差的第一时间信息、以及有关第二差动保护器从第二时间节点至发送第二消息的第二发送处理延迟的第二时间信息，第二时间节点为第二采样设备获取到第二采样电流数据的时间点；在保持时间同步时，计算并存储第三时间节点与第二时间节点的第一计算值之间的时间计算偏差；在失去时间同步时，根据存储的时间计算偏差确定第三时间节点。

Description

数据对齐方法、差动保护器以及差动保护系统

技术领域

本公开的实施例涉及一种用于差动保护器的数据对齐方法、差动保护器以及差动保护系统。

背景技术

在电力传输系统中，通常采用差动保护来实现对设备以及电力线的保护。根据差动保护原理，差动保护器需要获取来自差动保护区域的各个端(两端或者更多个端)的电流采样数据，这些电流采样值必须在时间上对齐。传统地，差动保护装置直接从电流互感器接收电流信息，因而差动保护器获取电流信息的时间极短，可以忽略。然而，随着变电站自动化系统的发展，逐步演变成电流互感器采集的电流值先发送给合并单元，并由合并单元通过例如过程总线(process bus)的网络通信方式发送给差动保护器。

合并单元所带来的延迟具有不确定性，并且差动保护器尝试去获得其他差动保护器所连接的合并单元的延迟需要额外的时间从而导致后续操作的响应时间变长。若合并单元和差动保护器彼此之间均保持时间同步，合并单元所带来的延迟可以通过计算而消除。但如果差动保护器的时间同步断开，则合并单元所带来的延迟结合时间信息的不确定使此情况下的差动保护难以正确实现。

发明内容

本公开至少一个实施例提供了一种数据对齐方法、差动保护器以及差动保护系统，其能够解决差动保护器失去时间同步时差动保护难以正确实现的技术问题。

本公开至少一个实施例提供一种用于第一差动保护器的数据对齐方法，包括：在第一时间节点tA，从第一采样设备获取到第一采样电流数据；在经过第一发送处理延迟ta后向第二差动保护器发送第一消息，第一消息包括第一采样电流数据；在第一时刻tA*，从第二差动保护器接收到第二消息，第二消息包括第二采样电流数据及其采样时间标记、有关第二差动保护器从接收到第一消息至第二时间节点的接收时间差tc的第一时间信息、以及有关第二差动保护器从第二时间节点至发送第二消息的第二发送处理延迟td的第二时间信息，第二时间节点为第二采样设备获取到第二采样电流数据的时间点；在第一差动保护器与第二差动保护器保持时间同步时，根据第二采样电流数据的采样时间标记，确定第一差动保护器从第一采样设备获取到与采样时间标记对应的第三采样电流数据的第三时间节点，以及根据第一时间节点tA、第一时刻tA*、第一发送处理延迟ta、接收时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算第二差动保护器从第二采样设备获取到第二采样电流数据的第二时间节点的第一计算值，以及计算并存储第三时间节点与第二时间节点的第一计算值之间的时间计算偏差tmem；在第一差动保护器与第二差动保护器失去时间同步时，根据第一时间节点tA、第一时刻tA*、第一发送处理延迟ta、获取时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算第二时间节点的第二计算值，以及根据第二时间节点的第二计算值以及存储的时间计算偏差tmem确定第三时间节点。

例如，在本公开一实施例提供的方法中，计算第二差动保护器从第二采样设备获取到第二采样电流数据的第二时间节点的第一计算值，包括：利用第一时间节点tA、第一时刻tA*、第一发送处理延迟ta、接收时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算第一差动保护器和第二差动保护器之间传输数据的传输延迟的计算值tp；以及利用第一时刻tA*、第二发送处理延迟td和传输延迟的计算值tp，计算第一计算值；其中，利用以下公式计算传输延迟的计算值tp：tp＝1/2(tA*-tA-ta-tc-td)；利用以下公式计算第二时间节点的第一计算值tB’：tB’＝tA*-td-tp。

例如，在本公开一实施例提供的方法中，根据第一时间节点tA、第一时刻tA*、第一发送处理延迟ta、获取时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算第二时间节点的第二计算值，包括：利用以下公式计算第一差动保护器和第二差动保护器之间传输数据的传输延迟的计算值tp：tp＝1/2(tA*-tA-ta-tc-td)；利用以下公式计算第二计算值tB”：tB”＝tA*-td-tp。

例如，在本公开一实施例提供的方法中，根据第二时间节点的第二计算值以及存储的时间计算偏差tmem确定第三时间节点，包括：由第二计算值与时间计算偏差tmem的和计算第三时间节点的估算值，并将第一差动保护器从第一采样设备获取到采样电流数据的多个时间节点中与第三时间节点的估算值最接近的时间节点作为第三时间节点；其中，利用以下公式计算第三时间节点的估计值tA’：tA’＝tA*-td-tp+tmem。

例如，在本公开一实施例提供的方法中，在第一差动保护器与第二差动保护器保持时间同步时，方法还包括：每当接收到时间同步信号，计算并存储时间计算偏差tmem，或者每当接收到来自第一采样设备的采样电流数据，计算并存储时间计算偏差tmem。

例如，在本公开一实施例提供的方法中，第二消息还指示第二差动保护器失去时间同步或恢复时间同步的。

例如，在本公开一实施例提供的方法中，第一采样设备为第一合并单元，第二采样设备为第二合并单元，第一合并单元和第二合并单元从相同的电力线的不同位置处分别获取采样电流值。

例如，在本公开一实施例提供的方法中，第一差动保护器和第二差动保护器利用卫星授时来保持时间同步。

本公开至少一个实施例提供一种差动保护器，包括处理器和存储器，存储器上存储程序代码，程序代码被处理器执行时执行如上述方法实施例中任一项的数据对齐方法。

本公开至少一个实施例提供一种用于电力线的差动保护系统，包括：第一采样设备和第二采样设备，被配置为分别从所述电力线的不同位置处获取采样电流值；第一差动保护器，与第一采样设备连接，被配置为接收第一采样设备发送的第一采样电流数据；第二差动保护器，与第二采样设备连接，被配置为接收第二采样设备发送的第二采样电流数据；其中，第一差动保护器和第二差动保护器均为上述装置实施例中的差动保护器。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1示出获取电流数据无延迟情况下的差动保护方案及数据对齐方案的时序示意图；

图2示出获取电流数据有延迟情况下的数据对齐方案的时序示意图；

图3示出本公开的实施例提供的数据对齐方法的流程图；

图4示出本公开的实施例提供的数据对齐方法的时序示意图；

图5示出本公开的实施例提供的差动保护器的示意图；

图6为本公开的实施例提供的用于电力线的差动保护系统的示意图；

图7为本公开的实施例提供的过程总线场景的时序示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1示出了一种电流数据无发送处理延迟情况下的差动保护方案及数据对齐方案的时序示意图。A和B记为电力线的两端。A端和B端分别采用差动保护器A和差动保护器B。差动保护器A和差动保护器B均可以直接利用电流互感来感测电力线中的电流，从而差动保护器A和差动保护器B获取电流数据的时间与真实电流的时间几乎没有延迟。差动保护器A和差动保护器B之间通过通信链路来彼此进行数据传输。在差动保护器A和差动保护器B之间没有时间同步的情况下，可以通过消除通信延迟来实现数据的对齐，即异步对齐。

在图1中，时间节点tAn和时间节点tBn(n取值为1-5的整数)是差动保护器A和差动保护器B从电力线中对电流进行采样的时刻，并且在图1的方案中认为电流采样与发送采样电流数据发生在同一时刻，即电路数据无发送处理延迟。通信延迟可以由通信时间的平均值确定。例如，在图1中，差动保护器A在时间节点tA1向差动保护器B发送消息1，消息1包括tA1时间点采样的电流数据，差动保护器B在时间节点tB3向差动保护器A发送消息2，消息2包括tB3时间点采样的电流数据。tp1为从差动保护器A到差动保护器B的传输延迟(也可被称为传播延迟、通信延迟等)，tp2为差动保护器B到差动保护器A的传输延迟。tc为差动保护器B从接收到消息1的时刻tB*到时间节点tB3之间的时长，tA*为差动保护器A接收到消息2的时刻。消息2中还可以包括tc。

从而，可以认为传输延迟tp1＝传输延迟tp2＝1/2(tA*-tA1-tc)。进一步可以计算差动保护器B发送消息2的时间节点tB3的计算值tB3*＝tA*-tp2。tB3*可以认为是差动保护器A采集到需要与差动保护器在tB3时间点采样的电流数据对齐的电流数据的时间点的估计值。从而，时间节点tAn中最接近tB3*的时间节点处采集的电流数据即为与tB3时间点采集的电流数据对齐的电流数据。

在图1的方案中，由于差动保护器A和差动保护器B可以直接利用电流互感来感测电力线中的电流，利用电流互感采样得到采样电流所需的时间可以忽略不计，因此，数据对齐的误差相对较小。

然而，在采用过程总线的差动保护系统中，差动保护器不直接从电流互感获取电力线的电流值，而是由例如合并单元的采样设备对电流互感器采集的电流值进行采样及初步的处理，然后由采样设备将处理后得采样电流数据通过过程总线发送到差动保护器。在这个过程中，采样设备的存在使得从进行采样到差动保护器接收到采样数据之间存在延迟，该延迟可以包括采样设备从采样到得到采样电流数据的延迟以及将采样电流数据通过网络发送给差动保护器的网络传输延迟，该延迟可能超过允许的误差范围，且可能是随时间变化的。因此，图1中的异步对齐方法不适用于使用过程总线的场景。

在此情况下可以采用同步对齐的差动保护方案。在同步对齐的差动保护方案中，差动保护器A和B及其采样设备均由相同的卫星定位系统进行时间同步，从而可以基于相同的时间标记确定不同差动保护器中相同时间节点采样的电流数据。然而，同步对齐的差动保护方案必须保证时间同步不丢失，一旦失去时间同步则不能实现数据对齐。在失去时间同步的情况下，只能采用异步对齐，而图1中的异步对齐方案不能对电流数据的获取和/或发送处理存在延迟的情形(例如，利用过程总线的场景)实现很好的数据对齐。

图2示出电流数据存在发送处理延迟情况下的数据对齐方案的时序示意图。

当A端和B端同步时，A端和B端的差动保护器和采样设备可以通过例如GPS的卫星定位系统进行实际同步，例如卫星定位模块会定时产生秒脉冲(PPS，Pulse Per Second)信号来进行时间校准。因此，A端和B端的电流采样时刻都可以以秒脉冲信号为基准。例如，A端和B端都可以对两个秒脉冲信号之间采样的电流数据进行顺序标号，相同标号的电流数据表示相同时间采集的电流数据。在时间同步的情况下，可以根据电流数据的标号进行对齐。

然而，当两端失去时间同步时，例如，在任一端失去卫星信号的情况下，相同标号的数据并不能代表相同时间采集的数据，从而需要采用异步对齐方式进行对齐。例如，差动保护器A和差动保护器B可以采用图1的方案实现数据对齐，但由于数据的发送处理存在延迟，因此对齐存在误差。

例如，在图2中，差动保护器A在时间节点tA1接收到电流数据，并在延迟ta后向差动保护器B发送消息1。差动保护器B在tB*时刻接收到该消息1。差动保护器B在接收到消息1之后，需要等待下一次获取到采样数据的时间节点tB3，这之间存在时长tc。与差动保护器A类似，差动保护器B从获取到采样数据至将消息实际发送出去之间存在发送处理延迟td。差动保护器B在时刻tB3*实际发出消息2，差动保护器A在时刻tA*接收到消息2。若仍根据图1的异步对齐方法计算tB3*的估算值及其在A端对应的电流数据则会存在偏差。

但无论在以上的图1或图2对应的场景中，均不涉及采用合并单元进行电流采样，在使用合并单元之后，一旦不存在时间同步，就无法确定并消除由合并单元带来的延迟以及正确进行差动保护。

本公开的实施例提供了一种数据对齐方法、差动保护器以及差动保护系统，其能够在差动保护器失去时间同步正确的进性差动保护。

图3示出了根据本公开至少一个实施例提供的用于第一差动保护器的数据对齐方法的流程图。

该数据对齐方法包括以下步骤：

步骤S301，在第一时间节点tA1，从第一采样设备获取到第一采样电流数据。

步骤S302，在经过第一发送处理延迟ta后向第二差动保护器发送第一消息，第一消息包括第一采样电流数据。

步骤S303，在第一时刻tA1*，从第二差动保护器接收到第二消息，第二消息包括第二采样电流数据及其采样时间标记、有关第二差动保护器从接收到第一消息至从第二时间节点的接收时间差tc的第一时间信息、以及有关第二差动保护器从第二时间节点至发送第二消息的第二发送处理延迟td的第二时间信息，第二时间节点为第二采样设备获取到第二采样电流数据的时间点。

步骤S304，根据第二采样电流数据的采样时间标记，确定第一差动保护器从第一采样设备获取到与采样时间标记对应的第三采样电流数据的第三时间节点。

步骤S305，根据第一时间节点tA1、第一时刻tA1*、第一发送处理延迟ta、接收时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算第二差动保护器从第二采样设备获取到第二采样电流数据的第二时间节点的第一计算值。

步骤S306，计算并存储第三时间节点与第二时间节点的第一计算值之间的时间计算偏差tmem。

步骤S307，根据第一时间节点tA1、第一时刻tA1*、第一发送处理延迟ta、获取时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算第二时间节点的第二计算值。

步骤S308，根据第二时间节点的第二计算值以及存储的时间计算偏差tmem确定第三时间节点。

图4示出了本公开至少一个实施例提供的数据对齐方法的时序示意图。

为了更好地理解图3中的数据对齐方法的执行，下面将参照图4中的数据对齐方法的时序示意图来对图3中的方法进行描述。在本实施例中，第一消息记作消息1，第二消息记作消息2，第一差动保护器记作差动保护器A，第二差动保护器记作差动保护器B。本公开中涉及的差动保护器可以是例如继电器。可以理解地，图4中虽然仅示出了两个差动保护器，但实际可存在大于或等于3个差动保护器互相通信并执行如图3的数据对齐方法的情况，但在3个以上的差动保护器互相通信的情况下，任意两个差动保护器彼此执行数据对齐方法的方式与图4的相关描述相同，在此不进行赘述。

差动保护器A和差动保护器B及其第一采样设备和第二采样设备可以利用卫星授时来保持时间同步，诸如GPS、北斗、伽利略等卫星。卫星可以向差动保护器A和差动保护器B发送秒脉冲信号来实现时间同步。时间同步也可以通过任何其他具有固定间隔时长的周期性时间同步信号来实现。在本公开中，差动保护器A和差动保护器B保持时间同步包括第一采样设备和第二采样设备保持时间同步，而差动保护器A和差动保护器B失去时间同步之后，第一采样设备和第二采样设备也失去时间同步，从而无法确保第一采样设备和第二采样设备在相同时刻对电流进行采样，也无法得知采样设备实际采样的电流对应的时刻。

例如，差动保护器A和差动保护器B均采用GPS的秒脉冲信号同步，tAn为差动保护器A接收到第一采样设备发送的采样电流数据的时间节点，tBn为差动保护器B接收到第二采样设备发送的采样电流数据的时间节点，n为正整数。

第一采样设备可以为第一合并单元MU1，第二采样设备可以为第二合并单元MU2。或者采样设备也可以包括合并单元和电流互感器。第一采样电流数据记作采样电流数据1，第二采样电流数据记作采样电流数据2。

第一合并单元和第二合并单元从相同的电力线的不同位置处分别获取采样电流，并对采样电流处理后通过过程总线分别发送给差动保护器A和差动保护器B。tacq1为从第一采样设备采样第一采样电流到差动保护器A获取到第一采样电流数据的延迟，tacq2为差动保护器B接收到与第一采样电流数据相同时刻采样的另一采样电流数据的时间延迟。例如，图4中的1PPS发生在T0时刻，T0时刻电力线中存在电流，第一采样设备和第二采样设备都对该电流进行采样，第一采样设备采样A端的电流1，第二采样设备采样B端的电流2，而在T0时刻加上延迟tacq1的时间节点tA1处，差动保护器A收到电流1的采样电流数据，在T0时刻加上延迟tacq2的时间节点tB1处，差动保护器B收到电流1的采样电流数据。tacq1和tacq2的取值可以等于0，即本公开所涉及的数据对齐方法适用于采样设备均为合并单元、采样设备包括合并单元以及电流互感器的组合。

图4中涉及多种与时间相关的参数，为了便于区分，将差动保护器接收到采样电流数据的时间点称为“时间节点”，而将差动保护器之间发送及接收到消息的时间点称为“时刻”，各个延迟应被理解为一段时间长度，时间差同样也是指一段时间长度。此外还应当理解，图4中的所有时间节点以及接收消息的时刻仅为示意，在时间节点tA1发送消息1并不一定在tB2和tB3之间接收到。时间节点之间的长度、消息的收发时刻以及发送处理延迟、接收延迟和传输延迟都是随实际应用而适应性变化的。本文中所采用的“tB3”、“tA3”等具体的标号仅为示例而非限制。

执行步骤S301。差动保护器A在时间节点tA1，从MU1获取到采样电流数据1。该采样电流数据1可以携带MU1对采样电流数据1的采样时间标记，其反映采样电流数据1的采样时间，例如，表示采样电流数据1是MU1从其卫星定位模块产生PPS信号起的第几个采样数据。

执行步骤S302。差动保护器A在经过发送处理延迟ta后向差动保护器B发送消息1，消息1包括采样电流数据1。可选地，消息1还可携带时间节点tA1的标识和发送处理延迟ta。相应地，消息2中也携带时间节点tA1的标识，从而差动保护器A接收到消息2之后，可以确定与tA1*时刻对应的时间节点tA1。

执行步骤S303。在时刻tA1*，差动保护器A从差动保护器B接收到消息2，消息2包括采样电流数据2及其采样时间标记、有关差动保护器B从接收到消息1至时间节点tB3的接收时间差tc的第一时间信息、以及有关差动保护器B从时间节点tB3至发送消息2的发送处理延迟td的第二时间信息，时间节点tB3是MU2获取到采样电流数据2的时间点。采样电流数据2的采样时间标记反映采样电流数据1的采样时间，例如，表示采样电流数据2是MU2从其卫星定位模块产生PPS信号起的第几个采样数据。

第一时间信息可以包括时间节点tB3和差动保护器B接收到消息1的时刻，或者包括二者的时间差tc。第二时间信息可以包括发送处理延迟td。

需要说明的是，无论是在差动保护器A和差动保护器B保持时间同步或是失去时间同步，步骤S301-S303均会执行。

差动保护器A始终知晓自身与GPS的连接状态，而在接收到消息2之后，差动保护器A可以知晓差动保护器B是否仍旧保持时间同步。可选地，消息2还指示差动保护器B失去时间同步或恢复时间同步。例如，消息2携带差动保护器B是否与GPS保持时间同步的标志。

在确定保持时间同步时，差动保护器A继续执行步骤S404至步骤S406。

在步骤S304处，差动保护器A根据采样电流数据2的采样时间标记，确定自身从MU1获取到与采样时间标记对应的采样电流数据3的时间节点。例如，采样时间标记指示采样电流数据2是当前PPS信号起的第3个采样结果，差动保护器A确定当前PPS信号起的第3个采样结果是在tA3这个时间节点获取到的，则差动保护器A确定时间节点tA3为与时间节点tB3对应的时间节点，且时间节点tA3获取的数据与时间节点tB3获取的数据对齐。

在步骤S305处，根据时间节点tA1、时刻tA1*、发送处理延迟ta、接收时间差tc以及发送处理延迟td，计算差动保护器B从MU2获取到采样电流数据2的时间节点tB3的第一计算值tB3’。

例如，利用时间节点tA1、时刻tA1*、发送处理延迟ta、接收时间差tc以及发送处理延迟td，计算差动保护器A和差动保护器B之间传输数据的传输延迟的计算值tp。比如，tp＝1/2(tA1*-tA1-ta-tc-td)。

然后利用时刻tA1*、发送处理延迟td和传输延迟tp，计算第一计算值(在图中示为tB3’)。从差动保护器A到差动保护器B的传输延迟tp1和从差动保护器B到差动保护器A的传输延迟tp2在计算时可以认为相等，即tp＝tp1＝tp2。第一计算值tB3’＝tA1*-td–tp。

在步骤S306处，计算并存储时间节点tA3与第一计算值tB3’之间的时间计算偏差tmem。例如，tmem＝tA3-tB3’。该tmem综合考虑了tacq1、tacq2、tp1和tp2四者，从而在失去时间同步时，可以准确的实现数据对齐。

在确定失去时间同步时，差动保护器A继续执行步骤S407和步骤S408。需要注意的是，只要通信连接的所有差动保护器中的任何一个差动保护器失去时间同步，其余的差动保护器都进入失去时间同步的状态。

在步骤S307处，差动保护器A根据时间节点tA1、时刻tA1*、发送处理延迟ta、获取时间差tc以及发送处理延迟td，计算时间节点tB3的第二计算值tB3”。例如，tB3”＝tA1*-td-tp。其中传输延迟的计算值tp可以是预先存储的或者在执行步骤S307时计算得到的，计算方式可参见步骤S305的相关描述，在此不再赘述。

继续执行步骤S308，差动保护器A根据时间节点tB3的第二计算值tB3”以及存储的时间计算偏差tmem确定第三时间节点tA3。

例如，由第二计算值tB3”与时间计算偏差tmem的和计算第三时间节点的估算值tA3’，比如tA3’＝tA1*-td-tp+tmem。第三时间节点为第二时间节点在差动保护器A中所需要的对齐的时间节点，因此第三时间节点的估算值依赖于第二时间节点相关的信息。

然后将差动保护器A从MU1接收到采样电流数据的多个时间节点tAn中与第三时间节点的估算值tA3’最接近的时间节点作为第三时间节点。

本实施例所提供的数据对齐方法，通过在差动保护器与卫星保持时间同步时预先计算延迟补偿并记录，从而在失去同步时利用预先得到延迟补偿来维持差动保护器正常进行差动保护。

在一些实施例中，每当接收到时间同步信号，差动保护器A都会计算并存储时间计算偏差tmem。即，差动保护器在保持时间同步时不断地更新时间计算偏差tmem，从而使存储的时间计算偏差tmem总是处于最新及最符合失去时间同步时采样设备的采样延迟变化情况，以便进一步减小误差。

继续参见图4，需要说明的是，在图4中的每个时间节点tAn处，差动保护器A都可以执行上述数据对齐方法。同样地，该数据对齐方法也可被差动保护器B执行。

图5示出本公开的实施例提供的差动保护器的示意图。

在图5中，差动保护器500包括处理器510和存储器520，存储器520上存储程序代码，程序代码被处理器510执行时执行如上述实施例中的数据对齐方法。处理器510执行该数据对齐方法的方式参见上述实施例的描述，在此不进行展开。通过执行该数据对齐方法，差动保护器500能够适用于差动保护器失去时间同步且获取电流数据存在较大延时或不确定延迟的情况下的差动保护。

图6示出了本公开的实施例提供的用于电力线的差动保护系统的示意图。

在图6中，差动保护系统600用于保护电力线610。差动保护系统600可以包括采样设备621和622、差动保护器631和差动保护器632。

采样设备621和622与电力线610连接。采样设备621和622被配置为从电力线610获取采样电流，并对采样电流进行处理。

差动保护器630与采样设备621连接，被配置为接收采样设备621发送的第一采样电流数据。差动保护器632与采样设备622连接，被配置为接收采样设备622发送的第二采样电流数据。

差动保护器631和差动保护器632可以均为上述实施例中的差动保护器。而采样设备621和622可以为合并单元。

差动保护器631和632均可执行上述方法实施例中描述数据对齐方法，从而使得补偿由采样设备所带来的延迟，并在失去时间同步时有效地实现采样电流数据的对齐以及正常地对电力线进行保护避免错误操作。

本公开的上述实施例以合并单元和过程总线为例说明了电流数据的获取和处理存在延迟时数据对齐方法。下面进一步说明过程总线场景下的各种延迟情形。

图7为本公开至少一个实施例提供的过程总线场景的时序示意图。

在图7中，由合并单元MU1、MU2和MU3进行电流采样，例如，MU1、MU2和MU3三者对不同处的电力线进行电流采样。MU1、MU2和MU3三者利用GPS的秒脉冲来实现同步采样。不同处的电力线可以是电力线的不同位置或者是不同的电力线。A端采用差动保护器A，B端采用差动保护器B。MU1与差动保护器A通过网络连接，MU2和MU3与差动保护器B通过网络连接，差动保护器B接收MU2和MU3的数据，差动保护器B会对来自MU2和MU3的数据先进行数据对齐。

在过程总线方案中，差动保护器A和差动保护器B分别从MU1和MU2(由MU2代表MU2和MU3)获取采样电流数据。

对于差动保护器A，从MU1进行电流采样到差动保护器A将该次采样到的采样电流数据发送给差动保护器B之间，存在MU1采样延迟、网络传输延迟、差动保护器A对MU1发送的数据的解码延迟以及差动保护器A发送数据所导致的发送延迟。

对于差动保护器B，存在MU2和MU3的MU采样延迟、网络传输延迟、对齐延迟、差动保护器B对MU2发送的数据的解码延迟以及差动保护器B发送数据所导致的发送延迟。

其中，MU1、MU2和MU3的采样延迟和网络传输延迟是差动保护器A和差动保护器B不可控的，而解码延迟以及发送延迟对于差动保护器A和差动保护器B是相对稳定并可认作固定值。对齐延迟则是由于在B端存在超过一个MU时才会出现的延迟，多个MU需要先将多个采样电流先合并为一个采样电流，例如通过进行矢量相加。

对于图7中的过程总线的场景，可以采样上述实施例中的数据对齐方法、差动保护器以及差动保护系统，具体可参见上文的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，本公开的上述实施例以合并单元和过程总线为例进行说明，但本公开同样适用于具有相应延迟的其他应用场景。

根据本公开的实施例，上文描述的过程也可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，所述计算机程序包含用于执行上述过程的方法的程序代码。

本公开涉及的方法流程图和设备框图仅作为示例性的例子，并不意图要求或暗示必须按照流程图和框图示出的方式进行连接、布置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置这些装置、设备，只要能够实现所期望的目的即可。

本公开的保护范围并不局限于本公开的具体实施方式，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本公开实施例附图只涉及到本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

Claims (10)

1.一种用于第一差动保护器的数据对齐方法，包括：

在第一时间节点tA，从第一采样设备获取到第一采样电流数据；

在经过第一发送处理延迟ta后向第二差动保护器发送第一消息，所述第一消息包括所述第一采样电流数据；

在第一时刻tA*，从所述第二差动保护器接收到第二消息，所述第二消息包括第二采样电流数据及其采样时间标记、有关所述第二差动保护器从接收到所述第一消息至第二时间节点的接收时间差tc的第一时间信息、以及有关所述第二差动保护器从所述第二时间节点至发送所述第二消息的第二发送处理延迟td的第二时间信息，所述第二时间节点为第二采样设备获取到所述第二采样电流数据的时间点；

在所述第一差动保护器与所述第二差动保护器保持时间同步时，

根据所述第二采样电流数据的采样时间标记，确定所述第一差动保护器从所述第一采样设备获取到与所述采样时间标记对应的第三采样电流数据的第三时间节点，以及

根据所述第一时间节点tA、所述第一时刻tA*、所述第一发送处理延迟ta、所述接收时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算所述第二差动保护器从所述第二采样设备获取到所述第二采样电流数据的第二时间节点的第一计算值，以及计算并存储所述第三时间节点与所述第二时间节点的第一计算值之间的时间计算偏差tmem；

在所述第一差动保护器与所述第二差动保护器失去时间同步时，

根据所述第一时间节点tA、所述第一时刻tA*、所述第一发送处理延迟ta、所述获取时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算所述第二时间节点的第二计算值，以及

根据所述第二时间节点的第二计算值以及所述存储的时间计算偏差tmem确定所述第三时间节点。

2.如权利要求1所述的数据对齐方法，其中，所述计算所述第二差动保护器从所述第二采样设备获取到所述第二采样电流数据的第二时间节点的第一计算值，包括：

利用所述第一时间节点tA、所述第一时刻tA*、所述第一发送处理延迟ta、所述接收时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算所述第一差动保护器和所述第二差动保护器之间传输数据的传输延迟的计算值tp；以及

利用所述第一时刻tA*、第二发送处理延迟td和所述传输延迟的计算值tp，计算所述第一计算值；其中，

利用以下公式计算所述传输延迟的计算值tp：

tp＝¹/₂(tA*-tA-ta-tc-td)；

利用以下公式计算所述第二时间节点的第一计算值tB’：

tB’＝tA*-td-tp。

3.如权利要求1所述的数据对齐方法，其中，所述根据所述第一时间节点tA、所述第一时刻tA*、所述第一发送处理延迟ta、所述获取时间差tc以及第二发送处理延迟td，计算所述第二时间节点的第二计算值，包括：

利用以下公式计算第一差动保护器和所述第二差动保护器之间传输数据的传输延迟的计算值tp：

tp＝¹/₂(tA*-tA-ta-tc-td)；

利用以下公式计算所述第二计算值tB”：

tB”＝tA*-td-tp。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的数据对齐方法，其中，根据所述第二时间节点的第二计算值以及所述存储的时间计算偏差tmem确定所述第三时间节点，包括：

由所述第二计算值与所述时间计算偏差tmem的和计算所述第三时间节点的估算值，并将所述第一差动保护器从所述第一采样设备获取到采样电流数据的多个时间节点中与所述第三时间节点的估算值最接近的时间节点作为所述第三时间节点；

其中，利用以下公式计算所述第三时间节点的估计值tA’：

tA’＝tA*-td-tp+tmem。

5.如权利要求1至3中的任一项所述的数据对齐方法，其中，在所述第一差动保护器与所述第二差动保护器保持时间同步时，所述方法还包括：

每当接收到时间同步信号，计算并存储所述时间计算偏差tmem，或者每当接收到来自所述第一采样设备的采样电流数据，计算并存储所述时间计算偏差tmem。

6.如权利要求1至3中的任一项所述的数据对齐方法，其中，所述第二消息还指示所述第二差动保护器失去时间同步或恢复时间同步。

7.如权利要求1-3中任一项所述的数据对齐方法，其中，所述第一采样设备为第一合并单元，所述第二采样设备为第二合并单元，所述第一合并单元和所述第二合并单元从相同电力线的不同位置处分别获取采样电流值。

8.如权利要求1-3中任一项所述的数据对齐方法，其中，所述第一差动保护器和所述第二差动保护器利用卫星授时来保持时间同步。

9.一种差动保护器，包括处理器和存储器，所述存储器上存储程序代码，所述程序代码被所述处理器执行时执行如上述权利要求1-8中任一项所述的数据对齐方法。

10.一种用于电力线的差动保护系统，包括：

第一采样设备和第二采样设备，被配置为分别从所述电力线的不同位置处获取采样电流值；

第一差动保护器，与所述第一采样设备连接，被配置为接收所述第一采样设备发送的第一采样电流数据；以及

第二差动保护器，与所述第二采样设备连接，被配置为接收所述第二采样设备发送的第二采样电流数据，

其中，所述第一差动保护器和所述第二差动保护器均为如权利要求9所述的差动保护器。