一种适用于通信延时不确定性的差动保护方法及系统与流程

1.本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种适用于通信延时不确定性的差动保护方法及系统。


背景技术：

2.传统的电力系统差动保护是在保护区域两侧的保护装置时间同步后，使两侧保护装置以光纤方式对发各自所采集的含采样时刻的采样值，本侧保护装置在接收到对侧的采样值后，在本侧装置数据缓存区中选出与对侧采样值采样时刻相同的采样值，根据此两组数据进行差动保护的判别。
3.目前差动保护的数据传输分为无线形式和有线形式。其中光纤通信虽然具备传输延时低、无延时抖动等优点，但是光纤的建设成本高、维护困难、通信信道利用率低等问题严重制约了其在差动保护系统中的广泛应用。无线通信具有建设成本低，施工维护难度小，扩展灵活等特点，5g通信作为新一代无线通信技术，以其高带宽、低延时等特点为配电网中的差动保护提供了通信基础，目前已开始被应用到配电网的差动保护中，为电力系统配电网中故障的精准定位隔离提供了新的发展前景。
4.但无论是有线通信还是无线通信，在信道上均存在时延不确定性的问题，差动保护对线路两侧的模拟量延时时间要求极为苛刻，传输延时不确定性下，会存在对侧差动装置的采样数据送达本侧时，本侧装置缓存区内已经覆盖或抛弃该时段的历史采样数据，致使差动保护误动、拒动等结果，影响差动保护的可靠性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种适用于通信延时不确定性的差动保护方法及系统，以解决以通信方式进行差动保护时由于通信延时不确定性而导致的可靠性降低的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种适用于通信延时不确定性的差动保护方法，包括：
7.步骤s1，本侧差动保护装置将实时采样数据根据距离当前采样时刻的远近分别存入预先划分好的不同的数据缓存区内；
8.步骤s2，接收对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道发送来的实时采样数据，根据对侧差动保护装置的采样时刻从本侧差动保护装置的数据缓存区内匹配出相同采样时刻的本侧实时采样数据，并计算对侧实时采样数据所需的抽取率；
9.步骤s3，按所述抽取率对接收的对侧实时采样数据进行抽取，然后将抽取的对侧实时采样数据与匹配到的本侧实时采样数据进行差动保护的计算。
10.进一步地，所述步骤s1之前包括：本侧差动保护装置将自身的数据缓存空间分为多个内存大小相同的数据缓存区，并按先入先出的规则构建为缓存队列。
11.进一步地，本侧差动保护装置的采样数据采用先入先出的规则实时存入到第一缓存队列，第一缓存队列存满后，溢出本区最早时刻缓存的采样数据，按照预设抽取率抽取存
入第二缓存队列，第二缓存队列存满后，溢出本区最早时刻缓存的采样数据，按照预设抽取率抽取存入第三缓存队列，如此递进循环存储。
12.进一步地，所述步骤s2具体包括：本侧差动保护装置接收对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道发送过来的报文帧，根据报文帧确认对侧差动保护装置的采样时刻，然后从本侧差动保护装置的数据缓存区中匹配到相同采样时刻的本侧差动保护装置的采样数据，并计算对侧差动保护装置数据所需的抽取率。
13.进一步地，所述计算对侧差动保护装置数据所需的抽取率，具体是：根据匹配到的本侧差动保护装置的采样数据的采样时刻，选取所述采样时刻对应的抽取率作为对侧差动保护装置数据所需的抽取率。
14.本发明还提供一种适用于通信延时不确定性的差动保护系统，包括本侧差动保护装置、对侧差动保护装置和差动保护计算模块；
15.所述本侧差动保护装置用于将实时采样数据根据距离当前采样时刻的远近分别存入预先划分好的不同的数据缓存区内；接收对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道发送来的实时采样数据，根据对侧差动保护装置的采样时刻从本侧差动保护装置的数据缓存区内匹配出相同采样时刻的本侧实时采样数据，并计算对侧实时采样数据所需的抽取率；
16.所述差动保护计算模块用于将按所述抽取率对所述对侧实时采样数据进行抽取得到的对侧实时采样数据与匹配到的本侧实时采样数据进行差动保护的计算。
17.进一步地，所述本侧差动保护装置将自身的数据缓存空间分为多个内存大小相同的数据缓存区，并按先入先出的规则构建为缓存队列。
18.进一步地，所述本侧差动保护装置的采样数据采用先入先出的规则实时存入到第一缓存队列，第一缓存队列存满后，溢出本区最早时刻缓存的采样数据，按照预设抽取率抽取存入第二缓存队列，第二缓存队列存满后，溢出本区最早时刻缓存的采样数据，按照预设抽取率抽取存入第三缓存队列，如此递进循环存储。
19.进一步地，所述本侧差动保护装置接收对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道发送过来的报文帧，根据报文帧确认对侧差动保护装置的采样时刻，然后从本侧差动保护装置的数据缓存区中匹配到相同采样时刻的本侧差动保护装置的采样数据，并计算对侧差动保护装置数据所需的抽取率。
20.进一步地，所述计算对侧差动保护装置数据所需的抽取率，具体是：根据匹配到的本侧差动保护装置的采样数据的采样时刻，选取所述采样时刻对应的抽取率作为对侧差动保护装置数据所需的抽取率。
21.实施本发明具有如下有益效果：与传统的差动保护方法相比，本发明可以实现在固定大小的缓存空间内存储更长时间窗的采样数据，延长两侧差动保护装置采样值对比的时间窗，提高差动保护的可靠性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例一一种适用于通信延时不确定性的差动保护方法的流程示意图。
24.图2为本发明实施例的实现原理示意图。
25.图3为本发明实施例中本侧装置递进式分区缓存的实现方式示意图。
具体实施方式
26.以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
27.请参照图1所示，本发明实施例一提供一种适用于通信延时不确定性的差动保护方法，包括：
28.步骤s1，本侧差动保护装置将实时采样数据根据距离当前采样时刻的远近分别存入预先划分好的不同的数据缓存区内；
29.步骤s2，接收对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道发送来的实时采样数据，根据对侧差动保护装置的采样时刻从本侧差动保护装置的数据缓存区内匹配出相同采样时刻的本侧实时采样数据，并计算对侧实时采样数据所需的抽取率；
30.步骤s3，按所述抽取率对接收的对侧实时采样数据进行抽取，然后将抽取的对侧实时采样数据与匹配到的本侧实时采样数据进行差动保护的计算。
31.具体地，请结合图2、图3所示，本实施例中，保护区域由本侧差动保护装置和对侧差动保护装置构成，两侧的差动保护装置进行时间同步。本侧差动保护装置预先将数据缓存空间分为三个内存大小相同的数据缓存区(如图2所示的a、b、c三个数据缓存区)，并按先入先出的规则构建为缓存队列。本侧差动保护装置的采样数据采用先入先出的规则实时存入到第一缓存队列(数据缓存c区)，第一缓存队列存满后，溢出本区最早时刻缓存的采样数据，按照1/2的抽取率抽取存入第二缓存队列(数据缓存b区)，第二缓存队列存满后，溢出本区最早时刻缓存的采样数据，按照1/2的抽取率抽取存入第三缓存队列(数据缓存a区)。如此递进循环存储。本发明的递进式分区缓存方式避免了因无线通信方式存在的数据传输延时不确定性而导致的供差动保护计算的采样值缓存不够的问题。
32.例如，本侧差动保护装置的采样值先存入数据缓存c区，假设数据缓存c区最多缓存4次采样数据，如果数据缓存c区存满后要继续存入采样数据，则将数据缓存c区t1时刻(设时间早晚顺序t1-t2-t3-t4，t1时刻最早)的采样数据按照1/2的抽取率存入数据缓存b区；将数据缓存c区t2时刻的采样数据按照1/2的抽取率存入数据缓存b区；然后，将数据缓存b区t1时刻的采样数据按照1/2的抽取率存入数据缓存a区，将数据缓存c区t3时刻的采样数据按照1/2的抽取率存入数据缓存b区；再将数据缓存b区t2时刻的采样数据按照1/2的抽取率存入数据缓存a区，将数据缓存c区t4时刻的采样数据按照1/2的抽取率存入数据缓存b区；按此规则，后续对数据缓存区进行递进式分区缓存。
33.步骤s2中，本侧差动保护装置接收对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道发送过来的报文帧，根据报文帧确认对侧差动保护装置的采样时刻，然后从本侧差动保护装置的数据缓存区中匹配到相同采样时刻的本侧差动保护装置的采样数据，并计算对侧差动保护装置数据所需的抽取率。需要说明的是，计算对侧差动保护装置数据所需的抽取率，具体是：根据匹配到的本侧差动保护装置的采样数据的采样时刻，选取所述采样时刻对应的
抽取率作为对侧差动保护装置数据所需的抽取率。抽取率可根据实际情况进行选择，数据缓存区越小，选用的采样抽取率越大。
34.本实施例为对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道传输实时采样数据至本侧差动保护装置，并与本侧差动保护装置的递进型分区缓存的采样数据进行差动算法的计算，实现差动保护。
35.相应于本发明实施例一一种适用于通信延时不确定性的差动保护方法，本发明实施例二提供一种适用于通信延时不确定性的差动保护系统，包括本侧差动保护装置、对侧差动保护装置和差动保护计算模块；
36.所述本侧差动保护装置用于将实时采样数据根据距离当前采样时刻的远近分别存入预先划分好的不同的数据缓存区内；接收对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道发送来的实时采样数据，根据对侧差动保护装置的采样时刻从本侧差动保护装置的数据缓存区内匹配出相同采样时刻的本侧实时采样数据，并计算对侧实时采样数据所需的抽取率；
37.所述差动保护计算模块用于将按所述抽取率对所述对侧实时采样数据进行抽取得到的对侧实时采样数据与匹配到的本侧实时采样数据进行差动保护的计算。
38.进一步地，所述本侧差动保护装置将自身的数据缓存空间分为多个内存大小相同的数据缓存区，并按先入先出的规则构建为缓存队列。
39.进一步地，所述本侧差动保护装置的采样数据采用先入先出的规则实时存入到第一缓存队列，第一缓存队列存满后，溢出本区最早时刻缓存的采样数据，按照预设抽取率抽取存入第二缓存队列，第二缓存队列存满后，溢出本区最早时刻缓存的采样数据，按照预设抽取率抽取存入第三缓存队列，如此递进循环存储。
40.进一步地，所述本侧差动保护装置接收对侧差动保护装置通过未知时延的通信信道发送过来的报文帧，根据报文帧确认对侧差动保护装置的采样时刻，然后从本侧差动保护装置的数据缓存区中匹配到相同采样时刻的本侧差动保护装置的采样数据，并计算对侧差动保护装置数据所需的抽取率。
41.进一步地，所述计算对侧差动保护装置数据所需的抽取率，具体是：根据匹配到的本侧差动保护装置的采样数据的采样时刻，选取所述采样时刻对应的抽取率作为对侧差动保护装置数据所需的抽取率。
42.有关本实施例一种适用于通信延时不确定性的差动保护系统的工作原理及过程，请参照前述本发明实施例一的说明，此处不再赘述。
43.通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：与传统的差动保护方法相比，本发明可以实现在固定大小的缓存空间内存储更长时间窗的采样数据，延长两侧差动保护装置采样值对比的时间窗，提高差动保护的可靠性。
44.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明的权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。