[發(fā)明專利]線路差動(dòng)保護(hù)的時(shí)鐘同步

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310327708.3
• 申請(qǐng)日: 2013-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN103812630A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D.德尊格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ABB研究有限公司
• 主分類號(hào): H04L7/00
• 分類號(hào): H04L7/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;湯春龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及兩個(gè)地理上分隔的固定時(shí)鐘、具體來說是輸電線兩端的時(shí)鐘之間的時(shí)間同步的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

輸電線是任何配電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，因?yàn)樗鼈兲峁┰诎l(fā)電與消費(fèi)者之間傳遞電力的通路。輸電線為了可靠操作而緊密地互連。經(jīng)濟(jì)和環(huán)境要求引起輸電線的操作接近其操作極限。任何故障將級(jí)聯(lián)為全系統(tǒng)擾動(dòng)，從而引起接近其極限進(jìn)行操作的密切互連系統(tǒng)的廣泛斷電。因此，建立傳輸保護(hù)系統(tǒng)以識(shí)別故障。傳輸線保護(hù)的主要任務(wù)在于可靠地檢測(cè)損害系統(tǒng)安全性的故障。

對(duì)于輸電線的差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，傳輸線兩端的保護(hù)裝置測(cè)量諸如電流之類的電力線量的表示，并且比較兩端的所測(cè)量的量。在正常無故障條件下，該量在兩端是相同的。偏離測(cè)量指示傳輸線上的故障，并且觸發(fā)保護(hù)動(dòng)作、例如斷開斷路器。所布置的差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的先決條件是兩端上的測(cè)量裝置的精確同步。

為了同步，將分布式保護(hù)裝置時(shí)鐘調(diào)準(zhǔn)（align）到某種主時(shí)鐘。為了這樣做，公共時(shí)鐘源例如通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送同步信號(hào)。分布式保護(hù)裝置的各時(shí)鐘接收同步信號(hào)，并且相應(yīng)地執(zhí)行必要調(diào)整。一般來說，同步信號(hào)經(jīng)由直接或間接衛(wèi)星通信從全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星時(shí)鐘發(fā)送，或者經(jīng)由保護(hù)裝置連接到的通信網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)主時(shí)鐘發(fā)送。

但是，與主時(shí)鐘的同步可能既不是始終可靠的也不是節(jié)省成本的。基于GPS的同步信號(hào)的接收可能是費(fèi)用大并且甚至是不可靠的，因?yàn)榕c衛(wèi)星的通信可能例如被無線電干擾或者削弱信號(hào)傳播的惡劣氣候條件中斷。另外，基于網(wǎng)絡(luò)的同步假定時(shí)鐘之間的通信延遲是對(duì)稱的、即在兩個(gè)方向相等，該假設(shè)一般沒有得到保證。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是增加輸電線的保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，具體來說是改進(jìn)這種系統(tǒng)的時(shí)鐘同步。

這個(gè)目的通過按照獨(dú)立權(quán)利要求的用于使位于電力線的相對(duì)端的時(shí)鐘同步的方法和布置來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例通過從屬專利權(quán)利要求是顯而易見的，其中權(quán)利要求從屬性將不是被理解為排除其它有意義權(quán)利要求組合。

按照本發(fā)明，分別位于AC電力線的第一和第二端的第一和第二時(shí)鐘按照例如電流的振蕩電力線量q來調(diào)準(zhǔn)，其中最初使兩個(gè)時(shí)鐘同步為處于電力線量q的頻率周期之內(nèi)。為了使時(shí)鐘同步，振蕩電力線量q的諸如波形之類的第一表示通過測(cè)量電力線的第一端的電力線量來產(chǎn)生。具體來說，量q可采用振蕩周期之內(nèi)的充分?jǐn)?shù)量的樣本q(t1)來測(cè)量或記錄，使得振蕩量被正確表示，并且可與不同的時(shí)間點(diǎn)或空間點(diǎn)上的其它測(cè)量進(jìn)行比較。與第一表示的值或多個(gè)值同樣重要的是它被記錄或測(cè)量的時(shí)間，因此，所取樣本通過位于AC電力線的第一端的第一時(shí)鐘來加時(shí)間戳。這實(shí)際上允許保持跟蹤第一時(shí)鐘的定時(shí)。

為了同步，還需要來自電力線的第二端的相同振蕩電力線量q的測(cè)量。因此，在電力線的第二端測(cè)量振蕩電力線量的第二表示。為了能夠進(jìn)行時(shí)鐘與電力線量之間的相關(guān)，第二表示通過第二時(shí)鐘來加時(shí)間戳。

在另一步驟中，可將第一和第二表示發(fā)送給電力線兩端的一個(gè)或兩個(gè)或者任何其它公共位置，以用于比較第一和第二表示。可通過調(diào)準(zhǔn)表示并且使用相應(yīng)時(shí)間戳確定第一與第二時(shí)鐘之間的時(shí)鐘偏移，來執(zhí)行比較。換言之，假定時(shí)鐘偏移對(duì)應(yīng)于時(shí)間間隔，表示之一必須移位該時(shí)間間隔以便匹配或重疊振蕩性質(zhì)的另一表示。

最終，執(zhí)行調(diào)整以減少所確定時(shí)鐘偏移，其中第一和第二時(shí)鐘的一個(gè)或兩個(gè)基于比較和所計(jì)算偏移來設(shè)置或重置。

在本發(fā)明的優(yōu)選變體中，第一表示或者其副本經(jīng)由通信鏈路傳送或發(fā)送給電力線的第二端，并且僅將第二時(shí)鐘調(diào)整所確定時(shí)鐘偏移。這樣，該方法可容易并且快速地執(zhí)行，這是因?yàn)橹恍枰l(fā)送一個(gè)消息并且只需要調(diào)整一個(gè)時(shí)鐘。

在本發(fā)明的有利實(shí)施例中，通過計(jì)算第一表示的零交叉的第一時(shí)鐘時(shí)間戳t1與第二表示的零交叉的第二時(shí)鐘時(shí)間戳t2之間的差，來確定時(shí)鐘偏移。但是，還可通過計(jì)算涉及整個(gè)波形的兩個(gè)表示之間的相關(guān)函數(shù)，來確定時(shí)鐘偏移。這種方式更加復(fù)雜，但是也更加可靠，因此對(duì)有噪測(cè)量更加健壯。

但是，在一些情況下，因線路充電電流效應(yīng)、特別是對(duì)于輕負(fù)載條件期間的長(zhǎng)線路而可能存在電力線的第一端與第二端的振蕩電力線量q之間的顯著相位差。這種固有的時(shí)鐘同步無關(guān)相位差需要被補(bǔ)償以便于實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘同步，其包括計(jì)算相位差并且通過加入或減去與所計(jì)算相位差對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲來調(diào)整先前確定的時(shí)鐘偏移。

無論如何，執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的先決條件是輸電線的初始無故障操作。因此，至關(guān)重要的是在可執(zhí)行該方法以及最終的時(shí)鐘調(diào)準(zhǔn)之前使線路差動(dòng)保護(hù)功能發(fā)信號(hào)通知電力線的無故障操作。但是，如果操作不是無故障的，則時(shí)鐘調(diào)整不可繼續(xù)進(jìn)行，直到恢復(fù)和發(fā)信號(hào)通知無故障操作為止。