[发明专利]电流差动保护同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及到电力系统领域，特别是一种电流差动保护的同步方法。

背景技术

数据同步在电力系统领域非常重要，特别是对电流差动保护。电力系统现在大量使用了某些种类的同步机制，比如回声方法（也叫做乒乓法）或者GPS同步。但是回声方法的可靠性严重依赖于通信通道的对称性，而在现实中，这种对称性并不能始终保持。而GPS的信号也不能保证总是可靠。而这将会影响到电流差动保护的可靠性甚至在某些情况下引起保护误动。

现有回声方法的最大问题是它严重依赖于通道的对称性。随着现代电力通信的发展，自愈环网或者可变路由光纤网络在逐渐增加。这将给线路电流差动保护带来新的问题。现有数据同步方法都假设通道的发送和接收的延时是相等的。而一旦通道发生非对称切换，收发通道延时不再相等，这样带来的数据失步将会影响保护装置的可靠性。

而GPS同步方法的最大问题是GPS信号和GPS装置的可靠性并不能完全满足电力系统保护的，虽然理论上GPS能够向变电站提供精确的绝对同步时钟。

为了克服现有的外部同步方法（回声方法，GPS）的问题，有些专利如CN101651324A,JP8037724A，JP2008125251和JP2007068325已经提出了采用负荷电流来同步而不是采用外部同步机制的方法。虽然这些专利的具体实现方法不同，但是它们的基本原理可以描述如下：

如图1所示，上述专利中的方法都是基于如下基本原理：从线路两端测量到的负荷电流向量在正常运行状态下必然是相同的（幅值相等，而相角相反）。这样，如果两端测量到的负荷电流向量的相角不是相反的（180°），这就意味着数据同步有问题，同时偏离180°的这个角度差可以被用来同步测量数据。该原理也可以通过在时域中，比较两个负荷电流的波形偏移量来实现。

该方法是基于负荷电流而不是回声方法的消息或者GPS信号。这样，其在原理上就能避免受到通道不对称性和GPS信号可靠性的影响。但是，负荷电流的相角在轻载或者空载的情况下无法精确测量。这样，基于负荷电流的同步方法不能很好的处理轻载或者空载的运行状况。

该方法的另外一个问题时，它只能处理两端线路的同步问题，而不能处理超过两端的多端线路同步问题。

如图2所示，对于两端系统，因为两个负荷电流的相角必然是相反，两个电流之间的相角差只有一种选择。这样，两端系统的精确同步可以实现。但是，对于三端系统，三个电流向量之间的角度差有两种选择。对于四端甚至更多端的系统，对于相角差的选择就更多了。这样，无法有一个唯一的相对相角差用于同步。这就意味着，上述基于负荷电流向量的同步方法无法用于超过两端的输电系统中。

另外，这些基于负荷电流的专利也没有考虑到超过半个周波的同步误差的情况。因为负荷电流是正弦周期信号，如果同步误差可能超过半个周波，该同步方法无法判断出误差修正的方向是向前还是向后。

总之，对于上述提到的专利，虽然现有的基于负荷电流的同步方法不会受到通道不对称状况的影响，但是它们不能处理好轻载或者空载的运行情况，而且也不能处理多端线路的情况和超过半周波同步误差的情况。

我们先前的专利申请PCT/CN2009/076347描述了一种可以检测通道不对称延时的方法和装置。该方法包括以下步骤：重复地计算保护装置的时钟之间的时钟误差以及该信道不同路径上的通信延迟；将最新计算的时钟误差和通信延迟分别与先前计算的时钟误差和通信延迟进行比较；如果所计算的时钟误差的变化值超过第一阈值或者任意路径上所计算的通信延迟的变化值超过第二阈值；则确定发生了通道转换；以及如果通道转换后所计算的不同路径的通信延迟之间的差异超过第三阈值，则确定该通道延迟是非对称的。这种改进的回声方法是基于回声方法的特性和本地时钟，而不是测量。因此，它可以处理不对称信道切换的问题，包括大于1/2同步周期的错误。但是，如果有很多信道切换，改进的回声方法会导致误差积累。

发明内容

为了克服上述缺点，该发明提出了一种电流差动保护同步方法。

本发明所述的电流差动保护同步方法包括了以下步骤：选择该电流差动保护所保护线路上的一点；测量所述线路各端的电流和电压；分别用各端的电流和电压，分别计算选择点上的补偿电压；通过比较所有的补偿电压来检测和计算同步误差。

根据本发明的一个最佳实施例，在发生故障前，测量所有端的电流和电压。

根据本发明的一个最佳实施例，在发生故障后，测量所有端的电流和电压。

根据本发明的一个最佳实施例，所述所有端的电流和电压都是向量。