电流差动保护的方法和系统技术方案

本发明专利技术名称为“电流差动保护的方法和系统”。提供一种差动保护系统。该差动保护系统包括本地终端，该本地终端配置成经由至少三个通信链路与至少两个远程终端在通信上直接或间接地耦合来形成环形拓扑或网格拓扑。该差动保护系统还包括控制器，该控制器包括通信链路决策单元和与本地终端关联的时钟单元。该通信链路决策单元配置成将至少三个通信链路的至少其中一些确定为虚拟断开的，以使环形拓扑或网格拓扑配置成被转换为菊链拓扑。该时钟单元配置成在本地终端和至少两个远程终端以菊链拓扑配置时将本地终端与至少两个远程终端的至少其中之一时间同步。

Method and system of current differential protection

The invention is called the method and system of current differential protection. A differential protection system is provided. The differential protection system includes a local terminal, which is configured to form a ring topology or a grid topology via at least three communication links and at least two remote terminals in communication directly or indirectly. The differential protection system also includes a controller, which comprises a communication link decision unit and a clock unit associated with the local terminal. The communication link decision unit is configured to determine at least some of at least three communication links to be virtual disconnected, so that a ring topology or a grid topology is configured to be converted into a chrysanthemum chain topology. The clock unit is configured to synchronize a local terminal with at least one of at least one of the two remote terminals when a local terminal and at least two remote terminals are configured in a chrysanthemum chain topology.

【技术实现步骤摘要】
电流差动保护的方法和系统
技术介绍
如果将多个位置处的电力系统测量同步，则可以高效且精确地执行大多数电力系统监视、保护和控制功能。但是，一般可能难以精确地将间隔长距离的时钟同步。将数据或时钟同步的常规技术可能在一对位置之间不同方向上存在不同的延迟，这可能导致数据或时钟同步上的误差。用于电流差动保护的现有数据或时钟同步技术可使用回声或乒乓（ping-pong），这是假定发送和接收延迟是相同的。但是，此技术的可靠性可能依赖于通信链路的对称性。例如，由于通信路由的变化，发送和接收通信链路的延迟可能不同。在其他的常规技术中，全球定位系统（GPS）用于数据或时钟同步。但是，GPS的信号可能不总是足够可靠以满足电流差动保护系统的需求。除了对于多终端电力传输重要外，时钟同步在许多其他应用中也是重要的，如功率继电器、事件顺序的确定、经济的电力调度等。协助位于不同位置处的多种终端之间的通信是一种解决方案，但是，时钟翻转（clockrollover）可能导致协助通信的主要挑战。一般，所采用的时钟可在有限的范围内以便节省通信带宽。该有限的范围可能导致时钟翻转，这可能导致多终端时钟收敛到稳定但是不同步的状况。在一些解决方案中，可以将三个终端以环形拓扑或网格拓扑连接，以便在即使一对终端之间通信故障（例如，通信链路中的故障所导致的故障）的情况下仍可以持续保护。在一个此类解决方案中，可以通过将每个终端处的计算的时间移位取均值来实现同步。但是，对于环形/网格拓扑，多终端可能产生时钟同步的挑战，因为每个终端必须具有来自其两个相邻终端的定时信息。因此，如果在一对终端之间通信链路失效，则可能需要经由环形/网格拓扑中的其他终端重新路由定时信息。但是，重新路由时间消息可能导致传送和接收消息中的延迟，并且可能需要附加消息转发和关联的编码复杂性。或者，在用于环形/网格拓扑的另一个同步解决方案中，每个终端可以同步到其相邻终端的仅其中一个相邻终端。虽然可以实现此解决方案来同步三个终端，但是在四个或更多终端的情况中因为形成“同步孤岛”而无法实现。例如，在终端“A”、“B”、“C”和“D”以环形通信拓扑布置的情况中，终端A和B可以彼此同步，以及终端C和D可以彼此同步。但是，在此示例中，A-B同步对可能无法与C-D同步对同步，从而导致“同步孤岛”。
技术实现思路
根据一个实施例，提供一种差动保护系统。该差动保护系统包括本地终端，该本地终端配置成经由至少三个通信链路与至少两个远程终端在通信上直接或间接地耦合来形成环形拓扑或网格拓扑的其中之一。该差动保护系统还包括控制器，该控制器包括通信链路决策单元和与本地终端关联的时钟单元。该通信链路决策单元配置成将至少三个通信链路的至少其中之一确定为虚拟断开的，以使该本地终端和至少两个远程终端的环形拓扑或网格拓扑的其中之一配置成被转换为菊链拓扑。该时钟单元配置成在本地终端和至少两个远程终端以菊链拓扑配置时，将本地终端与至少两个远程终端的至少其中之一时间同步。根据本申请的第一方面，提供了一种系统，包括：本地终端，所述本地终端配置成经由至少三个通信链路与至少两个远程终端在通信上直接或间接地耦合来形成环形拓扑或网格拓扑的其中之一；以及控制器，所述控制器包括：通信链路决策单元，所述通信链路决策单元配置成将所述至少三个通信链路的至少其中之一确定为虚拟断开的，以使所述本地终端和所述至少两个远程终端的所述环形拓扑或所述网格拓扑中的一个配置成被转换为菊链拓扑，以及与所述本地终端关联的时钟单元，其中所述时钟单元配置成在所述本地终端和所述至少两个远程终端以所述菊链拓扑配置时将所述本地终端与所述至少两个远程终端的至少其中之一时间同步。优选地，所述菊链拓扑包括：来自所述本地终端和所述至少两个远程终端的至少两个终端，所述至少两个终端配置成作为所述菊链拓扑的相对末端终端，以及所述相对末端终端以外的终端，其配置成作为所述菊链拓扑的中间终端。进一步地，当所述本地终端配置成作为所述菊链拓扑的所述相对末端终端的其中之一时，所述时钟单元配置成：从所述本地终端的相邻终端接收定时信息，其中所述相邻终端包括所述至少两个远程终端的其中之一，以及基于来自所述相邻终端的所接收的定时信息将所述本地终端与所述相邻终端进行时间同步。进一步地，当所述本地终端配置成作为所述菊链拓扑的所述中间终端的其中之一时，所述时钟单元配置成：从所述本地终端的两个相邻终端接收定时信息，其中所述两个相邻终端包括所述至少两个远程终端中的两个，基于所接收的定时信息确定所述本地终端与所述两个相邻终端之间的时间延迟，以及计算所述本地终端与所述两个相邻终端之间的、所确定的时间延迟的平均值，以便时间同步所述本地终端。优选地，所述通信链路决策单元配置成基于第一定义的优先级列表将所述至少三个通信链路的至少其中之一确定为虚拟断开的。优选地，所述控制器还包括主确定单元，所述主确定单元配置成确定来自所述本地终端和所述至少两个远程终端中的一个终端为第一主终端，以及还配置成将所述第一主终端以外的终端定义为从属终端，其中所述菊链拓扑包括所述第一主终端和所述从属终端。进一步地，当所述本地终端是所述从属终端时，所述时钟单元配置成：当最接近所述第一主终端的所述本地终端的相邻终端包括所述至少两个远程终端的其中之一时，从最接近所述第一主终端的所述本地终端的所述相邻终端接收定时信息，以及基于来自最接近所述第一主终端的所述本地终端的所述相邻终端的、所接收的定时信息将所述本地终端与最接近所述第一主终端的所述本地终端的所述相邻终端进行时间同步。进一步地，当所述本地终端是所述从属终端时，所述时钟单元配置成：当所述第一主终端是所述本地终端的相邻终端时，从所述第一主终端接收定时信息，其中所述第一主终端包括所述至少两个远程终端的其中之一，以及基于来自所述第一主终端的、所接收的定时信息将所述本地终端与所述第一主终端进行时间同步。进一步地，所述主确定单元配置成基于第二定义的优先级列表确定所述第一主终端。进一步地，所述通信链路决策单元还配置成：从所述主确定单元接收指示所确定的第一主终端的数据，以及基于所接收的数据确定所述虚拟断开的通信链路。进一步地，所述主确定单元还配置成：从所述通信链路决策单元接收指示所述虚拟断开的通信链路的数据，以及基于所接收的数据确定所述第一主终端。进一步地，根据第一方面的系统包括映射单元，所述映射单元配置成存储所述第一主终端与所述虚拟断开的通信链路之间的映射。优选地，根据第一方面的系统还包括消息通信单元，所述消息通信单元配置成在所述本地终端与所述至少两个远程终端之间以及所述至少两个远程终端之间交换一个或多个第一消息，其中所述一个或多个第一消息包含：指示所述虚拟断开的通信链路或第一主终端的至少其中之一的第一数据，以及第一链路标识（ID）或第一主ID的至少其中之一。优选地，根据第一方面的系统还包括故障检测单元，所述故障检测单元检测所述至少三个通信链路的至少其中一个通信链路中的故障。进一步地，所述通信链路决策单元还配置成：从所述故障检测单元接收所述至少一个通信链路中的所述故障的指示，当所述至少一个故障通信链路不同于所确定的虚拟断开的通信链路时，将所述确定的虚拟断开的通信链路定义为运行链路，以及基于从所述故障检测单元接收的所述指示将所述至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流差动保护系统，包括：本地终端，所述本地终端配置成经由至少三个通信链路与至少两个远程终端在通信上直接或间接地耦合来形成环形拓扑或网格拓扑的其中之一；以及控制器，所述控制器包括：通信链路决策单元，所述通信链路决策单元配置成将所述至少三个通信链路的至少其中之一确定为虚拟断开的，以使所述本地终端和所述至少两个远程终端的所述环形拓扑或所述网格拓扑中的一个配置成被转换为菊链拓扑，以及与所述本地终端关联的时钟单元，其中所述时钟单元配置成在所述本地终端和所述至少两个远程终端以所述菊链拓扑配置时将所述本地终端与所述至少两个远程终端的至少其中之一时间同步；故障检测单元，所述故障检测单元检测所述至少三个通信链路的至少其中一个通信链路中的故障；其中所述通信链路决策单元还配置成：从所述故障检测单元接收所述至少一个通信链路中的所述故障的指示，当所述至少一个故障通信链路不同于所确定的虚拟断开的通信链路时，将所述确定的虚拟断开的通信链路定义为运行链路，以及基于从所述故障检测单元接收的所述指示将所述至少一个通信链路定义为所述至少一个故障通信链路。

【技术特征摘要】
2012.12.14 US 13/7149521.一种电流差动保护系统，包括：本地终端，所述本地终端配置成经由至少三个通信链路与至少两个远程终端在通信上直接或间接地耦合来形成环形拓扑或网格拓扑的其中之一；以及控制器，所述控制器包括：通信链路决策单元，所述通信链路决策单元配置成将所述至少三个通信链路的至少其中之一确定为虚拟断开的，以使所述本地终端和所述至少两个远程终端的所述环形拓扑或所述网格拓扑中的一个配置成被转换为菊链拓扑，以及与所述本地终端关联的时钟单元，其中所述时钟单元配置成在所述本地终端和所述至少两个远程终端以所述菊链拓扑配置时将所述本地终端与所述至少两个远程终端的至少其中之一时间同步；故障检测单元，所述故障检测单元检测所述至少三个通信链路的至少其中一个通信链路中的故障；其中所述通信链路决策单元还配置成：从所述故障检测单元接收所述至少一个通信链路中的所述故障的指示，当所述至少一个故障通信链路不同于所确定的虚拟断开的通信链路时，将所述确定的虚拟断开的通信链路定义为运行链路，以及基于从所述故障检测单元接收的所述指示将所述至少一个通信链路定义为所述至少一个故障通信链路。2.如权利要求1所述的电流差动保护系统，其中所述菊链拓扑包括：来自所述本地终端和所述至少两个远程终端的至少两个终端，所述至少两个终端配置成作为所述菊链拓扑的相对末端终端，以及所述相对末端终端以外的终端，其配置成作为所述菊链拓扑的中间终端。3.如权利要求2所述的电流差动保护系统，其中当所述本地终端配置成作为所述菊链拓扑的所述相对末端终端的其中之一时，所述时钟单元配置成：从所述本地终端的相邻终端接收定时信息，其中所述相邻终端包括所述至少两个远程终端的其中之一，以及基于来自所述相邻终端的所接收的定时信息将所述本地终端与所述相邻终端进行时间同步。4.如权利要求2所述的电流差动保护系统，其中当所述本地终端配置成作为所述菊链拓扑的所述中间终端的其中之一时，所述时钟单元配置成：从所述本地终端的两个相邻终端接收定时信息，其中所述两个相邻终端包括所述至少两个远程终端中的两个，基于所接收的定时信息确定所述本地终端与所述两个相邻终端之间的时间延迟，以及计算所述本地终端与所述两个相邻终端之间的、所确定的时间延迟的平均值，以便时间同步所述本地终端。5.如权利要求1所述的电流差动保护系统，其中所述通信链路决策单元配置成基于第一定义的优先级列表将所述至少三个通信链路的至少其中之一确定为虚拟断开的。6.如权利要求1所述的电流差动保护系统，其中所述控制器还包括主确定单元，所述主确定单元配置成确定来自所述本地终端和所述至少两个远程终端中的一个终端为第一主终端，以及还配置成将所述第一主终端以外的终端定义为从属终端，其中所述菊链拓扑包括所述第一主终端和所述从属终端。7.如权利要求6所述的电流差动保护系统，其中当所述本地终端是所述从属终端时，所述时钟单元配置成：当最接近所述第一主终端的所述本地终端的相邻终端包括所述至少两个远程终端的其中之一时，从最接近所述第一主终端的所述本地终端的所述相邻终端接收定时信息，以及基于来自最接近所述第一主终端的所述本地终端的所述相邻终端的、所接收的定时信息将所述本地终端与最接近所述第一主终端的所述本地终端的所述相邻终端进行时间同步。8.如权利要求6所述的电流差动保护系统，其中当所述本地终端是所述从属终端时，所述时钟单元配置成：当所述第一主终端是所述本地终端的相邻终端时，从所述第一主终端接收定时信息，其中所述第一主终端包括所述至少两个远程终端的其中之一，以及基于来自所述第一主终端的、所接收的定时信息将所述本地终端与所述第一主终端进行时间同步。9.如权利要求6所述的电流差动保护系统，其中所述主确定单元配置成基于第二定义的优先级列表确定所述第一主终端。10.如权利要求6所述的电流差动保护系统，其中所述通信链路决策单元还配置成：从所述主确定单元接收指示所确定的第一主终端的数据，以及基于所接收的数据确定所述虚拟断开的通信链路。11.如权利要求6所述的电流差动保护系统，其中所述主确定单元还配置成：从所述通信链路决策单元接收指示所述虚拟断开的通信链路的数据，以及基于所接收的数据确定所述第一主终端。12.如权利要求6所述的电流差动保护系统，还包括映射单元，所述映射单元配置成存储所述第一主终端与所述虚拟断开的通信链路之间的映射。13.如权利要求1所述的电流差动保护系统，还包括消息通信单元，所述消息通信单元配置成在所述本地终端与所述至少两个远程终端之间以及所述至少两个远程终端之间交换一个或多个第一消息，其中所述一个或多个第一消息包含：指示所述虚拟断开的通信链路或第一主终端的至少其中之一的第一数据，以及第一链路标识或第一主ID的至少其中之一。14.如权利要求1所述的电流差动保护系统，还包括消息通信单元，所述消息通信单元配置成在所述本地终端与所述至少两个远程终端之间以及所述至少两个远程终端之间交换一个或多个第二消息，其中所述一个或多个第二消息包含：指示所述至少一个故障通信链路或第二主终端的至少其中之一的第二数据，以及第二链路标识或第二主ID的至少其中之一。15.如权利要求1所述的电流差动保护系统，还包括主确定单元，所述主确定单元配置成在所述至少一个故障通信链路不同于所确定的虚拟断开的通信链路时，以第二主终端替代第一主终端。16.一种电流差动保护方法，包括：提供包括本地终端和至少两个远程终端的环形拓扑或网格拓扑的其中之一，其中所述本地终端配置成经由至少三个通信链路与所述至少两个远程终端在通信上直接或间接地耦合；将所述至少三个通信链路的至少其中之一确定为虚拟断开的，以使所述本地终端和所述至少两个远程终端的所述环形拓扑或所述网格拓扑的其中之一配置成被转换为菊链拓扑；以及当所述本地终端和所述至少两个远程终端以所述菊链拓扑配置时，将所述本地终端与所述至少两个远程终端的至少其中之一进行时间同步；检测所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘艳，WJ普里默拉尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US