CN1489819B - 确定获得电流测量值的时间的方法和电力网保护系统 - Google Patents

Abstract

一种电力网保护系统，利用确定由位于电力线上相互分开的第和第二点的保护设备(3A、3B)获得的电流信号的采集时间的方法。测量值在第一设备(3A)采集，并发送到第二设备(3B)，第二设备采集第二测量值并向第一设备发送回复。两个测量值的时间用GPS信号同步，向外和返回信号(S1、S2)的总的传播时间(tp1、tp2)存储在存储器中。在失去GPS信号的情况下，存储的传播时间用于计算第二测量值相对于第一测量值的实际时间。

Description

确定获得电流测量值的时间的方法和电力网保护系统

技术领域

本发明涉及电力网络的保护系统，特别是在这样的系统中改善故障电流监控。 

背景技术

为了保护高功率输电力网络不发生故障，如相间短路，已知将网络分为多个段，以便在每个段的端点提供保护设备。每个保护设备包括电流传感器、数据处理器和一个输出开关，以控制断路器。电流传感器监控流过相应断路器的电流。 

在一个段的每个端点的保护设备通过通讯网络连接，表示电流测量值的信号通过该通讯网络从一个设备传输到另一设备。后一设备将其本身测量的电流与该段另一端测量的电流比较，以识别电力线中的故障。如果检测到故障，则可以激活隔离断路器，以切断该段的电流并隔离故障。因为线路中的电流在不断变化，所以，很重要的一点是只比较在同一时刻测量的电流值(或相位校正的测量值，以模拟同一时间的取值)。 

尽管过去采用了多种不同的通讯网络拓扑结构，但目前流行的一种通讯网络传输方案是同步数字分层(SDH)。典型的SDH方案包括一系列互相链接的环路或回路。附图1示出SDH环路1，其中包括6个节点A-F。网络中每个这样的环路包括一个连续的信号传输路径，用于在电力线2的P段的两个相反端点的保护设备3A和3B之间传输测量值。 

连续回路使得两个保护设备3A和3B之间的信号传输可以由沿着两个可选的发送和返回路径进行，即：A-B/B-A，或A-F-E-D-C-B/B-C-D-E-F-A。这提供了为适应通讯网络中的故障所需的冗余度。 

正常情况下，使用链接两个节点的最短路径。该路径通常称为“工作”路径。但是，如果该路径中发生故障，信号可以沿回路中其它部分的较长的路径在两节点间传输。该路径通常称为“备用”路径。工作 路径或备用路径的选择是通过在回路上的每个节点提供路由开关实现的。如图1所示，通常在回路上的节点之间提供双向通讯，在这种情况下，每个方向上的通讯可以在工作路径和备用路径之间独立切换。 

电力线中的电流通常是正弦电流，可以用一个旋转电流矢量表示。为了检测故障，与一台保护设备关联的处理器必须只比较对应于同一时刻的电流值。这要么要求一段电力线两端的传感器在同一时刻测量电流，要么要求信号在比较之前进行相位校正。因此，在两种情况下，要求知道测量的时间。 

因为保护设备位于电力线上不同的点，通常相距数千米，因此，它们不能由公共的振荡器驱动，以给它们各自相同的参考时钟频率。因此，它们由独立的振荡器驱动，从而如果不采取专门措施的话将无法同步测量。 

在所建议的一种实现同步的方案中，电流测量值是利用一种称为数字电流微分(NCD)或“乒乓”技术的技术在通讯网络上成对传输的。附图3中示出在这样的方案下的测量定时的等时线图。该已知装置的一种版本的更完整的细节可以参看专利GB 2173658B，该文献在此引作参考。 

在NCD技术中，位于一段电力线的一个端点的第一保护设备A在时间点tA1、tA2等测量电流，而第二保护设备B在时间点tB1、tB2等测量该段电力线另一端点的电流。由第一设备A测量的第一测量值(在固定延时ta之后)沿通讯网络传输到保护设备B。传输的形式为数字信号S1，其本身从传输开始到结束占用有限的时间tt，以便从设备A传输。由设备A测量的第一测量值带有一个时标(即，信号中一个字节的数据)，表示第一测量值测量的时间tA1。设备B在测量后tp1+ta的时刻完成对该信号的接收，其中，tp1是向外传播时间，ta是从在tA1进行测量到发送信号之间的延迟。 

第二设备B在其自己的时间tB＊接收到向外传输的信号S1并等待一段时间tc后，在时间tB3测量该电力线在其端点的第二电流测量值。(注意，如图所示，由于每个设备中的时钟之间采样频率的轻微漂移，两个端点处的采样瞬间通常将不一致或不存在确定关系)。第二设备然后向第一端点回传一个返回信号S2。该信号包含时标tA1、 第二电流测量值、表示第二电流测量值测量时间的第二时标tB3、以及表示接收向外信号S1和传输返回信号S2之间的总的延迟时间。 

返回信号S2在第一端子由第一设备A在由其自己的时钟测得的时间接收到。假设在两个方向上的传播时间相等，因此，返回信号传播时间tp2可以根据下式算出： 

返回传播时间tp2＝向外传播时间tp1＝1/2(tA＊-tA1-ta-tc-td) 

根据已知的返回传播时间tp2，保护设备A可以根据其自己的时钟时间计算第二信号的采样时间tB3： 

tB3＝tA＊-tp2-td 

一旦设备A知道该值，就可以很容易地通过电流矢量的适当相移来比较设备A和B的测量值。 

尽管在很多操作环境下该技术都很有效，但其对环路类型拓扑结构中的故障很敏感，因为如上所述，向外和返回信号可能占用不同的传播时间。 

在该问题的一种建议解决方案中，在电力线段的每一端提供的电流传感器由与取自全球定位系统(GPS)时间信息的公共时间帧同步的振荡器驱动。这样可以保证全部采样在同一时刻进行。测得的值然后沿工作路径或备用路径与包含取自GPS的时间测量值的时标一起通过回路传播。 

采用这样的GPS信号的好处在于可以精确控制电流测量的实际时间。与回路中传输信息的延迟时间无关，因为每个端点的时标具有相同的时间帧。因此，信号沿工作路径或备用路径传播都没关系。 

该方法的问题在于，当无法获得GPS信号时，就会完全失去同步。目前，GPS系统由美国政府控制，因此，无法获得所述信号的周期更长。 

发明内容

简言之，本发明提供一种电力网保护系统，包括布置为同步数字系统的多个保护设备，并具有同步装置，采用取自全球定位卫星的共用定时信号，这些保护设备适合通过数字电流微分(所谓“乒乓”)技术彼此通讯。 

本发明的一个重要方面涉及一种方法，用于确定由位于电力线上彼此远离的第一和第二点的第一和第二保护设备获得的电流测量值的 测量时间，第一电流测量值在第一保护设备采集，该第一保护设备向第二保护设备发送包括第一电流测量值的向外信号，第二电流测量值在第二保护设备采集，该第二保护设备向第一保护设备发送包括第一和第二电流测量值的返回信号，所述第一和第二保护设备通过至少两条传输和接收路径交换信号，其特征在于两个测量值的定时利用GPS信号同步，且向外和返回信号的总的传播时间被计算并存储在位于所述第一和第二保护设备中的存储器中，其中，如果失去GPS信号，则存储的总的传播时间用于计算所述返回信号相对于所述向外信号的实际测量时间。 

在优选实施例中，保护设备是同步数字分层型通讯网络的一部分，如果GPS信号消失，则存储的总的传播时间与GPS信号消失期间获得的总的传播时间比较，以确定信号在网络中的传输路径是否改变。如果传输路径改变，则该方法包括发出一个故障信号，以提醒观察员，保护设备的工作已经不可靠。 

更具体地，本发明提供一种方法，用于确定由分别位于电力线上彼此远离的第一和第二点的第一和第二保护设备获得的电流测量值的测量时间，该方法包括： 

在第一点获得电流的第一测量值； 

生成第一时标，表示第一测量值的测量时间； 

从第一保护设备向第二保护设备传输一个向外信号，该信号至少包括第一时标； 

在第二点获得电流的第二测量值； 

生成第二时标，表示第二测量值的测量时间；和 

从第二保护设备向第一保护设备传输返回信号，该返回信号至少包括第一和第二时标和表示第二测量电流的数据； 

其特征在于： 

在第一操作模式期间，该方法的操作包括以下步骤： 

生成每个时标，以表示相对于取自远程时钟信号的GPS共用时间时钟的时间测量值； 

从返回信号中所包括的信息导出： 

向外信号和返回信号的总的传播时间，和 

向外信号传播时间和/或返回信号传播时间；和 

将总的传播时间和向外信号传播时间和/或返回传播时间存储在位于所述第一和第二保护设备中的存储器中； 

在随后的第二操作模式期间，其中GPS远程时钟信号无法获得，该方法还包括以下步骤： 

比较向外信号和返回信号的新的总传播时间与第一操作模式中存储的总传播时间，如果新的和存储的总传播时间基本相等， 

通过计算导出测量第二测量值的时间，所述计算包括： 

从返回信号的接收时间减去第一操作模式中存储的返回传播时间值，或 

将第一操作模式中存储的向外传播时间值加在向外信号的传输时间上。 

所述远程时钟信号可以通过为每个第一和第二保护设备提供一个全球定位卫星接收器并从接收到的GPS信号导出时钟信号来获得。 

因此，本发明利用GPS定时信号的好处来提供绝对时间值，使得时标精确表示在正常操作中何时进行电流测量。在GPS信号消失的情况下，测量第二测量值的精确时间是通过同时利用存储的向外或返回传播时间值和向外信号的传输时间或返回信号的接收时间的测量值来确定的。 

向外和返回信号可以包括第一电流测量值。 

无法获得GPS信号时，本方法的正确操作依赖于这样的假设，即，如果总的传播时间不改变，则向外和返回信号经过的路径可能没有改变。 

如果总的传播时间改变，则可以假设传输路径改变，并发出一个故障信号。因此，如果无法获得GPS信号，所述方法最好还包括以下步骤：即，如果最近计算的总传播时间与第一操作模式期间存储的总传播时间的差值超过预定值，则发出一个故障信号。 

如果在采集第一电流测量值和传输向外信号之间存在明显的延时，和/或在接收向外信号和采集第二测量电流之间存在明显的延时，和/或在采集第二测量电流和传输返回信号之间存在明显的延时，则本发明的方法在确定向外和返回传播时间时应当考虑这些延迟。 

因此，向外信号可以包括第一延迟数据，表示获得第一测量值和传输向外信号之间的延时，返回信号可以包括第一延迟数据和第二延 迟数据，表示接收向外信号和获得第二测量电流之间的延时。返回信号还可以包括第三延迟数据，表示获得第二测量电流与传输返回信号之间的延时。因此，例如，本发明的方法可以通过从采集第一测量值和第二时标值之间的差值减去相关的延时来确定向外信号的传播时间。 

每个保护设备可以在每个时钟脉冲上对电流采样一次。采样可以间隔2.5毫秒。当可以获得时，GPS信号可以用来对每个时钟的脉冲进行时间校正。可选地，GPS信号还可以用于对采集的电流值进行相位校正，而不会改变时钟脉冲的定时。信号的时间校正是最方便的，因为它保证对于在该电力线段上第一点的每个测量值，在第二点同时获得一个对应的测量电流。因此，比较向外和返回信号很容易，从而可以实现准确识别该段电力线中的故障。 

当然可以理解，保护设备的主要元件可以远离第一和第二测量电流的实际点。例如，它们可以位于距离电流传感器一段短距离的封装中，并通过适当的电缆与之连接。 

电流传感器可以包括电流继电器，其直接测量电流。可选地，电力线中一定比例的电流可以通过一个电阻，电阻上的电压可以被测量，作为电流的间接指示。因此，本发明不限于直接测量电流，而是还覆盖间接测量电流。 

测量电流最好被数字采样，并可以包括表示测量电流相位和幅度的数据。 

根据另一方面，本发明提供一种保护系统(如同步数字分层保护系统)，至少包括分别位于电力线上不同位置的第一和第二保护设备和一个通讯网络，该网络在保护设备之间至少提供两个不同的通讯路径，每个保护设备包括一个时钟信号发生器，其与取自远程时钟源的时间信号同步，该时钟源由全部保护设备共用，所述保护系统至少还包括一个电流传感器、一个处理器、一个用于通过通讯网络传输信号的发射器、从网络接收信号的接收器、以及操作电力线中关联断路器的开关装置，所述保护设备的数据处理器配置为根据本发明的方法确定测量电流的对应采集时间，其中，每个保护设备的数据处理器配置为在测量电流表明线路上发生故障的情况下，操作断路器以隔离该段线路。 

通讯网络可以包括一个电讯网络，也可以包括路由装置，用于根据网络状态，有选择地引导传输的信号通过所述至少两个路径中的任一个。 

通讯网络可以包括一个无线电通讯网络，传输和接收的信号可以包括编码数字信号。 

每个保护设备可以包括一个天线和信号接收器，用于接收GPS信号，还可以包括用于从接收到的GPS信号提取定时信号的装置。 

根据本发明，提供了一种用于确定由分别位于电力线上彼此远离的第一点和第二点的第一保护设备和第二保护设备获得的电流测量值的测量时间的方法，所述第一保护设备和第二保护设备是同步数字分层型通讯网络的一部分，第一电流测量值在第一保护设备采集，该第一保护设备向第二保护设备发送包括第一电流测量值和获得该电流测量值的测量时间的向外信号，第二电流测量值在第二保护设备采集，该第二保护设备向第一保护设备发送包括第一和第二电流测量值以及获得该电流测量值的测量时间的返回信号，所述第一保护设备和第二保护设备通过用于发送向外信号和返回信号的至少两条信号传输路径交换信号，其特征在于两个测量值的定时利用GPS信号同步，且向外信号和返回信号的总的传播时间被计算并存储在位于所述第一保护设备和第二保护设备中的存储器中，其中，如果失去GPS信号，则将存储的总的传播时间与GPS信号消失期间获得的总的传播时间比较，以判断同步数字分层型通讯网络上由向外信号和返回信号经过的信号传输路径是否改变，当比较结果相同时，能够确定同步数字分层型通讯网络上由向外信号和返回信号经过的信号传输路径未改变并且利用存储的总的传播时间计算实际测量时间。 

根据本发明，还提供了一种用于确定由分别位于电力线上彼此远离的第一点和第二点的第一保护设备和第二保护设备获得的电流测量值的测量时间的方法，该方法包括： 

在第一点获得电流的第一测量值； 

生成第一时标，所述第一时标表示测量第一测量值的时间； 

从第一保护设备向第二保护设备传输向外信号，该信号至少包括第一时标； 

在第二点获得电流的第二测量值； 

生成第二时标，所述第二时标表示测量第二测量值的时间；和 

从第二保护设备向第一保护设备传输返回信号，该返回信号至少包括第一时标和第二时标以及表示第二测量电流的数据； 

其特征在于： 

在第一操作模式期间，该方法包括以下步骤： 

生成每个时标，以表示相对于取自远程时钟信号的GPS共用时间时钟的时间测量值； 

从返回信号中所包括的信息导出： 

向外信号和返回信号的总的传播时间tp1+tp2，和 

向外信号传播时间tp1和/或返回信号传播时间tp2；和 

将总的传播时间tp1+tp2和向外信号传播时间tp1和/或返回信号传播时间tp2存储在位于所述第一保护设备和第二保护设备中的存储器中； 

在随后的第二操作模式期间，其中GPS远程时钟信号无法获得，该方法还包括以下步骤： 

比较向外信号和返回信号的新的总的传播时间tp1+tp2与第一操作模式期间存储的总的传播时间tp1+tp2，如果新的总的传播时间tp1+tp2和存储的总的传播时间tp1+tp2基本相等， 

通过计算导出测量第二测量值的时间，所述计算包括： 

从返回信号的接收时间减去第一操作模式期间存储的返回信号传播时间，或 

将第一操作模式期间存储的向外信号传播时间加在向外信号中包括的第一时标上。 

根据本发明，还提供了一种用于一段电力网的保护系统，至少包括分别位于该段电力网上彼此分开的位置的第一保护设备和第二保护设备和通讯网络，该通讯网络在保护设备之间至少提供两条不同通讯路径，每个保护设备包括时钟信号发生器，时钟信号发生器同步到从所有保护设备共用的一个远程时钟源导出的时间信号，每个保护设备还包括电流传感器、数据处理器、用于通过通讯网络传输信号的发射器、用于从通讯网络接收信号的接收器、和用于操作电力线中关联断路器的开关装置，每个保护设备的数据处理器配置为在电流测量值表示线路上存在故障的情况下触发开关装置以隔离该段线路，其特征 在于所述保护设备配置为执行上述的方法。 

附图说明

下面参考附图，通过举例说明本发明的实施例。其中： 

图1为一段电力线和相关的保护方案的简化表示； 

图2简化示出图1所示方案中每个保护设备所包括的元件，所述设备根据本发明构造； 

图3是一个等时线图，示出现有技术数字电流微分保护方案中，电力线段每个端点测量电流的时间和在该段两个端点之间传播信号的时间；以及 

图4是另一个等时线图，示出本发明中电力线段每个端点测量电流的时间和在该段两个端点之间传播信号的时间。 

具体实施方式

附图1示出应用同步数字分层的一个简单通讯网络。该网络包括一个通讯环路1，其具有6个节点A-F。其中两个节点A和B分别表示为将环路连接到两个保护设备3A和3B，这些设备又连接到相应的断路器，图中用符号X表示。这些断路器位于电力线2的P段两端。 

环路拓扑结构允许系统在环路中的任意点故障的情况下自我修复，因为在两个保护设备之间存在两条路径用于传输和接收信号。如图所示，信号可以沿连接两个相邻设备的健康或工作路径传播，也可以沿遍及整个环路的备用路径传播。因此，在设备3A和3B之间沿健康路径传输的各个向外和返回信号S1和S2的传播时间tp1和tp2应当相等，除非路径的向外或返回元件中断。 

根据本发明的每个保护设备3A或3B中包括的元件示于附图2。每个设备3以数字方式工作，包括电流检测输入模块4，该模块将从电力线2接收的模拟电流采样测量值数字化。输入模块4由时钟5驱动，并根据时钟频率在固定间隔采集电流样本。每个电流样本表示电力线2中的电流的相位和幅度。数字化的电流信号输入微处理器模块10，该模块也由时钟5驱动。微处理器模块10根据本发明处理电流信号和时间信号，所述处理由存储在与微处理器关联的ROM中的程序执行。处理器10的输出还控制开关12。当处理器10从电流传感器4接收到表示电力线2中发生故障的信号时，处理器10激活开关 12，以便跳开由X指示的断路器。 

设备3还包括由天线7馈送的GPS接收器6。接收器6提取由一组轨道GPS卫星发出的信号中包括的定时信号。该GPS信号用于将每个保护设备3的时钟5同步到公共的时间帧，从而使在相距遥远的位置采集电流样本可以同步。例如，考虑两个设备A和B(相当于图1中的3A和3B)，电流样本将在tAn和tBn获得，其中，n为时钟周期数或表示时间的其它值。因此，对于设备A，第一个测量值将在时间tA1获得，并与表示设备B的第一个测量的时间tB1同步。 

每个保护设备3还包括发射器8、接收器9、和读/写存储器11。发射器8在每个时钟周期从处理器10接收一次信号，该信号包含关于电力线2上的电流测量值矢量的数据和采样时间，并通过通讯网络将其传输给网络上的其它设备。同样，接收器9接收由通讯网络上的其它设备发送的信号，并将它们输入处理器10。存储器11将由处理器10处理过的与电流矢量和采样时间有关的数据保持至少一到几个时钟周期。如果GPS信号输入停止，可以安排例如在来自时钟5的信号中出现/停止出现一个标志位，从而使处理器10在不同模式中工作，其中它可以比较存储器11中保持的定时数据与通过网络到达的最新数据，从而执行根据本发明的方法。 

注意，尽管图示保护设备3的全部元件在单个封装内(由虚线表示)，但至少天线7和开关12可以在其外部。 

采集电流样本和在两个设备A和B之间通讯的顺序示于附图4的等时线中。 

如图4所示，保护设备A首先在时间tA1采集我们所说的第一电流样本。采集的信号在处理器10中处理，以形成向外传输信号S1，其包括第一时标tA1，且最好还包括第一电流样本值。该信号通过网络发送到设备B。向外信号S1的传输时间将根据经过的路径而变化，但可以表示为tp1。 

在采集样本和传输信号之间，由于信号处理，还将存在一个短的第一延迟ta。该延迟的值将是固定(已知)的，通常取决于保护设备3中使用的硬件。表示延时ta的数据可以包括在向外信号S1中，但有时可以认为并不重要。 

一旦在时间tB＊接收到整个向外信号S1，并经过第二延迟tc后， 设备B在下一个可用的时钟周期采集第二电流样本。在图示实例中，这是在tB3进行的，即，tA1之后两个周期。(实践中，在A采集样本和接收到来自A的信号后在B的下一个可用时钟周期之间的时钟周期数将取决于传播时间tp1，且时钟速度有时会超过两个周期的延迟)。注意，因为时钟是同步的，时间tB3已知等于时间tA3。 

采集第二电流样本后，将有一个短的第三延迟td，其本质上类似于第一延迟ta，然后第二设备B将向第一设备A传输返回信号S2。该返回信号包括向外信号S1中的信息，至少还包括与第二电流测量值和第二时标tB3有关的数据。经过信号传播时间tp2后，返回信号S2被设备A接收，接收到整个信号的时间tA＊被记录。因为第二延迟tc通常很重要，所以，返回信号最好包括与之有关的数据。在延迟重要的地方，返回信号S2还可以包括定义采集第二电流测量值和传输返回信号S2之间的第三延迟时间td的信息。 

利用返回信号中包含的信息并已知其接收时间tA＊，设备A根据下式导出总的信号传播时间tp1+tp2： 

如果延迟ta、tc和td可以忽略，则 

总的传播时间＝tA＊-tA1；或 

如果延迟重要，并包括在返回信号S2中，则 

总的传播时间＝tA＊-tA1-ta-tc-td 

总的传播时间值存储在设备A中的电子存储器中的一个区域，作为参考值。 

为了导出向外传播时间值tp1，处理器可以比较第二时标tB3和第一信号的传输时间。这样， 

tpl＝tB3-tAl-ta-tc 

当GPS信号被接收以控制每个设备中的时钟时，设备A和B的等时线相互同步，因此，在上述表达式中，tA3可以代替tB3，而不会改变其值。 

另外或可选地，为了导出返回传播时间tp2的值，处理器可以比较整个返回信号S2的接收时间tA＊和第二时标tB3(或其在设备A等时线上的等价变量tA3)。因此， 

tp2＝tA＊-tB3-td 

应当注意，向外和返回传播时间只有当GPS存在，从而允许确 定采集第二信号的精确时间的情况下才能计算。实践中，在每个时钟周期n上重复向外和返回信号对的传输和接收，并且在设备A的存储器中至少存储两套电流测量值。然后可以比较对应于相同时间点如tB5＝tA5的电流样本，以检测电力线中的故障。 

在某些环境中，GPS可能会失去。这种情况下，不可能保持保护设备的时钟同步，因此，tAn可能不再等于tBn。在该种操作模式下，设备A继续发送向外信号S1和接收返回信号S2。在设备A采集第一电流测量值和从设备B接收相关的返回信号的总的时间tA＊-tA1与存储的总的传播时间tp1+tp2(+延迟ta、tc和td，如果它们重要的话)的参考值比较。如果比较结果相同，则假设传播路径没有变化，因此，向外和返回传播时间也没有改变，因此，可以通过从返回信号S2的接收时间tA＊减去第一操作模式期间存储的返回传播时间tp2(以及延迟td，如果存在)，或者将第一操作模式期间存储的向外传播时间tp1(以及延迟tc，如果存在)加上向外信号S1中包括的第一时标tA1，即第一电流测量值的测量时间来确定第二测量电流的准确采集时间。 

但是，如果tA＊-tA1与存储的参考值之间的变化大于预定量(如，一个时钟脉冲)，则假设传播路径改变，在该情况下，对保护设备编程，使其发出一个故障信号。可以安排该故障信号在监视器上触发一个消息，指示依靠该保护设备保护相关段电力线已经不再安全。 

Claims (13)

1.一种用于确定由分别位于电力线(2)上彼此远离的第一点和第二点的第一保护设备和第二保护设备(3A、3B)获得的电流测量值的测量时间的方法，所述第一保护设备和第二保护设备(3A、3B)是同步数字分层型通讯网络的一部分，第一电流测量值在第一保护设备(3A)采集，该第一保护设备向第二保护设备(3B)发送包括第一电流测量值和获得该电流测量值的测量时间的向外信号S1，第二电流测量值在第二保护设备采集，该第二保护设备向第一保护设备发送包括第一和第二电流测量值以及获得该电流测量值的测量时间的返回信号S2，所述第一保护设备和第二保护设备(3A、3B)通过用于发送向外信号S1和返回信号S2的至少两条信号传输路径交换信号，其特征在于两个测量值的定时利用GPS信号同步，且向外信号和返回信号的总的传播时间tp1+tp2被计算并存储在位于所述第一保护设备和第二保护设备(3A、3B)中的存储器(11)中，其中，如果失去GPS信号，则将存储的总的传播时间与GPS信号消失期间获得的总的传播时间比较，以判断同步数字分层型通讯网络上由向外信号S1和返回信号S2经过的信号传输路径是否改变，当比较结果相同时，能够确定同步数字分层型通讯网络上由向外信号S1和返回信号S2经过的信号传输路径未改变并且利用存储的总的传播时间计算返回信号相对于向外信号的实际测量时间tB3。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，如果信号传输路径改变，则该方法包括发出故障信号，以提醒观察员保护设备的工作不再可靠。

3.一种用于确定由分别位于电力线上彼此远离的第一点和第二点的第一保护设备和第二保护设备(3A、3B)获得的电流测量值的测量时间的方法，该方法包括：

在第一点获得电流的第一测量值；

生成第一时标，所述第一时标表示测量第一测量值的时间tA1；

从第一保护设备向第二保护设备传输向外信号S1，该信号至少包括第一时标；

在第二点获得电流的第二测量值；

生成第二时标，所述第二时标表示测量第二测量值的时间tB3；和

从第二保护设备向第一保护设备传输返回信号S2，该返回信号至少包括第一时标和第二时标以及电流的第二测量值；

其特征在于：

在第一操作模式期间，该方法包括以下步骤：

生成每个时标，以表示相对于取自远程时钟信号的GPS共用时间时钟的时间测量值；

从返回信号S2中所包括的信息导出：

向外信号S1和返回信号S2的总的传播时间tp1+tp2，和

向外信号传播时间tp1和/或返回信号传播时间tp2；和

将总的传播时间tp1+tp2和向外信号传播时间tp1和/或返回信号传播时间tp2存储在位于所述第一保护设备和第二保护设备(3A、3B)中的存储器(11)中；

在随后的第二操作模式期间，其中GPS远程时钟信号无法获得，该方法还包括以下步骤：

比较向外信号S1和返回信号S2的新的总的传播时间tp1+tp2与第一操作模式期间存储的总的传播时间tp1+tp2，如果新的总的传播时间tp1+tp2和存储的总的传播时间tp1+tp2基本相等，通过计算导出测量第二测量值的时间tB3，所述计算包括：

从返回信号的接收时间tA^＊减去第一操作模式期间存储的返回信号传播时间tp2，或

将第一操作模式期间存储的向外信号传播时间tp1加在向外信号中包括的第一时标上。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，远程时钟信号是通过为第一保护设备和第二保护设备的每一个提供全球定位卫星接收器(6)并从接收到的GPS信号中导出时钟信号而获得的。

5.根据权利要求3或4所述的方法，还包括以下步骤：在第二操作模式期间，如果新的总的传播时间tp1+tp2和第一操作模式期间存储的总的传播时间tp1+tp2之间的差值超过预定值，则发出故障信号。

6.根据权利要求3或4所述的方法，其中向外信号S1包括第一延迟数据，所述第一延迟数据表示获得电流的第一测量值和传输向外信号之间的时间延迟ta，且返回信号S2也包括第一延迟数据。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，返回信号S2还包括第二延迟数据，所述第二延迟数据表示接收向外信号和获得电流的第二测量值之间的时间延迟tc。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，返回信号S2还包括第三延迟数据，所述第三延迟数据表示获得电流的第二测量值与发送返回信号之间的时间延迟td。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，返回信号S2包括表示接收向外信号S1和获得电流的第二测量值之间的时间延迟tc的数据，且其中向外信号传播时间tp1是通过从向外信号中包括的第一时标tA1和第二时标tB3之间的差值减去所述时间延迟tc而计算出来的。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：通过从电流的第一测量值的时间tA1和返回信号的接收时间tA^＊之间的差值减去接收向外信号和获得电流的第二测量值之间的所述时间延迟tc来计算总的传播时间tp1+tp2。

11.一种用于一段电力网(2)的保护系统，至少包括分别位于该段电力网上彼此分开的位置的第一保护设备和第二保护设备(3A，3B)以及通讯网络(1)，该通讯网络在保护设备之间至少提供两条不同通讯路径，每个保护设备包括时钟信号发生器(5)，时钟信号发生器(5)同步到从所有保护设备共用的远程时钟源导出的时间信号，每个保护设备还包括电流传感器(4)、数据处理器(10)、用于通过通讯网络传输信号的发射器(8)、用于从通讯网络接收信号的接收器(9)、和用于操作电力线中关联断路器(X)的开关装置(12)，每个保护设备的数据处理器配置为在电流测量值表示线路上存在故障的情况下触发开关装置以隔离该段线路，其特征在于所述保护设备配置为执行根据权利要求1-10任一项所述的方法。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，通讯网络包括电讯网络，并包括路由装置，用于根据网络状态有选择地沿至少两条路径中的任一条引导传输的信号。

13.根据权利要求11或12所述的系统，其中，每个保护设备包括用于接收GPS信号的天线和信号接收器，和用于从接收到的GPS信号导出定时信号的装置。

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