[发明专利]电流差动保护

说明书

技术领域

系统的实施例大体上涉及电力系统并且更具体地涉及用于该电力系统的保护系统。

背景技术

如果多个位置处的电力系统数字测量同步，则可以更高效且准确地执行许多电力系统监测、保护和控制功能。大体上，因为难以准确地使物理上分开很大距离的采样时钟同步，这样的测量只是稍微同步。使远程位置处的采样时钟同步的数字通信的常规使用具有受到消息传递时间中的不确定性限制的准确性。特别地，数字通信可以在一对位置之间的不同方向上具有不同的延迟，其在时钟同步中导致误差。

除对于多终端传输线路是重要的外，时钟同步在例如电力继电器、确定事件序列、经济电力调度的许多其他应用以及需要时钟同步的任何其他情形中是重要的。使用地理定位系统（GPS）是一个解决方案，然而，它需要额外的硬件并且使成本增加。各种位置处的各种终端之间的通信是另一个解决方案；然而，通信中的主要挑战由时钟翻转引起。大体上，使用的时钟具有有限数量的位来节省通信线带宽，其对时钟可以测量的最大时间施加限制。因为时钟对最大时间有限制，它导致独立的时钟翻转，其使得多终端时钟覆盖达到稳定但非同步的状态（其中时钟最终沿整个时钟范围分散）。

由于这些和其他原因，需要有改进的差动保护系统。

发明内容

根据本发明的实施例，呈现用于多终端电力线的电流差动保护系统。该电流差动保护系统包括用于感测本地终端处的电流的电流传感器、用于使该本地终端和远程终端时间同步的控制器以及用于如果差动电流超过阈值则检测多终端电力线中的故障的故障检测模块。该控制器包括时间测量交换模块，用于与远程终端交换时间戳数据。该控制器还包括用于向时间测量交换模块提供本地时间测量的上范围时钟，和用于对本地终端处的电流编索引的下范围时钟。该上范围时钟的第一时期是下范围时钟的第二时期的N倍，其中N是多终端系统中终端的数量。控制器进一步包括：时钟偏移计算模块，用于基于来自远程终端和本地终端的时间戳数据来确定平均时间偏移；和相位-频率锁定环，用于基于该平均时间偏移确定对于上范围时钟和下范围时钟的相位和频率信号。

根据本发明的另一个实施例，呈现保护多终端电力线的方法。该方法包括感测本地终端处的电流并且与远程终端交换时间戳数据。该方法进一步包括使用上范围时钟用于提供本地时间测量并且使用下范围时钟用于对本地终端处的电流编索引，其中上范围时钟的第一时期是下范围时钟的第二时期的N倍，其中N是多终端系统中终端的数量。该方法还包括基于来自远程终端和本地终端的时间戳数据确定平均时间偏移、基于该平均时间偏移确定对于上范围时钟和下范围时钟的相位和频率信号以及如果差动电流超过阈值则检测多终端电力线中的故障。

提供一种电流差动保护系统，用于多终端电力线，其包括：

电流传感器，用于感测本地终端处的电流；

控制器，用于使所述本地终端和远程终端时间同步，所述控制器包括：

时间测量交换模块，用于与远程终端交换时间戳数据；

上范围时钟，用于向所述时间测量交换模块提供本地时间测量；

下范围时钟，用于对所述本地终端处的电流编索引，其中所述上范围时钟的第一时期是所述下范围时钟的第二时期的N倍，其中N是所述多终端系统中终端的数量；

时钟偏移计算模块，用于基于来自远程终端和所述本地终端的时间戳数据来确定平均时间偏移；

相位-频率锁定环，用于基于所述平均时间偏移确定对于所述上范围时钟和所述下范围时钟的相位和频率信号；以及

故障检测模块，用于如果差动电流超过阈值则检测所述多终端电力线中的故障。

优选的，所述时钟偏移计算模块配置成通过对所述本地终端与所述远程终端中的每个之间的通信时间延迟求平均而确定所述平均时间偏移。

优选的，所述时间测量交换模块配置成交换时间戳数据，其包括在所述本地终端处的消息发送和消息接收时间以及在远程终端处的消息发送和消息接收时间。

优选的，所述时钟偏移计算模块配置成基于在所述远程终端处的消息发送和消息接收时间的和与在所述本地终端处的消息发送和消息接收时间的和的减法而确定所述本地终端与所述远程终端中的每个之间的通信时间延迟。

优选的，所述时钟偏移计算模块配置成基于所述上范围时钟的翻转情形而确定所述通信时间延迟。

优选的，所述时钟偏移计算模块配置成如果所述上范围时钟在所述消息发送时间与所述消息接收时间之间翻转则通过所述上范围时钟的第一时期来调整所述消息接收时间。