[發明專利]電流差動保護有效

申請號：	201310526508.0	申請日：	2013-10-31
公開（公告）號：	CN103795143B	公開（公告）日：	2017-10-27
發明（設計）人：	潘艷;W.J.普雷默拉尼	申請（專利權）人：	通用電氣公司
主分類號：	H02J13/00	分類號：	H02J13/00;H02H3/26;G01R31/00;G01R31/02;H04J3/06
代理公司：	中國專利代理(香港)有限公司72001	代理人：	易皎鶴,湯春龍
地址：	美國***	國省代碼：	暫無信息
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摘要：
搜索關鍵詞：	電流差動保護
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【說明書】：

技術領域

系統的實施例大體上涉及電力系統并且更具體地涉及用于該電力系統的保護系統。

背景技術

如果多個位置處的電力系統數字測量同步，則可以更高效且準確地執行許多電力系統監測、保護和控制功能。大體上，因為難以準確地使物理上分開很大距離的采樣時鐘同步，這樣的測量只是稍微同步。使遠程位置處的采樣時鐘同步的數字通信的常規使用具有受到消息傳遞時間中的不確定性限制的準確性。特別地，數字通信可以在一對位置之間的不同方向上具有不同的延遲，其在時鐘同步中導致誤差。

除對于多終端傳輸線路是重要的外，時鐘同步在例如電力繼電器、確定事件序列、經濟電力調度的許多其他應用以及需要時鐘同步的任何其他情形中是重要的。使用地理定位系統（GPS）是一個解決方案，然而，它需要額外的硬件并且使成本增加。各種位置處的各種終端之間的通信是另一個解決方案；然而，通信中的主要挑戰由時鐘翻轉引起。大體上，使用的時鐘具有有限數量的位來節省通信線帶寬，其對時鐘可以測量的最大時間施加限制。因為時鐘對最大時間有限制，它導致獨立的時鐘翻轉，其使得多終端時鐘覆蓋達到穩定但非同步的狀態（其中時鐘最終沿整個時鐘范圍分散）。

由于這些和其他原因，需要有改進的差動保護系統。

發明內容

根據本發明的實施例，呈現用于多終端電力線的電流差動保護系統。該電流差動保護系統包括用于感測本地終端處的電流的電流傳感器、用于使該本地終端和遠程終端時間同步的控制器以及用于如果差動電流超過閾值則檢測多終端電力線中的故障的故障檢測模塊。該控制器包括時間測量交換模塊，用于與遠程終端交換時間戳數據。該控制器還包括用于向時間測量交換模塊提供本地時間測量的上范圍時鐘，和用于對本地終端處的電流編索引的下范圍時鐘。該上范圍時鐘的第一時期是下范圍時鐘的第二時期的N倍，其中N是多終端系統中終端的數量。控制器進一步包括：時鐘偏移計算模塊，用于基于來自遠程終端和本地終端的時間戳數據來確定平均時間偏移；和相位-頻率鎖定環，用于基于該平均時間偏移確定對于上范圍時鐘和下范圍時鐘的相位和頻率信號。

根據本發明的另一個實施例，呈現保護多終端電力線的方法。該方法包括感測本地終端處的電流并且與遠程終端交換時間戳數據。該方法進一步包括使用上范圍時鐘用于提供本地時間測量并且使用下范圍時鐘用于對本地終端處的電流編索引，其中上范圍時鐘的第一時期是下范圍時鐘的第二時期的N倍，其中N是多終端系統中終端的數量。該方法還包括基于來自遠程終端和本地終端的時間戳數據確定平均時間偏移、基于該平均時間偏移確定對于上范圍時鐘和下范圍時鐘的相位和頻率信號以及如果差動電流超過閾值則檢測多終端電力線中的故障。

提供一種電流差動保護系統，用于多終端電力線，其包括：

電流傳感器，用于感測本地終端處的電流；

控制器，用于使所述本地終端和遠程終端時間同步，所述控制器包括：

時間測量交換模塊，用于與遠程終端交換時間戳數據；

上范圍時鐘，用于向所述時間測量交換模塊提供本地時間測量；

下范圍時鐘，用于對所述本地終端處的電流編索引，其中所述上范圍時鐘的第一時期是所述下范圍時鐘的第二時期的N倍，其中N是所述多終端系統中終端的數量；

時鐘偏移計算模塊，用于基于來自遠程終端和所述本地終端的時間戳數據來確定平均時間偏移；

相位-頻率鎖定環，用于基于所述平均時間偏移確定對于所述上范圍時鐘和所述下范圍時鐘的相位和頻率信號；以及

故障檢測模塊，用于如果差動電流超過閾值則檢測所述多終端電力線中的故障。

優選的，所述時鐘偏移計算模塊配置成通過對所述本地終端與所述遠程終端中的每個之間的通信時間延遲求平均而確定所述平均時間偏移。

優選的，所述時間測量交換模塊配置成交換時間戳數據，其包括在所述本地終端處的消息發送和消息接收時間以及在遠程終端處的消息發送和消息接收時間。

優選的，所述時鐘偏移計算模塊配置成基于在所述遠程終端處的消息發送和消息接收時間的和與在所述本地終端處的消息發送和消息接收時間的和的減法而確定所述本地終端與所述遠程終端中的每個之間的通信時間延遲。