一種基于北斗授時(shí)的智能化光纖差動(dòng)保護(hù)同步方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于北斗授時(shí)的智能化光纖差動(dòng)保護(hù)同步方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于北斗授時(shí)的智能化光纖差動(dòng)保護(hù)同步方法。
【背景技術(shù)】
[0003]光纖差動(dòng)保護(hù)具有原理簡(jiǎn)單、可靠性較高、動(dòng)作迅速等優(yōu)勢(shì)。為確保差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作，控制系統(tǒng)需要同時(shí)獲得線路兩端的瞬時(shí)采樣數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是否是同一時(shí)刻的采樣值對(duì)于差動(dòng)保護(hù)能否正確動(dòng)作有很大的影響。因此線路兩側(cè)的同步問(wèn)題是需要解決重要問(wèn)題。
[0004]北斗二代衛(wèi)星系統(tǒng)是一種類(lèi)似于美國(guó)GPS和俄羅斯GL0NASS的衛(wèi)星導(dǎo)航和對(duì)時(shí)系統(tǒng)，是我國(guó)正在實(shí)施的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的獨(dú)立運(yùn)行的第一個(gè)區(qū)域衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。系統(tǒng)于2004年啟動(dòng)，并計(jì)劃在2020年完成整體系統(tǒng)的構(gòu)建。北斗二代衛(wèi)星系統(tǒng)除了兼容北斗一代系統(tǒng)的具有雙向定位、授時(shí)和通信等功能外，還具有無(wú)源定位和授時(shí)功能，用戶(hù)容量不受任何限制。同時(shí)，與北斗一代相比，定位精度有了很大提高，覆蓋區(qū)域也大幅擴(kuò)展，用戶(hù)終端的體積和成本也大大降低。隨著北斗二代衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)程，北斗授時(shí)產(chǎn)品也取得了快速發(fā)展:目前，基于北斗的授時(shí)產(chǎn)品已經(jīng)在我國(guó)通信、電力行業(yè)取得了部分應(yīng)用，基于北斗的授時(shí)技術(shù)已基本成熟。
[0005]電力輸配系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的時(shí)間同步提出了非常高的技術(shù)要求。以前電力設(shè)備對(duì)時(shí)間同步的精準(zhǔn)度要求是微秒級(jí)，現(xiàn)在正慢慢過(guò)渡到納秒級(jí)。因此，必須為電力系統(tǒng)配置高精度、高可靠的授時(shí)系統(tǒng)。而作為擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，其授時(shí)精度可以達(dá)到單向100ns，雙向20ns的精度，完全可以滿(mǎn)足電力授時(shí)的精度需要。
[0006]隨著智能化變電站在我國(guó)的推廣，應(yīng)用的數(shù)目越來(lái)越多?，F(xiàn)階段的智能化變電站站內(nèi)一般都配置有一個(gè)統(tǒng)一的授時(shí)裝置，采用北斗二代兼容GPS的對(duì)時(shí)模式，同時(shí)待北斗技術(shù)更加成熟后，將逐步淘汰GPS，實(shí)現(xiàn)北斗的單一授時(shí)定位，保障電網(wǎng)和新能源建設(shè)的堅(jiān)強(qiáng)可靠?；诒倍返闹悄芑饫w差動(dòng)保護(hù)既能解決傳統(tǒng)同步方式的精度問(wèn)題，又可以解決依靠GPS同步帶來(lái)的信息安全問(wèn)題，保障我國(guó)電網(wǎng)的安全運(yùn)行，也不需要另外加對(duì)時(shí)裝置。
[0007]目前，光纖差動(dòng)保護(hù)同步方法一般有采樣時(shí)刻調(diào)整法、采樣數(shù)據(jù)修正法、參考相量同步法及GPS同步法等幾種。
[0008]這幾種同步方法都存在一些問(wèn)題:
(I)除GPS同步法外其他的傳統(tǒng)同步方式大多是基于光纖通道收、發(fā)延時(shí)相等的“等腰梯形算法”(即乒乓算法)。如果收發(fā)延時(shí)不同則會(huì)產(chǎn)生較大誤差。
[0009]假設(shè)本側(cè)保護(hù)裝置在采樣時(shí)刻t0通過(guò)光纖發(fā)出同步信號(hào)，在tl時(shí)刻對(duì)側(cè)接收到同步信號(hào)，傳輸時(shí)間為T(mén)d0=tl-t0。對(duì)側(cè)保護(hù)裝置接收到信號(hào)處理后在采樣時(shí)刻t2返回同步信號(hào)，在t3時(shí)刻本側(cè)接收到同步信號(hào)，傳輸時(shí)間為T(mén)dl=t3-t2。如果TdO等于Tdl，通過(guò)t0~t3就可以算出采樣時(shí)刻的偏差即如圖中Z T。但是如果不相等，則由不對(duì)稱(chēng)通道引起的偏差為:」t=| TdO- Tdl I/2o此值根據(jù)光纖通道是否復(fù)用及光纖的距離不同會(huì)有不同的數(shù)值，最大可能達(dá)到數(shù)個(gè)毫秒；而且在常規(guī)同步方式中不能計(jì)算出此偏差的具體數(shù)值，會(huì)導(dǎo)致保護(hù)在發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)靈敏度降低，發(fā)生區(qū)外故障時(shí)可能會(huì)引起誤動(dòng)，影響保護(hù)裝置性能。效果如圖1所示。
[0010](2)采用GPS同步的方法依賴(lài)于GPS脈沖對(duì)時(shí)。這種方法精度基本可以達(dá)到要求，但GPS是由美國(guó)軍方掌控，而且擁有局部屏蔽GPS信號(hào)的技術(shù)，使得其可用性和授時(shí)精度均受制于美國(guó)的GPS政策，信息安全得不到保障。同時(shí)GPS名義上雖能全球覆蓋，但由于運(yùn)行軌道較低，遮蔽角過(guò)大，GPS信號(hào)在山區(qū)或城市容易被物體遮擋；而且GPS信號(hào)的精度跟接收到衛(wèi)星的個(gè)數(shù)密切相關(guān)，連接的衛(wèi)星少時(shí)精度較差。
[0011]因此必須對(duì)以往光纖差動(dòng)保護(hù)同步方式進(jìn)行完善和補(bǔ)充，解決這兩大類(lèi)問(wèn)題，提I^f生會(huì)K O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為解決上述問(wèn)題的不足，本發(fā)明通過(guò)對(duì)北斗授時(shí)信號(hào)的應(yīng)用及利用北斗時(shí)間優(yōu)化傳統(tǒng)同步技術(shù)方法，而目的在于提高一種基于北斗授時(shí)的智能化光纖差動(dòng)保護(hù)同步方法，提高同步的性能，減少誤動(dòng)和拒動(dòng)的可能性，解決了傳統(tǒng)同步方式采用“等腰梯形算法”時(shí)由于光纖通道收、發(fā)延時(shí)不相等帶來(lái)的同步誤差。
[0013]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
一種基于北斗授時(shí)的智能化光纖差動(dòng)保護(hù)同步方法，其方法為:首先，兩側(cè)的變電站中安裝完全相同的北斗授時(shí)信號(hào)接收機(jī)。接收機(jī)接收到衛(wèi)星發(fā)出的脈沖信號(hào)后給變電站所有智能化裝置授時(shí)。合并單元接收電流互感器/電壓互感器的采樣數(shù)據(jù)及信號(hào)調(diào)理延時(shí)、AD采樣延時(shí)等數(shù)據(jù)，利用北斗授時(shí)脈沖分頻后的脈沖信號(hào)作為重采樣脈沖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，以達(dá)到數(shù)據(jù)的同步。合并單元將重采樣后數(shù)據(jù)打包發(fā)送給保護(hù)裝置處理。保護(hù)裝置同樣利用北斗授時(shí)脈沖分頻后的脈沖信號(hào)作為重采樣脈沖，根據(jù)各合并單元的延時(shí)對(duì)多個(gè)合并單元數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣及插值計(jì)算，完成本側(cè)所有采樣數(shù)據(jù)的同步。兩側(cè)的保護(hù)裝置經(jīng)光纖通道交換采樣數(shù)據(jù)信息，完成差動(dòng)保護(hù)的邏輯。
[0014]當(dāng)保護(hù)裝置正常接收北斗信號(hào)時(shí)，利用北斗對(duì)時(shí)的精確絕對(duì)時(shí)標(biāo)計(jì)算同步數(shù)據(jù)在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)間，解決傳統(tǒng)同步方式采用“等腰梯形算法”時(shí)由于光纖通道收、發(fā)延時(shí)不相等帶來(lái)的同步誤差。在保護(hù)裝置接收不到授時(shí)信號(hào)時(shí)，同步方式轉(zhuǎn)為傳統(tǒng)同步方式。
[0015]在光纖差動(dòng)保護(hù)的兩側(cè)變電站配置同樣的北斗授時(shí)信號(hào)接收機(jī)。北斗信號(hào)接收機(jī)接收的脈沖信號(hào)經(jīng)電纜或光纖傳遞到站內(nèi)智能化裝置。
[0016]合并單元接收互感器的采樣數(shù)據(jù)，利用北斗授時(shí)脈沖分頻后的脈沖信號(hào)作為重采樣脈沖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣，以達(dá)到數(shù)據(jù)的同步。同時(shí)將同步數(shù)據(jù)發(fā)送給差動(dòng)保護(hù)裝置。
[0017]差動(dòng)保護(hù)接收合并單元發(fā)送的同步數(shù)據(jù)，利用北斗授時(shí)脈沖分頻后的脈沖信號(hào)作為重采樣脈沖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣及插值計(jì)算，完成本側(cè)所有采樣數(shù)據(jù)的同步。兩側(cè)的保護(hù)裝置經(jīng)光纖通道交換采樣數(shù)據(jù)信息，完成差動(dòng)保護(hù)的邏輯。
[0018]差動(dòng)保護(hù)裝置正常接收北斗信號(hào)時(shí)，利用北斗對(duì)時(shí)的精確絕對(duì)時(shí)標(biāo)計(jì)算同步數(shù)據(jù)在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)間。在保護(hù)裝置接收不到授時(shí)信號(hào)時(shí)，同步方式轉(zhuǎn)為傳統(tǒng)同步方式。
[0019]本發(fā)明利用越來(lái)越多應(yīng)用于智能變電站的時(shí)間信號(hào)接收裝置接收北斗授時(shí)信號(hào)，保護(hù)裝置利用北斗授時(shí)脈沖分頻后的脈沖信號(hào)作為重采樣脈沖，對(duì)多個(gè)采樣進(jìn)行重采樣及插值計(jì)算，完成保護(hù)采樣數(shù)據(jù)的同步。其使用北斗標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間來(lái)計(jì)算同步數(shù)據(jù)在光纖中傳輸?shù)臅r(shí)間，解決傳統(tǒng)同步方式采用“等腰梯形算法”時(shí)由于光纖通道收、發(fā)延時(shí)不相等帶來(lái)的同步誤差。
[0020]本發(fā)明的具體有益效果如下:
(I)同步精度高。線路兩端都采用高精度的北斗授時(shí)系統(tǒng)，同時(shí)又不受光纖通道延時(shí)的影響，因此擁有很高的精度。
[0021](2)可靠性高。北斗衛(wèi)星位于上空36000千米的靜止軌道，地面用戶(hù)基本都處于高仰角工作狀態(tài)，信號(hào)不容易被附近的高大物體遮蔽，接收模塊更容易接收到信號(hào)。該特點(diǎn)使得北斗衛(wèi)星授時(shí)特別適用中國(guó)偏遠(yuǎn)地區(qū)和城市的變電站授時(shí)系統(tǒng)。
[0022](3)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。區(qū)別于其它同步方式，基于北斗授時(shí)的差動(dòng)保護(hù)，簡(jiǎn)單地使用采樣序號(hào)即能完成差動(dòng)保護(hù)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且不易出錯(cuò)。
[0023](4)北斗授時(shí)系統(tǒng)越來(lái)越多地應(yīng)用于智能變電站，光纖差動(dòng)保護(hù)不需要另外設(shè)計(jì)對(duì)時(shí)系統(tǒng)。
[0024](5)促進(jìn)具有名族特色國(guó)家堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)。通過(guò)北斗電力授時(shí)技術(shù)在電力行業(yè)的推廣，使得我國(guó)的電力行業(yè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的授時(shí)技術(shù)。加強(qiáng)對(duì)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗授時(shí)技術(shù)在電力行業(yè)的推廣可以完全消除對(duì)GPS依賴(lài)的嚴(yán)重安全隱患。
[0025](6)適用性。裝置支持兩種同步方法并可相互切換，在增強(qiáng)保護(hù)裝置可靠性同時(shí)也增加了裝置的適用性；既可以用在有衛(wèi)星對(duì)時(shí)的智能化變電站，也可以用在沒(méi)有衛(wèi)星對(duì)時(shí)的常規(guī)變電站。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的通道延時(shí)不等引起的誤差示意圖；
圖2為本發(fā)明的基于北斗的電流差動(dòng)保護(hù)構(gòu)成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、