光纤双向延时不一致的判别及差动方法技术

本发明专利技术涉及一种光纤双向延时不一致的判别及差动方法。属电工技术领域，包括下列步骤：首先假设通道来回传输延时一致，利用乒乓对时法进行数据同步。再根据线路长度不同选择不同的计算模型判别传输延时是否一致。对于短线路采用集中参数模型，对于长线路采用分布参数模型。在相应模型下计算并判别光纤双向延时是否一致。当延时一致时采用普通差动保护；当延时不一致时切换为纵联距离保护。采用本发明专利技术的方法，解决了在自愈环网中光纤双向延时不一致时差动保护误动的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电工

技术介绍
高压超高压线路的主保护一般采用利用双端量的纵联保护。线路纵差保护具有原理简单、动作速度快、灵敏度高、具有天然的选相能力、不受系统振荡、弱馈等运行方式影响等诸多优点，已成为线路主保护的首选。纵差保护常用的突变量瞬时值差动继电器、稳态量差动继电器和零序差动继电器。光纤差动正确工作的前提是数据同步，即做到让参与差动计算的电气量处在同一时间“断面”。目前同步的方法主要包括：同步时钟源法、乒乓对时法、参考相量法几种。乒乓对时法对时精度高，不依赖外部时钟，稳定可靠，在线路光纤差动中获得了广泛应用。其他几种对时方法由于种种原因在工程中应用较少。为提高光纤差动保护数据传输的稳定性，目前光纤网络常采用自愈环网。即当传输路由出现故障时，能够在极短时间自动切换传输路由恢复通讯。这虽然能快速恢复差动数据的传输，但是却破坏了依靠光纤通道进行乒乓对时的基本假设：通道来回路由延时一致，造成假同步的现象。为了适应目前电力系统通讯网应用需求，提高线路保护的稳定性，需要提出了一种判别光纤通道路由是否一致的方案；并在此基础上找到一套可靠的复合保护方案。因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种光纤双向延时不一致性判别的方法。为达到上述目的，本专利技术可采用如下技术方案：一种光纤双向延时不一致的判别及差动方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)首先使用乒乓对时法，对数据进行同步；(2)根据线路长度的不同选用不同的计算模型判断双向延时是否一致；(3)短线使用集中参数模型，长线采用分布参数模型；(4)双向延时一致时采用差动保护；(5)双向延时不一致时，切换为纵联距离保护。。本专利技术解决了解决了自愈环网中通道传输延时一致性无法监视的不足；能够根据延时是否一致选择不同的保护方法，提高了线路光纤差动保护可靠性和灵敏度。附图说明图1是本专利技术中使用的集中参数计算模型图。图2是本专利技术中使用的分布参数模型。具体实施方式本专利技术公开了一种光纤双向延时不一致的判别及差动方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)首先使用乒乓对时法，对数据进行同步；乒乓对时法为数据同步的常用方法，相关介绍可以参考天津大学学报第40卷第2期《超、特高压长线路光纤纵差保护数据同步》一文中的介绍，在此不再赘述；(2)根据线路长度的不同选用不同的计算模型判断双向延时是否一致；(3)短线使用集中参数模型，长线采用分布参数模型；(4)双向延时一致时采用差动保护；(5)双向延时不一致时，切换为纵联距离保护。结合图1，通过集中参数模型得到公式1：U→N1JS=U→M1CL-Z1*I1+jωC1*Z12*(U→M1CL-Z12*I1)]]>其中I1为某一时刻本侧的电压相量、电流，Z1、C1为线路阻抗和对地电容，为计算的该时刻下的对侧电压相量。结合图2，分布参数模型中，Z0=L0C0;Z=Z0+R4;h=Z0-R4Z0+R4;τ=1*L0*C0;]]>然后得到公式2：imn(t-τ)=-1-h2[un(t-τ)Z+h*in(t-τ)]-1+h2[um(t-τ)Z+h*im(t-τ)]]]>及公式3：im(t)=um(t)Z+imn(t-τ)]]>令公式4为：un′(t-τ)=-1-h2[un(t-τ)+h*in(t-τ)*Z]]]>则得到公式5：un′(t-τ)=im(t)*Z-um(t)-1+h2[um(t-τ)+Z*h*im(t-τ)];]]>其中：L0为线路单位长度电感，C0为线路单位长度电容，Z0为线路单位长度波阻抗，R为线路总电阻值，l为线路长度，τ为波行时间，imn(t-τ)、inm(t-τ)为m、n两侧等值电流源。um(t)为m侧当前电压值，im(t)为m侧当前电流值，um(t-τ)为m侧τ时刻前电压值，im(t-τ)为m侧τ时刻前电流值。un(t)为n侧当前电压值，in(t)为n侧当前电流值，un(t-τ)为n侧τ时刻前电压值，in(t-τ)为n侧τ时刻前电流值。,通过比较本侧计算的相应电量和对侧传输的电量的相位差别，判别光纤双向延时是否一致，且相位差别与延时横向延时差别的大小关系如下：tw=|Td1-Td2|=2*Δθω]]>其中Td1为数据从m侧传输到n侧的延时，Td2为数据从n侧传输到m侧的延时。|Td1-Td2|为两侧传输延时的时间差；Δθ为对侧同一电气量模型计算相位与实采相位差，对于集中参数模型有公式6：Δθ=ph(U→N1JS)-ph(U→N1CL)]]>其中为n侧电压利用集中参数模型计算的相位，为n侧电压实采量计算的相位；分布参数模型计算过程如下：(1)首先根据本侧采样数据进行克拉克变换，利用公式5计算求出其α模量；(2)利用已经“同步”的数据，根据公式4计算出对侧u′n(t)；(3)对u′n(t)进行克拉克(Clarke)变换，求出其α模量U′nα(t)；(4)利用全波傅立叶求出U′nα(t)与U′njsα(t-τ)的角度U′nαψ(t)与U′njsαψ(t-τ)；(5)如果通道延时一致，忽略计算误差，U′nαψ(t)与U′njsαψ(t-τ)相差相位为：Δθ＝ωτ；如果通道延时不一致，两者相位差大于Δθ；(6)此时通道延时误差tw为公式7：tw=2*Δθω-T]]>根据现场实际计算误差(互感器传变误差，模型参数误差等)的情况，设定一个时间门槛Tset，当:tw＞Tset判为通道延时不一致；通道延时一致时使用纵联差动；当通道不一致时，差动保护退出保护，切换到纵联距离保护。本专利技术可靠解决了自愈环网中，通道传输延时一致性无法监视的不足。提高了线路光纤差动保护的可靠性和灵敏度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤双向延时不一致的判别及差动方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)首先使用乒乓对时法，对数据进行同步；(2)根据线路长度的不同选用不同的计算模型判断双向延时是否一致；(3)短线使用集中参数模型，长线采用分布参数模型；(4)双向延时一致时采用差动保护；(5)双向延时不一致时，切换为纵联距离保护。

【技术特征摘要】
1.一种光纤双向延时不一致的判别及差动方法，其特征在于，包括下列步
骤：
(1)首先使用乒乓对时法，对数据进行同步；
(2)根据线路长度的不同选用不同的计算模型判断双向延时是否一致；
(3)短线使用集中参数模型，长线采用分布参数模型；
(4)双向延时一致时采用差动保护；
(5)双向延时不一致时，切换为纵联距离保护。
2.根据权利要求1所述的光纤双向延时不一致的判别及差动方法，其特征
在于，通过集中参数模型得到公式1：
U→N1JS=U→M1CL-Z1*I1+jωC1*Z12*(U→M1CL-Z12*I1)]]>其中I1为某一时刻本侧的电压相量、电流，Z1、C1为线路阻抗和对
地电容，为计算的该时刻下的对侧电压相量。
3.根据权利要求2所述的光纤双向延时不一致的判别及差动方法，其特征
在于，分布参数模型中，
Z0=L0C0;]]>Z=Z0+R4;]]>h=Z0-R4Z0+R4;]]>τ=l*L0*C0;]]>然后得到公式2：
imn(t-τ)=-1-h2[un(t-τ)Z+h*in(t-τ)]-1+h2[um(t-τ)Z+h*im(t-τ)]]]>及公式3：
im(t)=um(t)Z+imn(t-τ)]]>令公式4为：
un′(t-τ)=-1-h2[un(t-τ)+h*in(t-τ)*Z]]]>则得到公式5：
un′(t-τ)=im(t)*Z-um(t)-1+h2[um(t-τ)+Z*h*im(t-τ)];]]>其中：L0为线路单位长度电感，C0为线路单位长度电容，Z0为线路单位长度
波阻抗，R为线路总电阻值，l为线路长度，τ为波行时间，imn(t-τ)、
inm(t-τ)为m、n两侧等值电流源；um(t)为m侧当前电压值，im(t)为m侧当前电
流值，um(t-...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭和平，吴通华，余洪，姚刚，洪丰，梁臣，赵若涵，
申请(专利权)人：国家电网公司，国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，国网天津市电力公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32