[发明专利]电流差动保护的方法和系统

说明书

本发明名称为“电流差动保护的方法和系统”。提供一种差动保护系统。该差动保护系统包括本地终端，该本地终端配置成经由至少三个通信链路与至少两个远程终端在通信上直接或间接地耦合来形成环形拓扑或网格拓扑。该差动保护系统还包括控制器，该控制器包括通信链路决策单元和与本地终端关联的时钟单元。该通信链路决策单元配置成将至少三个通信链路的至少其中一些确定为虚拟断开的，以使环形拓扑或网格拓扑配置成被转换为菊链拓扑。该时钟单元配置成在本地终端和至少两个远程终端以菊链拓扑配置时将本地终端与至少两个远程终端的至少其中之一时间同步。

背景技术

如果将多个位置处的电力系统测量同步，则可以高效且精确地执行大多数电力系统监视、保护和控制功能。但是，一般可能难以精确地将间隔长距离的时钟同步。将数据或时钟同步的常规技术可能在一对位置之间不同方向上存在不同的延迟，这可能导致数据或时钟同步上的误差。

用于电流差动保护的现有数据或时钟同步技术可使用回声或乒乓（ping-pong），这是假定发送和接收延迟是相同的。但是，此技术的可靠性可能依赖于通信链路的对称性。例如，由于通信路由的变化，发送和接收通信链路的延迟可能不同。在其他的常规技术中，全球定位系统（GPS）用于数据或时钟同步。但是，GPS的信号可能不总是足够可靠以满足电流差动保护系统的需求。

除了对于多终端电力传输重要外，时钟同步在许多其他应用中也是重要的，如功率继电器、事件顺序的确定、经济的电力调度等。协助位于不同位置处的多种终端之间的通信是一种解决方案，但是，时钟翻转（clock rollover）可能导致协助通信的主要挑战。一般，所采用的时钟可在有限的范围内以便节省通信带宽。该有限的范围可能导致时钟翻转，这可能导致多终端时钟收敛到稳定但是不同步的状况。

在一些解决方案中，可以将三个终端以环形拓扑或网格拓扑连接，以便在即使一对终端之间通信故障（例如，通信链路中的故障所导致的故障）的情况下仍可以持续保护。在一个此类解决方案中，可以通过将每个终端处的计算的时间移位取均值来实现同步。但是，对于环形/网格拓扑，多终端可能产生时钟同步的挑战，因为每个终端必须具有来自其两个相邻终端的定时信息。因此，如果在一对终端之间通信链路失效，则可能需要经由环形/网格拓扑中的其他终端重新路由定时信息。但是，重新路由时间消息可能导致传送和接收消息中的延迟，并且可能需要附加消息转发和关联的编码复杂性。

或者，在用于环形/网格拓扑的另一个同步解决方案中，每个终端可以同步到其相邻终端的仅其中一个相邻终端。虽然可以实现此解决方案来同步三个终端，但是在四个或更多终端的情况中因为形成“同步孤岛”而无法实现。例如，在终端“A”、“B”、“C”和“D”以环形通信拓扑布置的情况中，终端A和B可以彼此同步，以及终端C和D可以彼此同步。但是，在此示例中，A-B同步对可能无法与C-D同步对同步，从而导致“同步孤岛”。

发明内容

根据一个实施例，提供一种差动保护系统。该差动保护系统包括本地终端，该本地终端配置成经由至少三个通信链路与至少两个远程终端在通信上直接或间接地耦合来形成环形拓扑或网格拓扑的其中之一。该差动保护系统还包括控制器，该控制器包括通信链路决策单元和与本地终端关联的时钟单元。该通信链路决策单元配置成将至少三个通信链路的至少其中之一确定为虚拟断开的，以使该本地终端和至少两个远程终端的环形拓扑或网格拓扑的其中之一配置成被转换为菊链拓扑。该时钟单元配置成在本地终端和至少两个远程终端以菊链拓扑配置时，将本地终端与至少两个远程终端的至少其中之一时间同步。