[發(fā)明專利]基于IEEE1588的適應(yīng)繼電保護(hù)應(yīng)用的合并單元同步對(duì)時(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210542961.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN103036635A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于同偉;張武洋;張寶善;金世鑫;盧巖;吳興林;王天;馮柳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院;東北電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): H04J3/06
• 分類號(hào): H04J3/06;H04L7/00
• 代理公司: 遼寧沈陽國興專利代理有限公司 21100
• 代理人: 何學(xué)軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輸變電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能變電站中基于IEEE1588對(duì)時(shí)方式的適應(yīng)繼電保護(hù)應(yīng)用的合并單元同步對(duì)時(shí)方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)等環(huán)節(jié)構(gòu)成的一個(gè)整體，在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。智能電網(wǎng)技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)低碳電力的基礎(chǔ)和前提，近年來在很多國家得到快速發(fā)展。我國提出建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。變電站作為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著電壓轉(zhuǎn)換和電能二次分配的任務(wù)。智能變電站是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的核心內(nèi)容之一，是重要的組成部分，也是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽能等能源接入電網(wǎng)的重要支撐，在技術(shù)上和功能上能夠地滿足智能電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的要求。

傳統(tǒng)變電站電壓、電流等電氣量信息的同步采樣在保護(hù)裝置中完成，保護(hù)裝置的不同數(shù)據(jù)通道之間的采樣同步采集是通過發(fā)送的采樣保持脈沖實(shí)現(xiàn)，不依賴外部同步對(duì)時(shí)信號(hào)，不需要統(tǒng)一的時(shí)鐘源。與傳統(tǒng)變電站不同，智能變電站內(nèi)所有智能電子設(shè)備（Intelligential?Electrical?Device,IED）必須保證相互之間同步，并與外部同步信號(hào)源同步。一旦丟失外部同步信號(hào)或設(shè)備對(duì)時(shí)發(fā)生異常，將導(dǎo)致全站保護(hù)閉鎖，退出運(yùn)行，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。合并單元作為電子式互感器與保護(hù)裝置接口的重要組成部分，其主要功能是將采集到的同一時(shí)刻的三相電壓、電流數(shù)據(jù)匯總按照一定的格式輸出給二次保護(hù)控制設(shè)備進(jìn)行信息處理和操作，因此各IED的時(shí)鐘同步實(shí)際上就是合并單元的時(shí)鐘同步。

目前，變電站內(nèi)常用的時(shí)鐘同步方式有脈沖對(duì)時(shí)、IRIG-B碼對(duì)時(shí)、簡單網(wǎng)絡(luò)同步對(duì)時(shí)（SNTP）和精確網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘（IEEE1588）等。IEC61850標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)變電站的不同應(yīng)用，對(duì)變電站內(nèi)IED提出了不同等級(jí)的同步精度要求，最高等級(jí)精度要求達(dá)到1μs。IEEE1588精確時(shí)鐘協(xié)議(PTP)作為應(yīng)用于工業(yè)控制和測(cè)量領(lǐng)域的時(shí)鐘協(xié)議，通過軟硬件相結(jié)合的方式，采用在物理層硬件打時(shí)標(biāo)的方式，可以使其同步精度達(dá)到亞微秒級(jí)。能夠滿足變電站所有設(shè)備的同步精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

目前IEEE1588的應(yīng)用在智能變電站的建設(shè)中還處于試點(diǎn)階段，由于工程現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)了交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)1588報(bào)文時(shí)突然錯(cuò)誤的設(shè)定駐留時(shí)間的問題，導(dǎo)致這種高精度的網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)技術(shù)的應(yīng)用受到阻礙。發(fā)生上述情況時(shí)合并單元（Merge?Unit，MU）時(shí)間發(fā)生跳變，輸出的序號(hào)不連續(xù)，從而繼電保護(hù)裝置閉鎖退出運(yùn)行。從對(duì)時(shí)系統(tǒng)的技術(shù)要求，當(dāng)然無論是主時(shí)鐘還是交換機(jī)都不應(yīng)該出現(xiàn)任何理由的時(shí)間跳變。授時(shí)設(shè)備如果具備了能夠躲過這類異常的功能，就提高了同步的可靠性。基于這種想法，本發(fā)明提出了一種系統(tǒng)性的解決方案，使合并單元智能的判別出這類異常，輸出特性保證繼電保護(hù)運(yùn)行的連續(xù)性和可靠性。

本發(fā)明基于合并單元晶振頻率不能突變的假設(shè)，將自身時(shí)鐘與授時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行比對(duì)，時(shí)間差超出設(shè)定范圍則丟棄該對(duì)時(shí)報(bào)文。在這個(gè)基本原理的基礎(chǔ)上，充分考慮設(shè)備的守時(shí)性能及例如主時(shí)鐘跳變、合并單元重新啟動(dòng)等異常情況形成了一種基于IEEE1588的適應(yīng)繼電保護(hù)應(yīng)用的合并單元同步對(duì)時(shí)方法。這種方法經(jīng)過充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，能夠在保證繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)上躲過各類時(shí)鐘系統(tǒng)的短時(shí)異常。

本發(fā)明總體原則：

1?、合并單元在同步狀態(tài)中不能跳號(hào)，保護(hù)不閉鎖。

2?、主時(shí)鐘的整秒準(zhǔn)時(shí)沿不能跳變，秒以下的時(shí)間偏差調(diào)整可以采用每個(gè)對(duì)時(shí)周期500ns的步長。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

基于IEEE1588的適應(yīng)繼電保護(hù)應(yīng)用的合并單元同步對(duì)時(shí)方法，合并單元在三種對(duì)時(shí)狀態(tài)間切換：失步狀態(tài)，同步跟隨狀態(tài)，同步守時(shí)狀態(tài)；

（1）?“失步狀態(tài)”到“同步跟隨狀態(tài)”的切換條件為：連續(xù)N1(N1∈[2,60])個(gè)對(duì)時(shí)周期，授時(shí)源時(shí)間均勻性誤差小于T1(T1∈[2,4])us，此時(shí)合并單元拉序號(hào)；連續(xù)N2(N2∈[60,120])個(gè)對(duì)時(shí)周期，授時(shí)源時(shí)間均勻性誤差小于T1(T1∈[2,4])us；

（2）“同步跟隨狀態(tài)”到“同步守時(shí)狀態(tài)”的切換條件為：與授時(shí)源絕對(duì)時(shí)間誤差大于T2(T2∈[5,125])us（1次錯(cuò)誤對(duì)時(shí)），啟動(dòng)守時(shí)計(jì)時(shí)器；

（3）“同步守時(shí)狀態(tài)”到“失步狀態(tài)”的切換條件有2個(gè)：守時(shí)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)大于等于T3(T3=5,60)min；連續(xù)N3(N3∈[2,60])幀報(bào)文與合并單元絕對(duì)時(shí)間差大于T2(T2∈[5,125])us且時(shí)間均勻性小于T1(T1∈[2,4])us；