基于传输延时补偿的继电保护网络采样同步方法

为提高网络化继电保护的可靠性,文中提出并实现了基于网络采样传输延时补偿的不依赖于外部参考时钟源的网络采样同步方法。首先分析了网络采样传输延时的构成及其特性,建立了能够实现交换机延时测量和记录的交换机模型,研发了具有相应功能的交换机。搭建了实验测试平台,对其交换延时测量的精度进行了实验测试,同时对测量误差的来源进行了理论分析,测试结果和理论分析表明所开发的交换机具有较高的交换延时测量精度。基于交换延时的实时测量,给出了利用传输延时补偿实现网络采样同步的方法,并以一母线保护系统为例,对网络采样同步进行了应用测试。测试结果表明,基于网络采样传输延时补偿的网络采样同步方法能够有效实现网络采样的同步,保证网络化继电保护的可靠性。     

智能变电站过程层网络同步对时方案优化

为解决网络采样模式下继电保护对时钟设备的依赖,分析了过程层直采直跳和网络采样模式下的同步原理,找出了网络采样模式下出现同步问题的原因,并提出了网络采样模式下时钟系统的改进方案。在主时钟系统架构方面提出了冗余配置方案;在时间调整机制方面提出了时间逐步调整方案;针对IEEE-1588对时技术提出了交换机边界时钟方案。通过实际工程的测试,验证了该方案在同步可靠性、同步精度和长时间运行误差方面均满足继电保护的要求。该同步方案的应用将提高网络采样模式下继电保护的独立性和可靠性,为过程层网络采样的同步系统提供了改进方案。     

智能变电站网络采样同步新技术

对智能变电站数字采样技术发展过程中的各种技术路线和方案进行了探讨,阐述了数字采样同步的原理及运用方法,并分析了现有各种网络采样方法存在的问题。提出了基于锁相环原理的采样值到达时刻预测技术,当原有组网采样模式丢失同步时钟后导致采样无法同步时,可以继续保持采样同步;还可以过滤交换机延时出现异常的突变,避免造成闭锁继电保护等不利影响。所提技术提高了网络传输采样值的可靠性,为网络采样在智能变电站推广应用提供了理论依据和解决方案。     

智能变电站继电保护数字量采样技术研究

数字量电流电压信号的相位同步是智能变电站继电保护进行数字量采样时必须解决的核心问题,它决定着智能变电站过程层的组网方案。目前正在使用的方案主要有"点对点"直接采样和基于外部同步时钟的网络采样两种。本文从数字量信号的相位同步原理出发,分析了这两种采样方案的特点与不足,探讨了网络采样摆脱对外部同步时钟依赖的途径,提出了通过改造网络交换机,由交换机自行测定采样值(SV)数据包的驻留时间,以实现精确测量SV报文传输延时的思路。     

基于并行冗余协议的高可靠性过程总线通信研究

为确保采样测量值及跳闸命令在过程总线的无损传输,采用双网并行冗余协议(PRP)构建高可靠性过程总线通信系统。分析了基于PRP协议的变压器差动保护过程总线构架及其运行机制。给出了基于采样值报文传输率的网络链路故障定位时间计算方法。根据分布式继电保护功能特征,构建了4种典型保护结构及其可靠性框图,考虑到冗余系统的最小割集相容事件问题,采用最小割集直接不交化法计算量大,引入了简化最小割集补偿算法求解系统可靠度,分析、论证了基于PRP过程总线方案的高可靠性应用优势。     

基于交换机数据传输延时测量的采样同步方案

由于采样值(SV)报文在交换机内的传输延时具有不确定性,目前主要通过全站合并单元(MU)接入统一同步时钟实现采样同步,造成网络采样同步严重依赖于外部时钟,也违反了保护功能不应依赖于外部对时系统的基本原则。采样同步技术是"网采"模式能否真正走向实用,以及智能变电站网络结构能否得到大幅度简化的关键。文中详细分析了各种采样方式的优劣,提出了基于交换机数据传输延时测量的新型采样同步原理,该方案原理简单可靠,可通过对等效MU数据接收时刻进行合理性校验实现对交换机转发延时正确性的校验,方案具有很好的推广前景。     

基于分相电流突变量相位比较的广域继电保护

随着数字化技术的发展,电流相位差动保护可以得到进一步的应用,特别是降低广域差动保护对精确同步采样的依赖。信息量大导致通信裕度降低是实现广域继电保护的难点。为降低系统通信量,并保证保护的灵敏度和可靠性,提出了一种基于分相电流突变量(简称ΔI)相位比较原理的广域继电保护故障元件识别算法。结合该算法在广域继电保护中的实现,阐述了分相ΔI启动算法、基于补偿电压过零点的同步校正方法以及采样点比对的相位差动策略及其配置于广域继电保护中的应用方案等关键问题。仿真结果表明该算法具有原理简单可靠、动作速度快、灵敏度高等优点,且能够适应高阻接地、非全相运行、故障发展及故障转移等复杂故障工况。     

基于多端差动电流的配电网区域保护方案研究

针对传统配电网继电保护动作延时过长、时限配合复杂、纠错能力弱等问题,以多源配电网结构为例,提出一种基于多端差动电流的广域保护方案。首先,利用区域划分网络,形成子域故障信息矩阵;其次,结合同步采样对时方式由智能电子终端改进矩阵算法实现快速准确定位故障要求;最后,以简单配电网系统算例分析验证该保护方案的有效性与补救能力。     

基于多端差动电流的配电网区域保护方案研究

针对传统配电网继电保护动作延时过长、时限配合复杂、纠错能力弱等问题,以多源配电网结构为例,提出一种基于多端差动电流的广域保护方案.首先,利用区域划分网络,形成子域故障信息矩阵;其次,结合同步采样对时方式由智能电子终端改进矩阵算法实现快速准确定位故障要求;最后,以简单配电网系统算例分析验证该保护方案的有效性与补救能力。     

一种不依赖MU同步的采样值网络传输方案

IEC 61850标准的组网采样值传输方案由于依赖统一同步网络,降低了数字化站可靠性。点对点采样值传输方案虽然解决了对同步源的依赖问题,但因二次接线复杂且损失了数据共享优势,降低了数字化站可维护性。本文采用不依赖MU同步的网络传输方案,通过特殊交换机记录网络传输延时并将延时反映在报文的特定字段中,实现了采样值的同步计算。经测试,该方案时间同步精度误差为ns级别,满足采样精度要求的同时具备了与传统组网方案相当的实时性。该方案不仅解决了跨间隔采样对同步源依赖的问题,提高了智能数字化系统的总体可靠性,并兼顾了数字化变电站运行维护方便的特征,因此在智能电网和数字化变电站的实际应用中具有很好的应用前景。     

一种新型基于高速串行通信的多通道同步采样技术

微机型高压继电保护装置需要实时采样和处理多通道交流电气量数据,多通道采样数据的同步性和数据处理的实时性是影响保护性能的2个重要因素。文中针对以往同步采样及数据接口方式进行了改进,提出了一种基于高速串行通信的多通道同步采样技术,硬件上进一步保证数据采样同步性,同时提高采样数据传输、存储的快速性和并发性。该技术具有很好的扩展性和高可靠性,可以满足不同微机型高压继电保护装置,尤其是模拟采样回路通道数需求较多的场合,目前已经在某系列微机型高压继电保护装置上得到验证并取得实际工程应用。     

大电网继电保护技术应用与发展

基于互感器技术、保护原理以及通信技术,分析了互感器的特性、选型和非传统互感器的发展;各种继电保护原理特点和特高压保护的配置;通道延时、数据同步、时钟同步以及IEC61850和通信技术的发展对保护系统的影响,提出了在大电网继电保护技术应用中要注意的若干问题.     

基于交换机延时累加采样技术在新一代智能变电站中的应用*

目前智能变电站继电保护采用网络采样最大的障碍在于跨间隔保护必须依赖于外部时钟,以保证采样数据的同步性,当失去外部时钟或外部时钟出现故障时,跨间隔保护将退出运行,甚至导致保护误动。网络采样模式中,采样数据报文的传输依赖交换机,而报文在交换机内的传输延时是不确定的,因此当外部时钟失去时,保护装置无法判断采样数据是否同步。为此通过在交换机中引入交换延时累加功能,解决网络采样同步中存在的问题。     

延时可控交换机在智能变电站中的应用和测试分析

网络延时的不确定性一直是智能变电站中使用网络采样和跳闸方案需要解决的技术难点,但是保护装置可以利用合并单元固有延时和延时可控交换机计算的链路驻留总延时ΔT还原收到的多个间隔的采样数据的发生时刻,完成采样的同步处理。为了验证延时可控交换机中精确延时算法和传输的精度和可靠性,搭建了组网测试系统,对延时补偿、数据流量精确控制、保护装置的处理等功能、性能和可靠性进行了测试应用分析。最后提出推荐的组网方案和主要的技术指标要求。     

基于绝对延时的网络化采样技术研究

目前的智能变电站继电保护采样值多数采用点对点传输模式,但点对点模式制约了智能变电站网络技术的应用,由点对点传输过渡到网络化传输是发展趋势。网络交换机的数据帧交换延迟时间会受到数据帧长、网络拓扑结构、网络负载和广播风暴等因素的影响,数据帧交换延迟时间不确定是制约采样值网络化传输应用的最大技术障碍。针对现有的点对点采样技术和基于同步信号的网络采样技术进行分析,提出一种基于绝对延时的网络化同步采样技术,将数字量网络传递过程的时间进行准确测量并标定,以解决网络化采样由于时域的离散所带来的同步误差,并针对这种技术提出了完善的测试方案,通过实际测试系统验证了这种技术的实用性。     

智能站合并单元采样方式问题探讨

智能变电站发展过程中,智能继电保护采样方式主要经历了"电子式互感器+合并单元"、"常规互感器+合并单元"、"常规互感器电缆常规采样"3种方式,其中"常规互感器+合并单元"的采样方式在目前的智能站中大量使用,针对此方式中合并单元的采样延时、插值同步等问题进行了分析探讨,明确了合并单元存在增加继电保护动作时间、同步异常易导致差动保护误动问题。将智能站改进为常规采样方式后,对继电保护可靠性和电网的稳定性均有较大的提升。     

基于C8051F020多通道交流采样电路设计

本文提出了一种以C8051F020为控制核心,以顺序采样来近似实现同步采样,适用于低压配电网络微机继电保护的多通道交流采样方法。在对总体设计方案分析的基础上,重点介绍了系统前向通道硬件电路设计以及软件编程流程图。测试表明,该设计方法能够满足低压配电网络微机继电保护对采样信号的要求。     

基于电压向量的数字化母线保护电流同步方法

采样数据同步是智能变电站继电保护的关键问题。当采样数据通过过程层网络传输时,保护装置依赖于时钟源同步。提出了一种基于电压向量的数字化母线保护电流同步方案,在原有同步方案失效并导致合并单元采样失步的情况下,通过电压向量的相位差对采样数据进行同步处理,仍可保证母线保护继续投入运行。分析了同步方案的原理,介绍了同步方案的系统接线,给出了实施方案的细节:通过正序电压计算间隔采样的时间差;通过抛物线二次插值方法对采样数据进行同步处理;发生三相PT断线时需退出同步方案。RTDS数模实验结果表明同步方案可保证各种工况下母线差动保护功能的正确性,证明了同步方案的有效性和可行性。     

基于三网合一过程层的变电站集中式保护采样和网络方案研究

结合实际工程模型,对基于三网合一的过程层网络流量、延时、延时抖动等关键性能指标进行了研究分析,并根据分析结果研究分析了站内同步采样及站间同步采样原理及具体方案。最后对正常工况及主钟失步、合并单元失步等各种异常工况下采样方案的可行性进行了分析和验证,并对验证过程中出现的问题进行了分析,提出了改进方案。该方法对其他集中式保护研究及相关工程实践具有一定参考意义。     

智能变电站继电保护系统可靠性分析

基于通用设计建立220 k V智能变电站继电保护系统不同采样跳闸方式的典型结构,运用可靠性框图法构建智能变电站继电保护系统完备的可靠性评估模型并进行定量分析。采用概率灵敏度和元件灵敏度分别评估"直采直跳"模式下继电保护系统的元件灵敏度和重要度。前者给出了继电保护系统的薄弱环节,为优化系统设计提供参考;后者揭示了系统元件的重要度,指导系统运维。研究结果对智能变电站继电保护系统的设计、运维和发展具有借鉴意义。