数字电流差动保护中几种采样同步方法

智能化变电站差动保护数据的同步方法
智能化变电站作为电网重要的能量转换与分配中心，对于其运行可靠性和安全性的保障，差动保护至关重要。

而差动保护数据的同步则是保障差动保护的一项重要工作。

智能化变电站差动保护数据的同步方法有两种，一种是使用同步技术（同步采样和同步通讯），另一种是使用互联网通信技术实现保护数据的同步。

第一种方法需要使用同步技术来保证差动保护数据的同步。

同步采样可以通过GPS时钟或PTP（精确时间协议）实现，并通过同步通讯协议（如IEEE 1588、IEC 61850-9-3、GOOSE 等）将采样数据精确同步。

同步通信协议规定了每个通讯数据包传输的时间、格式等信息，使得数据同步且维护了实时性。

这种方法能确保保护设备以相同的时间采集数据，从而保证保护数据的同步和一致性，提高了保护的可靠性和准确性。

第二种方法是利用互联网通信技术实现保护数据的同步。

这种方法利用了现代信息技术的优势，通过局域网或宽带互联网的技术手段，将不同设备、不同地点的差动保护数据进行实时同步。

通过使用云服务提供商的平台，多个变电站之间的数据可以实现互联，极大地方便了数据汇总和集成。

此外，还可以利用大数据技术对产生的海量数据进行分析，成为后续优化工作的依据。

总的来说，差动保护数据的同步是智能化变电站的关键之一。

使用同步技术和互联网通信技术，可以将差动保护数据精确同
步，保证了保护的可靠性和准确性，从而保障了整个电网的运行安全和稳定性。

1。

2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么？答：继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

它的作用包括：（1）电力系统正常运行时不动作；（2)电力系统不正常运行时发报警信号，通知值班人员处理，使电力系统尽快恢复正常运行；（3）电力系统故障时，甄别出发生故障的电力设备，并向故障点与电源点之间、最靠近故障点的断路器发出跳闸指令，将故障部分与电网的其他部分隔离。

1.8后备保护的作用是什么？阐述远后备保护和近后备保护的优缺点.答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下,迅速启动来切除故障.远后备保护的优点是:保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围,它能解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的不能切除问题。

远后备保护的缺点是：（1）当多个电源向该电力元件供电时，需要在所有电源侧的上级元件处配置远后备保护；（2)动作将切除所有上级电源侧的断路器,造成事故扩大;(3）在高压电网中往往难以满足灵敏度的要求.近后备保护的优点是：（1）与主保护安装在同一断路器处，在主保护拒动时近后备保护动作；（2）动作时只切除主保护要跳开的断路器，不造成事故扩大；（3)在高压电网中能满足灵敏度的要求。

近后备保护的缺点是：变电所直流系统故障时可能与主保护同时失去作用，无法起到“后备”的作用；断路器失灵时无法切除故障,不能起到保护作用。

2.14为了保证在正方向发生各种短路时功率判别元件都动作,需要确定接线方式及内角，请给出90o接线方式正方向短路时内角的范围。

答:(1）正方向发生短路时，有0o〈a〈90o。

（2)正方向发生两相短路，当短路点位于保护安装处附近，短路阻抗Z d<<Z s时，0o〈a<90o；当短路点远离保护安装处，且系统容量很大Z d>>Z s 时，-30o〈a<60o。

差动保护工作原理差动保护是电力系统保护中常用的一种保护方式，主要用于检测电力系统中的故障情况，并采取措施防止故障扩大。

差动保护可以用于对各种电气设备进行保护，如变压器、发电机、母线等。

下面将详细介绍差动保护的工作原理。

差动保护是一种基于电流差值的保护方式。

其基本原理是通过比较同一电路的两个或多个点的电流，来判断电气设备是否存在故障。

差动保护一般采用主动式差动保护，也就是主动比较电流并判断是否存在故障，另外还有被动式差动保护，也就是被动接受其他装置的差动信号。

差动保护通常由一个差动继电器组成，该继电器上接入从变压器、发电机以及线路中取得的电流信号。

差动继电器接受这些电流信号，并通过比较这些信号的差异来判断电气设备是否存在故障。

差动保护的工作原理大致可以分为三个步骤：采样、比较和判定。

首先是采样。

差动继电器上接入从电气设备中取得的电流信号。

这些电流信号是通过采样装置采集而来的，通常采用电流互感器获取变压器、发电机以及线路中的电流信号。

采样装置会将采集的电流信号转换成适合差动继电器处理的信号，然后输入到差动继电器中。

接下来是比较。

差动继电器将接收到的电流信号进行比较，比较对象通常是同一电路中的两个或多个点的电流信号。

差动继电器会将这些电流信号进行差分运算，得到一个差值。

如果差值超过所设定的阈值，就会触发差动继电器的动作。

最后是判定。

差动继电器会根据比较得到的差值判断电气设备是否存在故障。

如果差值超过阈值，差动继电器会发出警报信号，并向对应的断路器或开关发送信号，将故障路段进行隔离。

如果差值在阈值之内，差动继电器则认为电气设备正常运行。

差动保护的工作原理中，要特别注意的是阈值的设定。

阈值的大小与电气设备的特性有关，通常需要根据设备的额定电流和故障特性来确定。

阈值设置过小，容易造成误动作，阈值设置过大，容易漏检故障。

差动保护相对来说是一种较为简单、可靠的保护方式。

它可以实时监测电气设备的工作情况，一旦发现故障可以迅速切除故障路段，保护系统的安全稳定运行。

差动保护校验方法差动保护是电气系统中一种重要的保护方式，主要用于保护电气设备免受电流不平衡和相间短路等故障的损害。

为了确保差动保护的正确运行，需要进行校验。

下面将介绍差动保护校验的几种常见方法。

1.进行接线检查：差动保护装置需要正确地接入电气系统中，其输入和输出端子的接线不容忽视。

首先需要检查装置的供电电源是否正确接入，以确保装置正常运行。

另外，还要检查接线盒或插头的连接情况，确保差动信号正常传输。

2.检查CT的连接：差动保护装置中通常使用电流互感器(CT)来感应电流信号，然后进行差动计算。

因此，CT的正确连接与安装非常重要。

需要检查CT的接线是否正确，连接处是否牢固，是否存在接触不良等问题。

此外，还要确保CT的极性正确，以保证差动保护装置能够正确地测量电流。

3.进行参数设置：差动保护装置需要根据实际工程情况进行参数设置。

这些参数包括仪表变比、相位差、动作电流等。

正确设置这些参数，可以确保差动保护装置对故障的检测和动作正确。

因此，在校验差动保护装置时，需要检查这些参数的设置是否正确，并根据需要进行调整。

4.进行保护重合校对：在差动保护装置中，通常有多个保护回路，对应不同的电力设备。

而这些回路的动作电流一般是不同的，需要根据实际情况进行设置。

在校验过程中，需要确保不同保护回路之间的动作电流大小和设定值的关系正确，以确保在故障发生时，差动保护能够选择正确的保护回路进行动作。

5.进行功能检查：除了上述的硬件参数校验外，还需要对差动保护装置的功能进行检查。

这包括对装置的各个功能进行测试，例如对差动保护动作的测试、对重合闸功能的测试等。

通过这些功能检查，可以确保差动保护装置的各项功能正常运行。

总结起来，差动保护校验方法主要包括进行接线检查、CT连接检查、参数设置检查、保护重合校对和功能检查等。

这些方法可以有效地保证差动保护装置的正确运行，提高电气系统的可靠性和安全性。

差动保护基本原理差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，用于检测电气设备的内、外部短路故障，并迅速切断故障部分，以保护电器设备的安全运行。

它的基本原理是基于电流差值的测量。

差动保护的原理可以分为两个方面：差动原理和差流原理。

一、差动原理当设备正常运行时，设备两端的电流大小是相等的，因为电器设备是采用闭合的回路。

而当设备发生内、外部短路故障时，由于故障电流的存在，电流的值和方向会发生变化，导致设备两端电流不再相等。

差动保护通过测量设备两端电流的差值，当差值超过设定的阈值时，判断故障发生，并发送保护信号，进行故障切除或报警。

二、差流原理差流原理是差动保护中常用的一种实现方法。

它通过将电流采样器放置在设备两端，测量设备两端的电流，并将测量结果进行差分运算，得到差流信号。

差流信号经过放大、整定之后与设定的阈值进行比较，当差流信号超过设定的阈值时，判断设备发生故障，进行切除或报警。

差流原理的实现可以使用各种电流互感器和差流计算器来完成。

差动保护的基本原理可以用以下示意图来表示：```───────────────────────监控│╔═══╦═══╗│设备1→→││多绕组变压器│←←设备2││││←←信号源│─────→→╚═══╩═══╝││││差动保护装置```以上示意图中，设备1和设备2之间连接一个多绕组变压器，通过变压器的中继作用，将设备两端的电流进行采样并传输到差动保护装置。

差动保护装置通过差分运算，计算设备两端电流的差值，并将计算结果与设定的阈值进行比较，如果差值超过设定的阈值，说明设备发生故障，差动保护装置会发送信号进行保护动作。

差动保护具有快速、可靠的动作特性，可以有效地检测电气设备的内、外部短路故障，并迅速切除故障部分，保护电器设备的安全运行。

差动保护在电力系统中得到广泛的应用，常见的应用包括变压器差动保护、母线差动保护、发电机差动保护等。

并且随着电力系统的智能化发展，差动保护装置也在不断地发展，逐渐向数字化、网络化的方向发展。

电流采样值差动保护技术分析作者：姜延军来源：《中国新技术新产品》2012年第20期摘要：电流采样值差动保护在各种差动保护中逐渐体现了其独具的优越性。

文章结合实例重点分析了采样值差动在线路保护中的2个重要作用。

采样值差动保护的引入可以同时解决这2个问题，从而使传统变电站和数字化变电站的线路差动保护得到有机统一。

关键词：线路差动保护；采样值差动保护；电流互感器饱和中图分类号：TM152 文献标识码：A相量值差动保护动作特性曲线上的启动电流、制动电流拐点值和比率系数都有其明确的含义，能够明确整定、准确测量。

采样值差动在一个数据窗内连续重复多次判断，如果均满足保护动作判据，保护动作。

由于信号量初相角的随机性，采样值差动保护判据存在很大的模糊区，模糊区的存在直接影响了保护的动作精度。

采样值差动保护的定值除了差流门槛定值、比率制动系数外，还有数据窗长度尺和重复判断次数S需要整定。

R、S值没有明确的物理意义，但其值的选取影响动作特性模糊区的大小。

1采样值差动的实现方式与常规相量差动保护类似，采样值差动判据一般由折线式制动特性曲线构成。

其动作曲线如图1所示。

采样值差动的单点动作判据如下：式中：和为线路本侧和线路对侧的电流瞬时值；为采样值差动的门槛值；为采样值差动的制动系数。

在采样值差动中，为保证动作判据的可靠性，通常采用多次重复判别的方法，即连续R个采样点判别中有不少于S个符合动作条件，则保护动作。

其中，R和S的选择将决定采样值差动的性能。

目前，部分元件保护装置中直接设置了采样值差动动作判据，采样值差动动作则保护直接出口。

采样值差动保护引入线路保护的作用则有所不同，采样值差动保护的主要目的是防止快速相量差动在TA饱和或采样值数据异常时误动，因此在线路保护中，可以将采样值差动动作作为快速相量差动出口的必要条件。

因此，在采样值差动动作判据的设计中，必须保证采样值差动的灵敏度。

采样值差动的主要技术指标如下：（1）一般设置较小，主要是确保差动电流的存在，可以设置为装置的有流门槛（一般为0.05In）或按照一次电流大小（如120A）设定；（2）一般选择较小，为相量差动保护制动系数的一半即可，可设为0.2～0.3。

RCS-900系列保护装置的同步通信时钟摘要：RCS-900系列保护装置采用同步通信方式，通过64kbps、2048kbps复用通道或专用光纤方式，实现两侧保护装置信息交换。

本文从装置通信模块功能出发，介绍了通信码型变换方案，信息接收模块时钟提取功能，以及信息发送模块时钟选择方式。

说明了接收端装置通过从码流内提取时钟信号作为信息接收时钟解决了通信“位同步”问题。

对于64kbps复用通道，通过介绍PCM终端内部的收发模块的时钟配合关系，指出了保护装置通信发送时钟须采用“从－从”方式。

对于专用光纤方式，须采用“主－主”方式或“主－从”方式。

对于2048kbps复用通道，打开输出再定时功能时，须采用“从－从”方式，否则可采用“主－主”方式或“主－从”方式。

关键词：同步通信，复用通道，位同步，系统同步，再定时中文分类号：TM7730.前言随着电力光纤通信网的迅速发展，线路保护、安全稳定自动装置广泛采用光纤通道作为信息传输通道。

由于传输信息量较大，为了提高通信效率，通常采用同步通信方式[1,2]。

实际使用过程中，特别是同通信专业的配合过程中，经常会碰到关于通信时钟的相关问题，如：线路保护、安全稳定自动装置的通信接收、发送时钟源是什么？如何实现两侧装置的位同步？采用专用光纤或复用通道时，通信时钟设置有何差别？本文通过介绍RCS-900系列保护装置[3,4]通信模块功能、通信码型变换、PCM[5]终端时钟配合方式等，逐一解答上述问题，为广大继保运行人员理解装置通信时钟设置提供参考，为通信、继保专业的配合提供依据。

1.通信模块功能介绍图1 通信模块功能框图Fig.1 Frame Diagram of Communication Module如图1所示，RCS-900系列保护通信模块主要实现三大功能：第Ⅰ部份是数据发送功能，由中央处理器把需要发送的并行数据写入SCC（串行通行控制器），经SCC 处理后但没有附带时钟信息的串行数据在功能模块Ⅲ提供的发送时钟的支配下，经码型变换后附带上相应的时钟信息，经电光转换模块最终变成光信号，实现光纤通信的数据发送功能。

智能变电站采样数据同步原理及测试方法文章着重介绍了智能变电站中合并单元的采样数据同步的原理以及在变电站现场调试的基本方法，并就目前存在的一些问题进行了分析，提出了相应的改进措施。

标签：智能变电站；采样数据同步；测试方法1 同步问题的由来电力互感器是电力系统中为电能计量、继电保护及测控等装置提供电流、电压信号的重要设备。

在智能变电站中，继电保护等自动化设备的数据采集模块前移至合并单元，互感器一次设备电气量需要经前端模块采集再由合并单元处理，由于各间隔互感器的采集处理环节相互独立，没有统一协调，且一、二次电气量的传变附加了延时环节，导致各间隔互感器的二次数据不具有同时性，无法直接用于保护装置计算。

所以智能变电站分散数据采样的数据同步是一个共性问题，所有跨间隔数据都存在这个问题，必须找到一个有效的方法解决数据采样同步问题。

2 同步问题解决方案针对合并单元推广应用过程中遇到的数据同步问题，目前解决数据同步问题的方法主要有两种：插值重采样同步、基于外部时钟同步方式同步。

第一种解决方法的思路是放弃合并单元的协调采样，不依赖外部时钟，而严格要求其等间隔脉冲采样以及精确的传变延时，继电保护设备根据传变延时补偿和插值计算在同一时刻进行重采样，保证了各电子式互感器采样值的同步性。

插值重采样算法目前比较成熟，其误差主要来自算法的影响。

第二种解决方法的思路是放弃对处理环节延时精确性的限制，采用统一时钟协调各互感器的采样脉冲，全部互感器在同一时刻采集数据并对数据标定，带有同一标号的各互感器二次数据，同样实现了数据同步性。

该方式需要铺设独立的对时链路，容易受外部干扰和衰耗的影响。

3 现场测试方法目前，智能变电站现场调试的主要方法是通过二次模拟采样输出设备在合并单元输入多组模拟采样，然后在保护测控等装置检查采样的幅值、相角与所加采样是否相同。

3.1 单间隔电压与电流数据同步的现场测试对于单个间隔，如：单个线路、分段间隔，变压器某一侧等，可以通过实验设备在合并单元的二次输入端同时输入电压与电流采样，然后在保护或测控等装置上查看显示的幅值、相角与所加采样是否相同，如果角度不同，则说明数据采样没有同步，如果同步的话，必然没有相角的偏差。

采样值电流差动保护原理的研究采样值电流差动保护是一种常见的保护技术，主要利用相应的采样技术对电力系统中的电流进行监测，以便对系统出现的故障进行自动保护。

随着现代电力系统的大量改造和发展，采样值电流差动保护也得到了很大的发展。

本文将介绍采样值电流差动保护的原理和具体实现过程，以及这种保护技术在电力系统中的应用。

一、采样值电流差动保护的原理采样值电流差动保护技术是一种使用采样值电流差动保护策略，利用采样技术对电力系统中的电流进行监测，从而避免可能发生的短路故障。

若进行采样监测的两个线路的电流偏离了一定的设定值，则自动启动线路跳闸，处理故障。

因此，采样值电流差动保护主要是判断电流差动的大小，电流差动过大则使电力系统发生变形，从而影响系统的运行。

电流差动保护的原理与线路跳闸和熔断器保护相似，其根本思想是利用电流差变化来检测线路故障，当发生短路故障时，电流差动会发生很大变化，这时就可以通过测量电流差值来检测出短路故障。

目前，为了克服电力系统内部发生短路故障，实现系统的安全运行，采用采样值电流差动保护技术来自动检测和处理短路故障。

二、采样值电流差动保护的实现过程虽然采样值电流差动保护的思想很简单，但在实施时，需要考虑很多因素，例如电力系统故障发生时的电流变化特性、采样技术对电流差变化的监测效果、保护响应时间等。

首先，分析电力系统在故障发生时所受的电流变化特性，了解电流差变化率和变化幅度，以确定保护的有效范围和保护器的灵敏度。

其次，根据电流变化特性分析，选择恰当的采样装置，为最终的保护决策提供足够的信息。

一般来说，常用的采样技术有时域采样技术、空间采样技术和时空采样技术等。

最后，根据采样信息，通过计算机来完成保护动作的控制，保证保护器在检测到故障时能够及时和准确地做出反应，避免系统发生严重的故障。

三、采样值电流差动保护在电力系统中的应用采样值电流差动保护技术对电力系统的运行具有重要作用，能够有效地检测出各类故障，主要应用于电力系统的线路跳闸保护和熔断器保护。

专利名称：基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法和系统
专利类型：发明专利
发明人：陈卫,熊宇威
申请号：CN202110079115.4
申请日：20210121
公开号：CN112688284B
公开日：
20220218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于电压过零点的配电网差动保护数据同步方法和系统，属于配电网继电保护领域。

方法包括：各个保护装置持续对线路电流电压进行采样；各个保护装置以各自检测到的故障发生时刻为起始点，向时间序列反方向搜索，当搜索到与电压过零点相邻的采样时刻时暂停搜索；判断暂停搜索时刻各个保护装置的电压变化趋势是否相同；是则进入下一步；否则继续搜索；利用暂停搜索时刻与上一时刻的电压采样值求得电压过零点；各个保护装置分别以对应的电压过零点为采样起始点，结合设定的采样周期对电流实际采样值进行重采样，得到完全同步的电流采样值序列。

本发明能够使得差动保护区内各侧保护装置电流采样值完全同步，保证了电网安全稳定运行。

申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
国籍：CN
代理机构：华中科技大学专利中心
代理人：李智
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4.7 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，分析在K点短路时各端保护方向元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。

⋅⋅答：当短路发生在B—C线路的K处时，保护2、5的功率方向为负，闭锁信号持续存在，线路A—B上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁，线路A—B两侧均不跳闸；保护5的闭锁信号将C—D线路上保护5、6闭锁，非故障线路保护不跳闸。

故障线路B—C上保护3、4功率方向全为正，均停发闭锁信号，它们判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，所以会立即动作跳闸，线路B—C被切除。

答：根据闭锁式方向纵联保护，功率方向为负的一侧发闭锁信号，跳闸条件是本端保护元件动作，同时无闭锁信号。

1保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不动作；2保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；3保护本端元件动作，无闭锁信号，故动作；4保护本端元件动作，无闭锁信号，故动作；5保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；6保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不动作。

4.10 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，在K点短路时，若A—B和B—C线路通道同时故障，保护将会出现何种情况？靠什么保护动作切除故障？⋅⋅答：在图4—30所示系统中K点短路时，保护2、5的功率方向为负，其余保护的功率方向全为正。

3、4之间停发闭锁信号，5处保护向6处发闭锁信号，2处保护向1处发闭锁信号。

由于3、4停发闭锁信号且功率方向为正，满足跳闸条件，因此B—C通道的故障将不会阻止保护3、4的跳闸，这正是采用闭锁式保护的优点。

C—D通道正常，其线路上保护5发出的闭锁信号将保护6闭锁，非故障线路C—D上保护不跳闸。

2处保护判定为反方向不满足跳闸条件，并且发闭锁信号，由于A—B通道故障，2处保护发出的闭锁信号可能无法传到1处，而保护1功率方向为正，将会导致1处的保护误动作；不过非故障线路的载波通道故障率远远低于故障线路，这也是广泛采用闭锁式载波纵联保护的原因。