基于无线通信的自适应变频流量控制差动保护方法及系统技术方案

基于无线通信的变频流量控制的差动保护方法及系统，基于GPS系统对时，差动保护装置的发送侧和接收侧同时于每个整秒时刻采集电气量，并且每个采集时段内的采样频率为N；线路未故障，发送侧以频率1Hz向接收侧发送心跳报文；线路故障期间，发送侧以频率N向接收侧连续发送故障报文；每个故障报文包括一个对应一组发送侧电气量数据采样序号；接收侧在历史数据缓存区内获取与该采样序号对应的一组接收侧电气量数据；利用发送侧和接收侧电气量数据进行差动保护判断。本发明专利技术简化数据格式、提高报文效率、优化差动保护逻辑，大幅降低数据流量，保证差动保护性能，解决无线通信时差动保护业务数据量大的问题。数据量大的问题。数据量大的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于无线通信的自适应变频流量控制差动保护方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力设备保护
，更具体地，涉及基于无线通信的自适应变频流量控制差动保护方法及系统。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，无线通信通信的数据传输的带宽、通信延时、通信可靠性的不断提升，无线通信通信技术逐步开始应用于电力系统继电保护领域，纵联电流差动保护作为广泛应用于输配电线路保护的主保护，需要两台或多台线路保护装置进行相应数据的传输以及同步，出于继电保护的速动性与可靠性要求，对传输通道的快速性、实时性、稳定性以及可靠性有着较高要求。
[0003]正常运行时，线路保护装置之间进行实时数据传输，正常情况下数据报文传输周期在ms量级，因此随着设备长时间运行，将会有大量的数据进行交互。按照现有线路差动保护的传输机制、报文格式及内容，每个月产生的数据量大约为1000G以上，当应用无线通信作为线路保护纵联通道数据传输时，需要考虑经济性和实用性，因此必须节省保护业务产生的数据流量。
[0004]现有技术1(CN112838563A)“一种适用于5G差动保护设备的数据传输方法及系统”中，设备根据就地采集到的电气量进行故障判别；在未检测到故障时，按照低交互速率交互状态信息报文，在检测到故障时，设备将故障发生前N周波的采样数据立即发送给自身的对侧设备，并按照高交互速率交互报文，设备维持高交互速率交互报文，直到故障判别结束，再转换为低交互速率交互状态信息报文，解决了在配电网中使用两种速率进行数据交互的技术问题，本专利技术可广泛适用于采用4G/5G等无线通信通道的线路纵联电流差动保护，具有数据传输流量需求低，对保护动作速度无影响的优点，在保证差动保护性能指标的基础上，能够有效的降低无线通信差动保护所需要的数据流量。但现有技术1并未公开报文发送的具体频率数值，然而发送频率的选择直接决定了数据流量的大小，因此在现有技术1的基础上需要对发送频率进行研究，以实现数据流量和发送频率之间的最优关系。
[0005]现有技术2(CN104333426B)“一种基于合并单元SV报文采样序号学习的秒脉冲同步方法”，不依赖于外部时钟同步装置，适用于保护测控装置(包括保护装置、测控装置、保护测控一体化装置、站域保护控制装置)的秒脉冲同步。根据合并单元采样序号的连续性和间隔时间判别其有效性，在其有效的前提下通过合并单元采样序号为0的报文接收时刻减去额定延迟时间和传输时间计算得出秒脉发生实际时刻，并通过合并单元采样序号为0的多帧报文接收时刻计算秒脉宽度；保护测控装置根据合并单元采样报文同步标志自动选取作为参考时间源的合并单元，并至少计算两组合并单元的秒脉冲，以作为当参考源合并单元由同步转为失步或断链异常时，实现合并单元参考时间源的无缝切换。现有技术3(CN107181583A)“一种基于采样中断事件实现采样值同步的方法”，主机根据自己应用算法所需的某一固定采样率，在其采样中断时刻发送内含采样序号的采样事件报文；各子机接收采样事件报文，根据延时补偿技术推算出主机应用算法所需的采样时刻，在各自采样缓
冲池中查找合适的点进行线性插值重采样计算，得到相应时刻的采样值，并向主机发送内含相应采样序号的采样报文，主机根据采样序号将各个子机的采样值同步并处理。该采样同步策略不依赖于外部对时，提高了装置的可靠性。现有技术2和3均提出了采样同步的解决方案，但是现有技术2中引入了额定延迟时间，现有技术3中引入了延时补偿技术，但是基于5G通信通道下，通道的延时是不稳定的并且发送侧和接收侧的延时是不一致的，现有技术2和3的技术手段均无法有效解决该延时问题。
[0006]综上，需要研究一种基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法及系统。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于无线通信的自适应变频流量控制差动保护方法及系统，差动保护正常运行期间，降低报文发送频率，即按照秒脉冲的频率每秒发送通道握手报文，无需实时高频发送报文，发送的报文用于维系通道正常建链保持和差动保护正常运行期间检测逻辑相应的数据；当差动保护实时监测到系统故障或扰动时，并且故障满足差动保护启动后，立即提高报文发送频率，按照较快的频率发送构建差动保护算法必要的数据，解决现有技术中存在的数据流量大造成实用化难推广应用的问题。
[0008]本专利技术采用如下的技术方案。
[0009]本专利技术提出一种基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法。
[0010]基于卫星同步时钟，差动保护装置的发送侧和接收侧同时于每个整秒时刻启动电气量采集，并且每个采集时段内的采样频率设为N；
[0011]未检测到线路故障时，差动保护装置的发送侧以频率1Hz向接收侧发送通道心跳报文；当检测到线路故障时，差动保护装置的发送侧以频率N向接收侧连续发送故障报文；其中，
[0012]每个故障报文包括一个采样序号，该采样序号对应一组发送侧电气量数据；接收侧根据接收到的采样序号，在历史数据缓存区内获取与该采样序号对应的一组接收侧电气量数据；利用发送侧电气量数据和接收侧电气量数据进行差动保护逻辑计算。
[0013]基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，包括：
[0014]步骤1，差动保护装置的发送侧和接收侧均基于GPS系统对时后，同时于每个整秒时刻启动电气量采集，并且每个采集时段内的采样频率设为N；
[0015]步骤2，利用傅里叶变换获得发送侧电气量傅氏值和接收侧电气量傅氏值；并将接收侧电气量傅氏值按照采样序号顺序存储在接收侧的历史缓冲数据区中；
[0016]步骤3，未检测到线路故障时，差动保护装置的发送侧以频率1向接收侧发送通道心跳报文；检测到线路故障时，差动保护装置的发送侧以频率N向接收侧发送故障报文；
[0017]步骤4，未检测到线路故障时，接收侧对心跳报文进行解码，获得发送侧电气量傅氏值的采样序号；接收侧根据采样序号，从历史缓冲数据区内获取与该采样序号对应的接收侧电气量傅氏值；
[0018]检测到线路故障时，接收侧对每个故障报文进行解码，获得发送侧电气量傅氏值的采样序号，接收侧根据采样序号，从历史缓冲数据区内获取与该采样序号对应的接收侧
电气量傅氏值；
[0019]步骤5，未检测到线路故障时，利用发送侧的电气量傅氏值和接收侧的电气量傅氏值计算差动电流；检测到线路故障时，利用发送侧的电气量傅氏值和接收侧的电气量傅氏值进行差动保护逻辑判断。
[0020]优选地，步骤1中，采集的电气量包括：三相电压，三相电流，断路器三相开关的位置；
[0021]每个采集时段内，在秒脉冲达到的整秒时刻时开启采样，此时对应的采样序号标记为0，根据预设的采样频率N，采样序号0之后的各采样序号依次为1，2，
……
，N
‑
1。
[0022]优选地，采样频率N为1200Hz或者2400Hz。
[0023]优选地，步骤2中，对于发送侧和接收侧，均利用当前采样时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于无线通信的自适应变频流量控制差动保护方法，其特征在于，基于卫星同步时钟，差动保护装置的发送侧和接收侧同时于每个整秒时刻启动电气量采集，并且每个采集时段内的采样频率设为N；未检测到线路故障时，差动保护装置的发送侧以频率1Hz向接收侧发送通道心跳报文；当检测到线路故障时，差动保护装置的发送侧以频率N向接收侧连续发送故障报文；其中，每个故障报文包括一个采样序号，该采样序号对应一组发送侧电气量数据；接收侧根据接收到的采样序号，在历史数据缓存区内获取与该采样序号对应的一组接收侧电气量数据；利用发送侧电气量数据和接收侧电气量数据进行差动保护逻辑计算。2.根据权利要求1所述的基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，差动保护装置的发送侧和接收侧均基于GPS系统对时后，同时于每个整秒时刻启动电气量采集，并且每个采集时段内的采样频率设为N；步骤2，利用傅里叶变换获得发送侧电气量傅氏值和接收侧电气量傅氏值；并将接收侧电气量傅氏值按照采样序号顺序存储在接收侧的历史缓冲数据区中；步骤3，未检测到线路故障时，差动保护装置的发送侧以频率1向接收侧发送通道心跳报文；检测到线路故障时，差动保护装置的发送侧以频率N向接收侧发送故障报文；步骤4，未检测到线路故障时，接收侧对心跳报文进行解码，获得发送侧电气量傅氏值的采样序号；接收侧根据采样序号，从历史缓冲数据区内获取与该采样序号对应的接收侧电气量傅氏值；检测到线路故障时，接收侧对每个故障报文进行解码，获得发送侧电气量傅氏值的采样序号，接收侧根据采样序号，从历史缓冲数据区内获取与该采样序号对应的接收侧电气量傅氏值；步骤5，未检测到线路故障时，利用发送侧的电气量傅氏值和接收侧的电气量傅氏值计算差动电流；检测到线路故障时，利用发送侧的电气量傅氏值和接收侧的电气量傅氏值进行差动保护逻辑判断。3.根据权利要求2所述的基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，其特征在于，步骤1中，采集的电气量包括：三相电压，三相电流，断路器三相开关的位置；每个采集时段内，在秒脉冲达到的整秒时刻时开启采样，此时对应的采样序号标记为0，根据预设的采样频率N，采样序号0之后的各采样序号依次为1，2，
……
，N
‑
1。4.根据权利要求3所述的基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，其特征在于，采样频率N为1200Hz或者2400Hz。5.根据权利要求2所述的基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，其特征在于，步骤2中，对于发送侧和接收侧，均利用当前采样时刻的前一周波的电气量采样值，基于傅里叶变换，计算得到电气量的傅氏值，包括三相电压傅氏值，三相电流傅氏值。6.根据权利要求5所述的基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，
其特征在于，步骤2还包括：步骤2.1，在接收侧设置历史数据缓存区；步骤2.2，对历史数据缓存区长度进行初始化，该初始化长度为100ms；步骤2.3，接收侧按分钟统计差动保护装置中无线通信通道的通道延时，利用每分钟通道延时计算得到通道平均延时T
ys
；步骤2.4，将历史数据缓存区长度设置为2倍的通道平均延时2T
ys
；步骤2.5，接收侧电气量傅氏值以循环更新的方式存储在历史数据缓存区中。7.根据权利要求6所述的基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，其特征在于，步骤2.3中，接收侧根据绝对时标和当前时标的差值来确定通道延时；其中，绝对时标是发送侧发送出心跳报文的时刻；当前时标是接收侧接到到心跳报文的时刻。8.根据权利要求2所述的基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，其特征在于，步骤3中，保护装置设有检测电路来检测线路是否发生故障，未检测到线路故障时，发送侧和接收侧的差动保护装置均不启动，检测到线路故障时，发送侧或/和接收侧的差动保护装置启动。9.根据权利要求8所述的基于无线通信的自适应变频流量控制的差动保护实现方法，其特征在于，步骤3中，发送侧或接收侧，在收到本侧或/和对侧的差动保护装置启动标志时，切换报文的发送频率和发送内容，即将报文的发送频率从1切换为N，将发送的报文从...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志仁，凌佳凯，戴健，乔臻，朱振，周晓锋，蔡润雨，陈凯，刘屹，童伟林，吕亚娟，朱晓磊，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司无锡供电分公司，
类型：发明
国别省市：