[发明专利]一种用于有源配电网的继电保护数据同步方法

说明书

本发明公开了一种用于有源配电网的继电保护数据同步方法，依据被保护线路两侧的故障特征，分别提取故障时刻，进而获取故障时刻之前的过零点时刻，以该过零点时刻为基准，并以一侧数据为参照，利用插值的方法将另一侧数据进行同步修正，最终实现两侧数据对齐。为保证故障检测的可靠性，本发明要求连续的3个采样点均发生突变才认为故障发生。本发明不依赖于外部时钟，无需增加额外设备，而且不受故障检测延时、采样延时及通道延时不一致等因素的影响。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护领域，尤其涉及一种有源配电网继电保护数据同步技术。

背景技术

由于大量分布式电源的接入，配电网呈现出多源、弱馈、潮流与故障电流双向流动等特征，传统的三段式电流保护的灵敏度和选择性面临挑战，因此，具有绝对选择性和高灵敏度的电流差动保护原理被引入到有源配电网中。然而，电流差动保护利用线路两侧的同步电流数据构成差动判据，对电流数据的同步性要求极高，微小的同步误差就会严重影响电流差动保护的性能，甚至造成拒动或误动的严重后果。因此，数据同步是电流差动保护应用于有源配电网时急需解决的关键技术。

目前，电流差动保护已广泛应用于高压输电线路，高压输电网中的数据同步技术非常成熟，常用的数据同步技术包括基于数据通道的同步方法、基于参考向量的同步方法和基于GPS的同步方法等3种。然而，在有源配电网中却无法直接应用高压输电网中成熟的数据同步方法，原因如下：首先，由于有源配电网网络结构复杂、节点众多，为了降低成本，一般不会架设专用的继电保护信道，而是选择复用数据采集和监控信道的通信方式，收发延时不一致，因此基于数据通道的同步方法，在原理上就存在较大误差；其次，基于参考向量的同步方法需要事先获取准确的线路参数，但有源配电网中线路多分支、多分段，且网络拓扑多变，准确的线路参数难以获取，影响了这类方法的使用；最后，基于GPS的同步方法虽然同步精度高、应用简便，但严重依赖外部时钟设备，一般不允许作为继电保护唯一的同步方法。

除了上述输电网中成熟的同步技术外，有研究者提出了一种专门用于配电网的自同步方法。该方法以故障发生时刻为基准实现数据同步，虽然不依赖于外部时钟设备，能够在一定程度上耐受信道切换、采样延时变化等因素的影响，但是现有的故障检测算法在确定故障发生时刻时，受故障信号传播距离和传播延时不同的影响，确定的故障时刻和实际故障时刻存在误差，严重影响该方法的数据同步精度，在极端情况下会存在较大数据同步误差，尤其是当逆变类分布式电源接入有源配电网时，该方法的同步误差甚至会超过电流差动保护的最大允许裕度。因此，该同步方法在应用于有源配电网时也难以保证电流差动保护的性能。

综上所述，现有数据同步方法的同步精度受制于时钟状态、通信通道、配电网结构及故障检测延时等因素，无法满足有源配电网电流差动保护的需求，因此，急需研究一种能够摆脱时钟依赖和通道束缚，而且不受故障检测算法影响的数据同步方法，以确保应用于有源配电网的电流差动保护性能。

发明内容

为解决差动保护应用于有源配电网时数据同步方法面临的上述问题，本发明提出一种用于有源配电网的继电保护数据同步方法。本发明首先根据被保护线路两侧的故障特征，分别提取故障时刻，进而获取故障时刻之前紧邻的过零点时刻，以该过零点时刻为基准，并以一侧数据为参照，利用插值的方法将另一侧数据修正，最终实现两侧数据对齐。

为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种用于有源配电网的继电保护数据同步方法，包括如下步骤：

（1）被保护线路两侧继电保护装置实时采集并获得电流采样值序列，本侧和对侧电流采样值序列分别为i₁(n)和i₂(n)，n为采样点标号，取正整数；