适用于含T接负荷馈线的差动保护数据自同步方法及系统

适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法及系统
技术领域
1.本发明属于配电网继电保护技术领域，尤其涉及一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.近年来，越来越多的分布式电源(distributed generation，dg)就地接入中压配电网，使馈线的故障电流特征更加复杂；另外，配电网运行方式的多样化，进一步改变了馈线负荷电流与故障电流的分布。在这样的配电网馈线中，传统配置的三段式电流保护将不再适用，亟需新的保护原理。随着配电网通信技术的发展，国内外部分城市已在重点城区的配电网馈线中采用电流差动保护。
4.电流差动保护已广泛应用输电线路的保护中，它只需关注流入被保护线路内部的电流是否满足基尔霍夫电流定律，受dg故障特征、配网运行方式的影响较小，具有较高的可靠性和绝对的选择性。另外，配电网馈线中的电容充电电流较小，对于实现差动保护十分有利。因此，一些专家学者认为电流差动保护是未来配电网馈线保护的发展趋势。然而在应用差动保护时必须要保证线路两侧的数据同步。在输电线路中通常采用乒乓算法实现数据同步，通过测量对称通道的来回时延来调整两侧同步时钟。然而配电网通常不具备保护专用的对称信道，而是通过复用配电网现有信道的方式通信，因此无法实现基于乒乓算法的数据同步。
5.现有技术提出了利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)授时的差动保护数据同步方法。gnss包括我国的北斗、美国的gps、俄罗斯的glonass和欧盟的galileo。gnss同步法不受通信通道的限制，但其可靠性易受安装环境、极端天气、人为干扰等因素影响，不能作为差动保护唯一的同步手段。现有技术通常将gnss信号接收器与芯片级原子钟/高稳晶振配合使用。考虑到配电网具有点多面广的特点，在各个保护安装处均配置gnss信号接收器和芯片级原子钟将极大地增加配电网的建设成本。因此，该技术难以在配电网中大规模推广。
6.现有技术还提出了基于故障时刻的馈线差动保护自同步方法。该方法认为配电网馈线较短，故障后线路两侧的保护装置能够立刻检测到故障信号，因此各装置分别以各自检测到故障发生的时间作为参考时间计算保护相关信息，从而实现两侧数据的近似同步计算。该方法不依赖于对称数据通道及卫星授时信号，具有较高的经济性。然而该方法受故障检测灵敏度的影响较大，当故障位置距负荷侧较远或故障点伴随有较大的过渡电阻时，负荷侧保护装置中的测量电流需经过较长的延时才能达到故障检测门槛，此时该方法的误差较大，将会严重影响差动保护的可靠性。
7.现有技术还提出了基于故障前特定时刻电流波形特征的差动保护数据自同步方法。该类方法认为馈线中的电容充电电流较小，故障前被保护馈线两侧的正常负荷电流波
形是近似对称的，因此根据故障前电流波形的过零点或特定时段计算出的参考相量作为同步参考。这类自同步方法不受故障检测灵敏度的影响，在各种故障条件下的同步精度均能满足差动保护的需求。然而在部分配电网馈线中存在t接负荷分支，t接分支的分流使两侧的正常负荷电流波形不再对称，此时该类自同步方法将失效。
8.发明人发现，现有馈线差动保护的数据同步方法中均存在成本较高、易受故障检测算法影响或不能适用于含t接负荷分支线路的缺陷，不存在成本较低、不受故障检测算法影响且能够适用于含t接负荷线路的配电网馈线差动保护数据同步方法。


技术实现要素：

9.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法及系统，所述方案仅利用保护装置综合测量信息(即电压和电流)，无需外部gnss信号，投资成本低；此外，所述方法不受故障检测算法的影响，在含有t接负荷分支的配电网馈线中也可适用。
10.根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，包括：
11.获取被保护馈线内部各个t接负荷分支的有功及无功功率，并构建被保护馈线t型等效模型；
12.故障发生时，被保护馈线两端保护装置分别以各自的测量电流满足保护启动判据的时刻作为启动时刻，并以该时刻为参考计算各端的故障电流相量；
13.基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量；
14.根据两端的综合参考相量和所述馈线t型等效模型，分别获得各端等效t接点的电压参考相量；
15.根据两端等效t接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿。
16.进一步的，所述被保护馈线的t型等效模型的构建具体为：基于被保护馈线两端的保护装置获取馈线内部各个t接负荷分支的有功及无功功率，根据线路额定电压和功率数据计算出各个t接负荷分支的等效阻抗，然后根据所述等效阻抗的星角逆变换计算出被保护馈线的t型等效模型。
17.进一步的，所述故障发生的判断由被保护馈线两端的保护装置以三相电流突变量作为检测被保护馈线故障是否发生的启动判据。
18.进一步的，所述基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量，具体为：基于保护启动判据的最大检测延时不超过一个周波以及全周傅里叶算法的数据窗长度，选取计算电压及电流参考相量的始点，以使电压及电流参考相量计算的数据窗完全位于故障发生之前。
19.进一步的，所述被保护馈线两端的保护装置相互传送各自端的故障电流相量和综合参考相量的计算值给对方。
20.进一步的，所述根据两端的综合参考相量和所述馈线t型等效模型，分别获得各端等效t接点的电压参考相量，具体为：对于任一端的保护装置，等效t接点的电压参考相量等于当前端电压参考相量减去本端电流参考相量与当前端等效t接点的正序阻抗的乘积。
21.进一步的，所述根据两端等效t接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿，具体为：若两端的保护启动时刻同步，则故障电流相量也同步，同时，两端数据推导出的等效t接点的电压参考相量相等；若两端的保护启动时刻不同步，则故障电流相量也不同步，由两端数据推导出的等效t接点的电压参考相量不相等，其相位差即为两端故障电流相量的同步误差，根据该相位差对对端的故障电流相量进行校正，实现两端故障电流相量的相角同步。
22.根据本发明的第二个方面，提供了一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步系统，包括：
23.数据获取单元，其用于获取被保护馈线内部各个t接负荷分支的有功及无功功率，并构建被保护馈线t型等效模型；
24.启动时刻确定单元，其用于故障发生时，被保护馈线两端保护装置分别以各自的测量电流满足保护启动判据的时刻作为启动时刻，并以该时刻为参考计算各端的故障电流相量；
25.电压及电流相量计算单元，其用于基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量；
26.同步误差补偿模块，其用于根据两端的综合参考相量和所述馈线t型等效模型，分别获得各端等效t接点的电压参考相量；根据两端等效t接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿，实现两端故障电流相量的相角同步。
27.根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法。
28.根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法。
29.以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
30.(1)本发明提供了一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法及系统，所述方案利用两端保护装置的测量数据实现差动保护的数据同步，无需外部gnss授时信号和保护专用的对称信道；可适用于复用配电网scada系统(supervisory control and data acquisition系统，即数据采集与监视控制系统)现有通信网络的配电网馈线差动保护，经济性高，易于实现；
31.(2)本发明所述方案利用故障前特定时刻的综合参考相量计算馈线等效t接点电压参考相量，并根据两端的相位差对故障电流相量进行同步校正，不受故障检测算法灵敏度以及t接负荷分支的影响，应用场景更广泛。
32.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
33.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
34.图1为本发明实施例中所述的含t接负荷馈线配置差动保护示意图；
35.图2为本发明实施例中所述的含t接负荷馈线故障时两端电流波形示意图；
36.图3为本发明实施例中所述的含t接负荷馈线等值模型示意图；
37.图4为本发明实施例中所述的t接负荷阻抗星角逆变换示意图；
38.图5为本发明实施例中所述的化简后馈线t型等效模型示意图；
39.图6为本发明实施例中所述的含t接负荷馈线故障时两端电流及电压波形示意图；
40.图7为本发明实施例中所述的配电网馈线仿真模型示意图；
41.图8为本发明实施例中所述的适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法的整体流程图。
具体实施方式
42.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
43.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
44.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.基于背景技术的描述，以图1所示的含t接负荷馈线为例描述现有馈线差动保护数据自同步方法的局限性。
46.故障时刻自同步法以保护装置的启动时刻作为同步参考。当被保护馈线mn内部发生故障时，两端保护装置rm和rn测量到的相电流会发生突变。由于配电网馈线长度较短且故障电磁波的传播速度接近光速，因此可近似认为两端保护装置rm和rn能够无延时地检测到故障信号，rm和rn以各自启动时刻(故障检测时刻)为参考时刻计算保护相关相量，即可实现两端数据的同步计算。
47.然而，上述故障自同步方法中的启动时刻并非真正的故障发生时刻，实际上保护装置的启动延时是不可避免的。目前数字式继电保护装置中常用的相电流突变量启动判据如下所示：
48.||i(k)-i(k-n)|-|i(k-n)-i(k-2n)||≥k
sin
49.式中，i(k)表示第k个采样点的相电流采样值，n为一个工频周期内的采样点数，ks为启动门槛系数，in为额定电流。
50.由该判据可知，保护启动的延时取决于故障后相电流幅值的变化速度。发生区内故障时，由于系统电源提供的短路电流较大，系统侧保护装置rm能够快速启动；负荷侧故障电流相对较小，若故障点距离负荷侧较远或含有较大的过渡电阻，负荷侧保护装置rn的启动延时较长。当rn的启动延时较大时，两端启动时刻相差较大，故障时刻自同步法将出现较大的同步误差。
51.图2为一个在图1所示的配电网馈线中负荷侧(n侧)启动延时较长时的故障电流仿真波形图。图中t
d.m
和t
d.n
分别表示rm和rn的启动时刻。
52.从图2中可以看出，由于故障瞬间系统侧(m侧)的电流波形发生了较大突变，电流突变量迅速超过启动门槛，rm能够快速启动；n侧电流突变不明显，电流突变量在故障后的
短时间内无法达到启动门槛，rn启动延时较长。此时t
d.m
和t
d.n
之间的时差约3.9ms(毫秒)，若采用故障时刻自同步法，将存在约70.2
°
的同步误差，这会严重影响电流差动保护的可靠性。
53.基于故障前特定时刻电流波形特征的数据自同步方法认为正常运行时两端负荷电流为参考方向相反的同一电流，波形关于零轴近似对称。该类方法只能用于不含有t接负荷的馈线。对于内部含有t接负荷分支的馈线，由于t接负荷的分流作用，两端的负荷电流波形不再关于零轴对称。以过零点同步法为例，该方法以故障发生前两端电流波形的过零时刻作为同步参考。从图2中可以看出，对于含t接负荷的馈线，两端故障前的电流波形并不对称，过零点的时刻相差很大。因此，基于故障前特定时刻电流波形特征的数据自同步方法无法适用于含有t接负荷的馈线。
54.基于上述问题，本发明提出一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方案，所述方案的总体思路如下：
55.本发明首先采集各t接负荷的功率数据，并根据阻抗星角逆变换推导出被保护馈线的t型等效模型；当故障发生后，各端保护装置以启动时刻作为计算本端故障电流相量的起始时刻，再利用各端启动时刻前40ms的电压、电流采样数据计算电压、电流参考相量；然后，分别利用两端的综合参考相量推导等效t接点的电压参考相量；最后，根据两端推导出的等效t接点电压参考相量的相位差对故障电流相量进行校正，以消除启动时刻不同步对故障电流相量计算造成的误差，实现差动保护的数据同步。
56.实施例一:
57.本实施例的目的是提供一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法。
58.一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，包括：
59.获取被保护馈线内部各个t接负荷分支的有功及无功功率，并构建被保护馈线t型等效模型；
60.故障发生时，被保护馈线两端保护装置分别以各自的测量电流满足保护启动判据的时刻作为启动时刻，并以该时刻为参考计算各端的故障电流相量；
61.基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量；
62.根据两端的综合参考相量和所述馈线t型等效模型，分别获得各端等效t接点的电压参考相量；
63.根据两端等效t接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿。
64.为了便于理解，以下结合附图对本实施例所述方案进行详细说明，所述方案具体包括如下步骤：
65.步骤1：两端的保护装置分别实时采集本端的三相电压、电流。
66.步骤2：保护装置获取被保护馈线内部各个t接负荷的功率数据。
67.步骤3：根据各个t接负荷的功率数据和阻抗星角逆变换推导出被保护馈线的t型等效模型。
68.具体的，推导出被保护馈线的t型等效模型的过程为：
69.对于每个t接负荷，根据其有功功率(p
tl
)、无功功率(q
tl
)和线路额定电压(un)计算其等效阻抗，具体如下：
[0070][0071]
对于含有n个t接负荷分支的馈线，其电路等值模型如图3所示。其中，z
t1
…ztn
为各个t接负荷等效阻抗，z
t1t2
…zt(n-1)tn
为没两个相邻t接分支之间的线路正序阻抗；z
mt1
为母线m到第1个t接分支的线路正序阻抗，z
ntn
为母线n到第n个t接分支的线路正序阻抗；和分别为两端的电压、电流参考相量，其计算过程见后续步骤6。
[0072]
通过阻抗的星角逆变换可将两个相邻的t接负荷分支阻抗化简为一个t接分支，以图3中前两个t接负荷分支为例，该化简步骤如图4所示。
[0073]
其中，z
t1t2.l
、z
t1t2.r
和z
t1t2.c
的计算过程如下：
[0074][0075]
其中，.l表示left(左)，.r表示right(右)，.c表示centre(中)。
[0076]
经过多次星角逆变换，可将含有n个t接负荷分支的馈线简化为仅含有一个t接支路的等效模型，如图5所示。其中，z
mt.eq
和z
nt.eq
分别为母线m和母线n到等效t接点的线路正序阻抗，z
tl.eq
为等效t接支路阻抗，其中，.eq表示等效的。
[0077]
步骤4：监测保护装置处的三相电流是否满足启动判据，并将满足启动判据的时刻定义为参考时刻td。
[0078]
在本实施例中，以相电流突变量作为检测故障是否发生的启动判据。
[0079]
具体的，两侧保护装置分别以各自测量电流满足相电流突变量启动判据的时刻为起始时刻计算电流相量，启动判据如下：
[0080]
||i(k)-i(k-n)|-|i(k-n)-i(k-2n)||≥k
sin
[0081]
式中，i(k)表示第k个采样点的相电流采样值，n为一个工频周期内的采样点数，ks为启动门槛系数，in为额定电流。
[0082]
步骤5：被保护线路两端的保护装置分别以各自的启动时刻为起始时刻，计算本端故障电流相量。
[0083]
需要说明的是，该方法中以启动时刻为起始时刻计算故障电流相量是为了简化整体流程，在某些故障条件下两端保护装置的启动时间相差较大，需在后续步骤对该其进行同步校正。
[0084]
步骤6：两端保护装置分别以各自的启动时刻前特定时刻的电压、电流采样值计算本端的电压、电流综合参考相量。
[0085]
具体地，选取启动时刻前特定时刻的采样值计算参考相量的过程为：
[0086]
为保证计算精度，可以采用全周傅里叶算法计算相量。为避免故障后暂态过程的影响，必须保证相量计算的数据窗完全位于故障发生之前。考虑到保护启动判据的最大检测延时不会超过一个周波以及全周傅里叶算法的数据窗长度，本发明中两端保护装置以各自启动时刻向前40ms作为计算本端电压、电流参考相量的始点。以图2中所示的典型故障为例，综合参考相量数据窗的选取如图6所示。全周傅里叶算法计算相量的公式如下：
[0087][0088][0089][0090][0091]
式中，x
real
和x
imag
分别代表电压或电流相量的实部与虚部，θ
x
和x
mag
分别代表电压或电流相量的相角与幅值，n表示一个周波内的采样点个数，x(n)表示第n个电压或电流采样点的采样值。
[0092]
步骤7：两端保护装置相互传送本端故障电流相量及综合参考相量，该步骤为步骤8中的计算做准备。
[0093]
步骤8：分别由两端的综合参考相量和馈线t等效模型推导等效t接点的电压参考相量。
[0094]
具体地，由两端数据推导等效t接点电压参考相量的过程如下：
[0095][0096][0097]
步骤9：根据两端推导的等效t接点电压参考相量的相位差对差动保护保护判据中的故障电流相量进行同步校正。
[0098]
具体地，对故障电流相量进行同步校正的原理为：
[0099]
两端的故障电流相量是根据各自的保护启动时刻为基准计算出的，可能存在不同步，而参考相量是根据各自启动时刻前特定时间为基准计算出的。因此，若两端的故障电流相量不同步则两端的参考相量也不同步，且不同步程度(同步误差)相同。步骤8中的和为分别由两端数据计算出的同一相量。忽略测量误差及模型误差，两端数据同步时和的相角应相等，若不相等则说明两端数据不同步且同步误差与二者的相位差相关，需要根据该相位差对故障电流相量进行同步校正。
[0100]
两端推导的等效t接点电压参考相量的相位差计算过程如下：
[0101][0102]
不失一般性，以基础的带制动特性的电流差动保护判据为例，在同步校正前的判据如下：
[0103]
[0104]
式中，和分别为两端的故障电流相量，k
rel
为差动保护制动系数。
[0105]
通过本方法同步校正后的电流差动保护判据如下：
[0106][0107]
其中，上标j表示虚部单位，e为自然常数。当e为底数j(或者-j)为指数时即为旋转因子。
[0108]
由于基于保护启动时刻计算的故障电流相量的同步误差与两端推导出的t接点电压参考相量之间的相位差相等，因此通过该方法校正后可保证在差动保护判据中两端数据的同步比较。
[0109]
为了验证本实施例所述方案的有效性，以下给出了相应的验证示例：
[0110]
利用pscad/emtdc仿真软件搭建含t接负荷分支的配电网馈线，对本发明提出的适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法进行验证：
[0111]
1)仿真模型
[0112]
仿真模型结构如图7所示。该模型中系统电源的额定电压为10kv；母线1与母线2之间的馈线长度为8km，单位长度的线路参数如表1所示；馈线末端均的负荷容量为(1.8+j0.88)mva，dg为最大功率2mw的逆变型电源；馈线内部的t接负荷tl1、tl2和tl3与母线1的距离分别为2km、4km和7km，功率因数为0.9；保护装置r1、r2部署在该馈线两侧，默认采样频率为10khz，启动判据中的灵敏度系数ks取0.1。
[0113]
表1线路参数
[0114][0115][0116]
2)仿真验证
[0117]
a)本实施例所提同步方法在不同t接负荷接入时的有效性
[0118]
由于所提出的数据自同步方法采用故障前的数据计算综合参考相量，仅需考虑正常运行时的电压、电流波形，在原理上不受故障类型、故障位置、故障初相角、过渡电阻等因素的影响，因此在仿真验证时重点研究内部t接负荷不同时所提方案的有效性。选取t接负荷接入的数量、位置和容量不同时的11个典型案例进行仿真验证，这些案例中t接负荷的容量如表2所示。
[0119]
表2不同故障案例中t接负荷的容量
[0120][0121][0122]
由于传统的故障检测式自同步方法主要在过渡电阻较高的时候存在较大的同步误差，因此在馈线中点f点设置了一系列含100ω过渡电阻的单相接地故障，所提方法在不同案例中的仿真结果如表3所示。
[0123]
表3不同故障案例中所提方法的仿真结果
[0124][0125][0126]
由仿真结果可以看出，当被保护馈线内部t接负荷的数量、位置和容量不同时，正常运行时的电压、电流存在较明显的差异，因此在不同故障案例中本方法的电压、电流参考相量也相差较大。但最后的计算结果显示，所提方法在不同情况下的同步误差均很小，最大误差仅为5.972μs，对应的相位角不足0.108
°
，足以满足电流差动保护对数据同步的需求。
[0127]
b)保护装置采样频率对所提同步方法的影响
[0128]
为验证采样频率对所提方法的影响，将保护装置的采样频率降低为1khz后再次设
置上述典型故障案例。此时，仿真结果与表3几乎完全相同。这是由于本方法在利用故障发生前的数据计算参考相量，因此不受故障暂态分量的影响。忽略噪声、谐波等因素，正常运行时的电压、电流中仅含有工频分量，因此保护装置的采样频率只需满足香农采样定理即可保证所提方法的同步精度。
[0129]
c)噪声对所提同步方法的影响
[0130]
保护装置的测量电流中会因电磁干扰而存在一定的噪声，因此正常运行的测量电压、电流也并非标准的正弦量。为研究噪声对所提方法的影响，在11个典型案例中分别叠加不同信噪比(signal to noise ratio,snr)的高斯白噪声，然后按本发明所提方法计算同步误差，结果如表4所示。由于噪声的生成是随机的，因此对每个故障各叠加10次相同snr的噪声，表4中记录的数据均为10次计算结果中同步误差最大的一次。
[0131]
表4不同程度噪声下所提方法的同步误差
[0132][0133][0134]
由表4可以看出，噪声会对增加本发明所提方法的同步误差且噪声越大误差越大。但由于本发明采用全周傅里叶算法计算参考相量，具有较强的滤波能力，即便在20db的强噪声环境下，最大同步误差也低于70μs，对应的相角误差仅为1.26
°
，足以满足馈线电流差动保护的需求。相比之下，现有的其他自同步方法在20db的强噪声环境下必须要与预先对采样数据进行滤波才能使用。
[0135]
由以上仿真结果可知，本发明提出的适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法可解决基于故障前电流波形特征的数据自同步方法无法适用于含t接负荷馈线的不
足，且不受故障检测算法的影响。仿真结果表明，该方法在理想条件下的同步精度可达微秒级，即使在强噪声环境下最大同步误差依然能够满足差动保护的需求。另外，所提方法对保护装置采样频率的要求较低。
[0136]
本实施例考虑到配电网馈线中存在t接负荷分支的特点，提出了一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，先根据t接负荷分支的功率数据推导被保护馈线的t型等效模型，再先利用两端保护装置的启动时刻为基准计算故障电流相量，然后利用各端启动时刻前40ms的电压、电流采样数据计算综合参考相量，并分别由两端的综合参考相量推导等效t接点的电压参考相量，最后根据两端t节点电压参考相量的相位差对故障电流相量进行同步校正，以实现两端相量的同步比较。
[0137]
pscad仿真结果表明，本发明提出的数据同步方法可适用于含有不同t接负荷的配电网馈线，不受t接负荷数量、位置和容量的影响，对保护装置采样率的需求较低且抗噪声能力强，在各种故障场景下均具备较高的同步精度。另外，该发明提出的适用于含t接负荷馈线的差动保护数据同步方法仅利用馈线两端的电压、电流测量信息，无需在各个保护安装处加装gnss信号接收器，也不需要保护专用信道，可大大降低在配电网馈线中应用电流差动保护的成本。
[0138]
实施例二：
[0139]
本实施例的目的是提供一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步系统。
[0140]
一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步系统，包括：
[0141]
数据获取单元，其用于获取被保护馈线内部各个t接负荷分支的有功及无功功率，并构建被保护馈线t型等效模型；
[0142]
启动时刻确定单元，其用于故障发生时，被保护馈线两端保护装置分别以各自的测量电流满足保护启动判据的时刻作为启动时刻，并以该时刻为参考计算各端的故障电流相量；
[0143]
电压及电流相量计算单元，其用于基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量；
[0144]
同步误差补偿模块，其用于根据两端的综合参考相量和所述馈线t型等效模型，分别获得各端等效t接点的电压参考相量；根据两端等效t接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿，实现两端故障电流相量的相角同步。
[0145]
进一步的，本实施例所述系统与实施例一中所述方法相对应，其技术细节在实施例一中已经进行了详细说明，故此处不再赘述。
[0146]
在更多实施例中，还提供：
[0147]
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例一中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
[0148]
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元cpu，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器dsp、专用集成电路asic，现成可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0149]
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存
储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
[0150]
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例一中所述的方法。
[0151]
实施例一中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
[0152]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开的范围。
[0153]
上述实施例提供的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法及系统可以实现，具有广阔的应用前景。
[0154]
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，其特征在于，包括：获取被保护馈线内部各个t接负荷分支的有功及无功功率，并构建被保护馈线t型等效模型；故障发生时，被保护馈线两端保护装置分别以各自的测量电流满足保护启动判据的时刻作为启动时刻，并以该时刻为参考计算各端的故障电流相量；基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量；根据两端的综合参考相量和所述馈线t型等效模型，分别获得各端等效t接点的电压参考相量；根据两端等效t接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿。2.如权利要求1所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，其特征在于，所述被保护馈线的t型等效模型的构建具体为：基于被保护馈线两端的保护装置获取馈线内部各个t接负荷分支的有功及无功功率，根据线路额定电压和功率数据计算出各个t接负荷分支的等效阻抗，然后根据所述等效阻抗的星角逆变换计算出被保护馈线的t型等效模型。3.如权利要求1所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，其特征在于，所述故障发生的判断由被保护馈线两端的保护装置以三相电流突变量作为检测被保护馈线故障是否发生的启动判据。4.如权利要求1所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，其特征在于，所述基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量，具体为：基于保护启动判据的最大检测延时不超过一个周波以及全周傅里叶算法的数据窗长度，选取计算电压及电流参考相量的始点，以使电压及电流参考相量计算的数据窗完全位于故障发生之前。5.如权利要求1所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，其特征在于，所述被保护馈线两端的保护装置相互传送各自端的故障电流相量和综合参考相量的计算值给对方。6.如权利要求1所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，其特征在于，所述根据两端的综合参考相量和所述馈线t型等效模型，分别获得各端等效t接点的电压参考相量，具体为：对于任一端的保护装置，等效t接点的电压参考相量等于当前端电压参考相量减去本端电流参考相量与当前端等效t接点的正序阻抗的乘积。7.如权利要求1所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法，其特征在于，所述根据两端等效t接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿，具体为：若两端的保护启动时刻同步，则故障电流相量也同步，同时，两端数据推导出的等效t接点的电压参考相量相等；若两端的保护启动时刻不同步，则故障电流相量也不同步，由两端数据推导出的等效t接点的电压参考相量不相等，其相位差即为两端故障电流相量的同步误差，根据该相位差对对端的故障电流相量进行校正，实现两端故障电流相量的相角同步。8.一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步系统，其特征在于，包括：数据获取单元，其用于获取被保护馈线内部各个t接负荷分支的有功及无功功率，并构建被保护馈线t型等效模型；
启动时刻确定单元，其用于故障发生时，被保护馈线两端保护装置分别以各自的测量电流满足保护启动判据的时刻作为启动时刻，并以该时刻为参考计算各端的故障电流相量；电压及电流相量计算单元，其用于基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量；同步误差补偿模块，其用于根据两端的综合参考相量和所述馈线t型等效模型，分别获得各端等效t接点的电压参考相量；根据两端等效t接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿，实现两端故障电流相量的相角同步。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的一种适用于含t接负荷馈线的差动保护数据自同步方法。

技术总结
本发明提出了一种适用于含T接负荷馈线的差动保护数据自同步方法及系统，包括：获取被保护馈线内部各个T接负荷分支的有功及无功功率，并构建被保护馈线T型等效模型；故障发生时，被保护馈线两端保护装置分别以各自的测量电流满足保护启动判据的时刻作为启动时刻，并以该时刻为参考计算各端的故障电流相量；基于馈线两端保护装置启动时刻前预设时间段内的电压及电流采样数据，分别计算各端的电压及电流综合参考相量；根据两端的综合参考相量和所述馈线T型等效模型，分别获得各端等效T接点的电压参考相量；根据两端等效T接点的电压参考相量的相位差对故障电流相量进行补偿。相量的相位差对故障电流相量进行补偿。相量的相位差对故障电流相量进行补偿。


技术研发人员：杨晶晶 晋飞 邹贵彬 周成瀚 王飞飞 于凯 黄学增 冯树辉 张阳 孙华忠 谢委彤
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/25