基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法和系统，属于配电网继电保护领域。方法包括：各个保护装置持续对线路电流电压进行采样；各个保护装置以各自检测到的故障发生时刻为起始点，向时间序列反方向搜索，当搜索到与电压过零点相邻的采样时刻时暂停搜索；判断暂停搜索时刻各个保护装置的电压变化趋势是否相同；是则进入下一步；否则继续搜索；利用暂停搜索时刻与上一时刻的电压采样值求得电压过零点；各个保护装置分别以对应的电压过零点为采样起始点，结合设定的采样周期对电流实际采样值进行重采样，得到完全同步的电流采样值序列。本发明专利技术能够使得差动保护区内各侧保护装置电流采样值完全同步，保证了电网安全稳定运行。网安全稳定运行。网安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法和系统


[0001]本专利技术属于配电网继电保护
，更具体地，涉及一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法和系统。

技术介绍

[0002]电网出现故障后，差动保护区域内各继电保护装置采集电网各处电流、电压等数据，并将其按一定的方式存放在继电保护装置的缓存区内，利用预先设置的差动保护算法处理采样值数据，通过与整定值比较判断电网是否发生故障。差动保护算法比较同一时刻被保护线路两端流过的电流相量的幅值和相位，判断是否发生区内故障，因而对保护装置采集的电气量数据是否同步有较高的要求。而当前配电网通信条件恶劣，难以获取多端电气量同步信息，不同步的电气量数据输入差动保护算法会导致较大的不平衡电流，导致保护误动或拒动，给电网安全稳定运行带来极大隐患。
[0003]当前解决差动保护数据同步问题主要分为两个方向，基于数据通道的同步方法和基于统一时钟的同步方法。基于数据通道的同步方法(也称采样时刻调整法)主要利用数据帧在光纤信道中来回的时间稳定且相等，计算出数据传输延时，接收数据后在本侧推算出对侧数据的采样时刻，与本侧采样时刻比较，计算时间差，从而精确调节本侧采样时刻，使得两侧保护装置在同时刻采样。基于统一时钟的同步方法利用GPS授时系统，在同一时刻向线路两侧保护装置发送秒脉冲，保护装置分解为采样脉冲进行采样，从而达到在同一时刻采样的目的。基于GPS统一时钟的同步方法有精度高、实现简单等优点，但从性能稳定的方面考虑，不宜大规模使用。基于数据通道的同步方法有原理简单、适应性强的优点，但前提条件是在光纤信道中数据传输时延确定，因此往往在输电网中采用，而配电网通信条件恶劣，考虑经济性、可实施性等因素往往采用无线通信，而无线通信数据传输时延不确定，接收数据的保护设备无法利用信道传输时延推测数据采样时刻，因而导致同步误差较大。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法和系统，其目的在于解决配电网中通信时延不确定导致接收数据端无法确定数据的采样时刻，从而无法调整线路两端保护装置同步采样的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法，包括：
[0006]S1.差动保护区内各个继电保护装置持续对线路电流电压进行采样，得到不断更新的电压电流数据时间序列；
[0007]S2.各个保护装置以各自检测到的故障发生时刻为起始点，向时间序列反方向搜索，当搜索到与电压过零点相邻的采样时刻时，暂停搜索；
[0008]S3.判断暂停搜索时刻各个保护装置的电压变化趋势是否相同；若是，则进入步骤S4；若否，则各个保护装置继续向时间序列反方向搜索；
[0009]S4.各个保护装置分别以暂停搜索时刻与上一时刻的电压采样值为节点构造拉格朗日插值函数，求得电压过零点时标；
[0010]S5.各个保护装置分别以对应的电压过零点时标为采样起始点，结合设定的采样周期对各个保护装置电流实际采样值进行重采样，得到各个保护装置完全同步的电流采样值序列。
[0011]进一步地，步骤S2具体为，
[0012]对于每一个保护装置p，以故障发生时刻为起始点，对故障发生时刻电压采样值和上一时刻电压采样值进行乘积运算；
[0013]若则搜索窗由变为再次对搜索窗内电压采样值进行乘积运算，直至相邻采样时刻对应的电压采样值相乘结果小于0，暂停搜索；其中，p＝1,2,
…
,P；P表示差动保护区内保护装置总个数。
[0014]进一步地，步骤S3具体为，
[0015]对于每一个保护装置p，将暂停搜索时刻对应的电压采样值与上一时刻对应的电压采样值进行差分运算，得到
[0016]将各个保护装置对应的差分运算结果相乘；
[0017]若则暂停搜索时刻各个保护装置的电压变化趋势不同，各个保护装置继续向时间序列反方向搜索；若则暂停搜索时刻各个保护装置的电压变化趋势相同，进入步骤S4。
[0018]进一步地，步骤S4具体为，
[0019]对于每一个保护装置p，以为节点，构造拉格朗日插值函数L(t)：
[0020][0021]令L(t)＝0，得到插值函数电压过零点时标
[0022]进一步地，步骤S5具体为，
[0023]对于每一个保护装置p，以作为重采样起始点，设定的时间T
s
为采样周期进行重采样，重采样点时标
[0024]根据重采样点时标t
pn
相邻的电流实际采样值运用线性插值法得到该侧重采样点t
pn
时刻的电流值：
[0025][0026]从而得到保护装置p重采样值序列{i
′
p1
,
…
i
′
pn
,
…
,i
′
pN
}；其中，n＝1,
…
,N，N表示实际采样点个数。
[0027]进一步地，步骤S1具体为，
[0028]差动保护区内各保护装置各自按照采样周期T
s
对线路电流电压进行采样，分别存入保护装置不同的缓存区内，得到时间序列i1、i2...i
x
和u1、u2...u
x
，每采样一次对缓存区内时间序列进行更新；其中，缓存区时间序列长度为x。
[0029]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。
[0030]本专利技术认为差动保护区内各侧保护装置相同变化趋势的电压过零点时刻相同，并据此利用变化趋势相同的电压过零点求得各个保护装置的重采样点时标，进而利用线性差值法计算各个重采样点时刻采样值，最终使得差动保护区内各侧保护装置电流采样值完全同步，保证了电网安全稳定运行。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的线路MN及保护装置示意图；
[0032]图2为本专利技术的缓存更新及检测时刻指针移动示意图；
[0033]图3为本专利技术的检测电压相同趋势过零点示意图；
[0034]图4为本专利技术的基于电压过零点的电流重采样示意图；
[0035]图5为本专利技术的数据同步方法流程图。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0037]本专利技术提供了一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法，以差动保护区内有2套继电保护装置为例，安装在被保护线路MN的两侧，线路及保护装置如图1所示，具体包括以下步骤：
[0038]S1：差动保护区内共2套继电保护装置，各自按照采样间隔持续采样，更新线路M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法，其特征在于，包括：S1.差动保护区内各个继电保护装置持续对线路电流电压进行采样，得到不断更新的电压电流数据时间序列；S2.各个保护装置以各自检测到的故障发生时刻为起始点，向时间序列反方向搜索，当搜索到与电压过零点相邻的采样时刻时，暂停搜索；S3.判断暂停搜索时刻各个保护装置的电压变化趋势是否相同；若是，则进入步骤S4；若否，则各个保护装置继续向时间序列反方向搜索；S4.各个保护装置分别以暂停搜索时刻与上一时刻的电压采样值为节点构造拉格朗日插值函数，求得电压过零点时标；S5.各个保护装置分别以对应的电压过零点时标为采样起始点，结合设定的采样周期对各个保护装置电流实际采样值进行重采样，得到各个保护装置完全同步的电流采样值序列。2.根据权利要求1所述的一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法，其特征在于，步骤S2具体为，对于每一个保护装置p，以故障发生时刻为起始点，对故障发生时刻电压采样值和上一时刻电压采样值进行乘积运算；若则搜索窗由变为再次对搜索窗内电压采样值进行乘积运算，直至相邻采样时刻对应的电压采样值相乘结果小于0，暂停搜索；其中，p＝1,2,
…
,P；P表示差动保护区内保护装置总个数。3.根据权利要求2所述的一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法，其特征在于，步骤S3具体为，对于每一个保护装置p，将暂停搜索时刻对应的电压采样值与上一时刻对应的电压采样值进行差分运算，得到将各个保护装置对应的差分运算结果相乘；若则暂停搜索时刻各个保护装置的电压变化趋势不同，各个保护装置继续向时间序列反方向搜索；若则暂停搜索时刻各个保护装置的电压变化趋势相同，进入步骤S4。4.根据权利要求3所述的一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫，熊宇威，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：