專利名稱：由單向傳輸時(shí)延變化判斷差動(dòng)保護(hù)路由改變的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)據(jù)通道同步方法的線路縱聯(lián)差動(dòng) 保護(hù)根據(jù)傳輸時(shí)延的變化，判斷雙向路由改變的方法。
背景技術(shù)：
(1)單向傳輸時(shí)延的測(cè)試方法現(xiàn)場(chǎng)通信電路單向傳輸時(shí)延都采用環(huán)回測(cè)試，即在測(cè)試遠(yuǎn)端將信號(hào)環(huán)回至近端， 儀表發(fā)送信號(hào)經(jīng)電路環(huán)回，根據(jù)儀表的發(fā)送和接收時(shí)鐘得出雙向時(shí)延，測(cè)試結(jié)果的一半即 為單向時(shí)延。理論上可在現(xiàn)場(chǎng)電路兩端各配置一精確的時(shí)鐘源，兩時(shí)鐘源要求完全同步，一端 向?qū)Χ税l(fā)送帶有時(shí)間標(biāo)簽的報(bào)文，對(duì)端將收到報(bào)文的時(shí)間與對(duì)端時(shí)間的差值即為單向時(shí) 延。此方法理論上可行，但測(cè)試成本昂貴，并不實(shí)用。因此，確少準(zhǔn)確、實(shí)用、可行的現(xiàn)場(chǎng)單向傳輸時(shí)延的測(cè)試方法。(2)線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)同步原理及其缺陷目前光纖差動(dòng)電流保護(hù)廣泛應(yīng)用，其構(gòu)成如圖1所示。光纖差動(dòng)電流保護(hù)系統(tǒng)的 繼保信號(hào)利用通信通道傳輸兩側(cè)保護(hù)信息。利用通信通道互傳被保護(hù)線路兩側(cè)電流瞬時(shí)值 數(shù)據(jù)，保護(hù)設(shè)備根據(jù)本側(cè)和對(duì)側(cè)的電流計(jì)算差動(dòng)電流和制動(dòng)電流，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果判別區(qū) 內(nèi)故障或區(qū)外故障。兩臺(tái)保護(hù)設(shè)備分別為主機(jī)和從機(jī)，用于保護(hù)采樣的同步。目前，實(shí)用的線路差動(dòng)保護(hù)采用的同步方法有采樣時(shí)刻調(diào)整法、采樣數(shù)據(jù)修正法 和時(shí)鐘校正法，統(tǒng)稱為基于數(shù)據(jù)通道的同步方法，特點(diǎn)是都要求通道雙向延時(shí)相等。典型的 采樣時(shí)刻調(diào)整法分兩步先測(cè)通道延時(shí)再根據(jù)通道延時(shí)，由從機(jī)測(cè)定兩側(cè)裝置采樣時(shí)刻的 誤差，從而調(diào)整從機(jī)的采樣脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)采樣同步。通道時(shí)延測(cè)試如圖2所示設(shè)一側(cè)裝置為 主機(jī)，另一側(cè)為從機(jī)。從機(jī)上電就向主機(jī)發(fā)送一幀測(cè)定通道延時(shí)的報(bào)文，同時(shí)以本側(cè)裝置的 相對(duì)時(shí)鐘為基準(zhǔn)，記錄報(bào)文發(fā)送時(shí)刻tss ；主機(jī)收到該報(bào)文后，以本側(cè)裝置的相對(duì)時(shí)鐘為基 準(zhǔn)，記錄本側(cè)收到報(bào)文的時(shí)刻，等到下一個(gè)定時(shí)發(fā)送時(shí)刻tms，向從機(jī)回復(fù)一幀通道延時(shí)測(cè)試 報(bào)文，同時(shí)將本側(cè)收到延時(shí)測(cè)試報(bào)文和回復(fù)測(cè)試報(bào)文的時(shí)間差tms_t 作為報(bào)文內(nèi)容；從機(jī) 在‘時(shí)刻收到主機(jī)的通道延時(shí)測(cè)試回應(yīng)報(bào)文，并得到tms_t 。根據(jù)以下公式計(jì)算得到通道 延時(shí)Td 上式對(duì)于得到通道延時(shí)的前提條件是通道收、發(fā)雙向延時(shí)相等。兩臺(tái)保護(hù)裝置的 時(shí)刻差異對(duì)通道延時(shí)的測(cè)試結(jié)果沒(méi)有影響。通道延時(shí)測(cè)定后，假設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)通道延時(shí)Td是固定不變的。采樣同步如圖3 所示主機(jī)以裝置內(nèi)部時(shí)鐘為基準(zhǔn)，按固定間隔Tsm進(jìn)行采樣，同時(shí)向從機(jī)發(fā)送電流報(bào)文。從 機(jī)收到主機(jī)發(fā)送的電流報(bào)文，根據(jù)通道延時(shí)可以得到主機(jī)在什么時(shí)刻采樣，同時(shí)根據(jù)本側(cè)電流采樣時(shí)刻，得到兩側(cè)裝置采樣時(shí)刻的誤差A(yù)TS。此時(shí)從機(jī)采樣時(shí)刻超前于主機(jī)采樣時(shí) 刻ATS，從機(jī)調(diào)整下一個(gè)采樣間隔Tss>Tsm，使得ATs 0。當(dāng)ATS< €時(shí)，可以認(rèn)為兩 側(cè)裝置實(shí)現(xiàn)了同步采樣。在以上算法中認(rèn)為雙向通道時(shí)延是完全一致的，并在短時(shí)間內(nèi)默認(rèn)時(shí)延是固定不 變的，因此保護(hù)裝置將雙向時(shí)延之和的一半作為單向通道時(shí)延。當(dāng)單向通道發(fā)生改變后，總 時(shí)延發(fā)生變化，該算法仍將總時(shí)延的一半作為單向時(shí)延。因此，單向通道發(fā)生改變后，將對(duì) 同步采樣產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響到差動(dòng)電流的計(jì)算，顯示錯(cuò)誤的差流值，嚴(yán)重時(shí)刻將引起保護(hù) 裝置誤動(dòng)。(3)總結(jié)由于缺少異地單向時(shí)延的測(cè)試方法，因此廣泛使用的線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置缺少 路由變化的有效判斷方法和解決措施。線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)具有選相能力和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰?，不受系統(tǒng)振蕩、非全相運(yùn)行的 影響，可以反映各種類型的故障，是理想的線路主保護(hù)。目前光纖差動(dòng)電流保護(hù)廣泛應(yīng)用。 保護(hù)設(shè)備根據(jù)本側(cè)和對(duì)側(cè)的電流計(jì)算差動(dòng)電流和制動(dòng)電流，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果判別區(qū)內(nèi)故障 或區(qū)外故障。因此，傳輸線路兩側(cè)信息的通道是保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，具有安全性、可 靠性和實(shí)時(shí)性等苛刻要求。目前線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)廣泛應(yīng)用，但缺少通道路由變化的判斷方法和調(diào)整措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種算法，通過(guò)對(duì)線路兩端的保護(hù)裝置的時(shí)延進(jìn)行計(jì)算，得 出單向時(shí)延，從而判斷收發(fā)路由改變，觸發(fā)裝置進(jìn)行重新采樣同步調(diào)整。本發(fā)明提出了一種由單向傳輸時(shí)延變化判斷差動(dòng)保護(hù)路由改變的方法，包括以下 步驟首先配置雙向路由一致，采用通道時(shí)延測(cè)試方法測(cè)試雙向時(shí)延之和，具體流程為 從機(jī)上電向主機(jī)發(fā)送一幀測(cè)定通道延時(shí)的報(bào)文，同時(shí)以本側(cè)裝置的相對(duì)時(shí)鐘為基準(zhǔn)，記錄 報(bào)文發(fā)送時(shí)刻tss ；主機(jī)收到該報(bào)文后，以本側(cè)裝置的相對(duì)時(shí)鐘為基準(zhǔn)，記錄本側(cè)收到報(bào)文 的時(shí)刻，等到下一個(gè)定時(shí)發(fā)送時(shí)刻tms，向從機(jī)回復(fù)一幀通道延時(shí)測(cè)試報(bào)文，同時(shí)將本側(cè)收到 延時(shí)測(cè)試報(bào)文和回復(fù)測(cè)試報(bào)文的時(shí)間差、-1 作為報(bào)文內(nèi)容；從機(jī)在、時(shí)刻收到主機(jī)的 通道延時(shí)測(cè)試回應(yīng)報(bào)文，并得到、_t ，根據(jù)以下公式計(jì)算得到通道延時(shí)Td，由于雙向路由 一致，因此單向時(shí)延為雙向時(shí)延之和的一半，以此作為該發(fā)明的起始條件 然后，主機(jī)和從機(jī)分別在報(bào)文中增加本地報(bào)文發(fā)送時(shí)刻，并在本地記錄收到對(duì)端 報(bào)文的時(shí)刻，同時(shí)計(jì)算并保存兩個(gè)時(shí)刻之間的差值，以主機(jī)向從機(jī)發(fā)送信號(hào)方向?yàn)槔?，具體 步驟為(1)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送帶有時(shí)間標(biāo)記Tmtl的報(bào)文，Tmtl以主機(jī)時(shí)間為基準(zhǔn)，(2)從機(jī)記錄接收到含Tmtl報(bào)文的時(shí)間Tsrl，Tsrl以從機(jī)的時(shí)間為基準(zhǔn)，(3)計(jì)算并保存 ATmsl = Tsrl-Tmtl,(4)主機(jī)在下一報(bào)文發(fā)送時(shí)刻，向從機(jī)發(fā)送帶有時(shí)間Tmt2的報(bào)文，Tmtl以主機(jī)時(shí) 間為基準(zhǔn)，
(5)從機(jī)記錄接收到含Tmt2報(bào)文的時(shí)間Tsr2，Tsr2以從機(jī)的時(shí)間為基準(zhǔn)，(6)計(jì)算并保存 ATms2 = Tsr2_Tmt2，(7)計(jì)算并保存 ATms2_ATmsl ；按步驟(1)-(7)的算法不斷重復(fù)，計(jì)算并保存ATmS(n)-ATmS(n-l)，得出時(shí)間曲 線，對(duì)曲線進(jìn)行分析，得出時(shí)刻變化的異常點(diǎn)，可判斷時(shí)間變化，具體操作如下記錄分析相 鄰ATms的變化，S卩ATmS(n)-ATmS(n-l)，當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收的單向路由沒(méi)有發(fā)生改變 時(shí)，該結(jié)果應(yīng)為0 ；當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收的單向路由發(fā)生改變時(shí)該結(jié)果不為0，若差值為正 值，說(shuō)明通道路由變長(zhǎng)，傳輸時(shí)延變大；若差值為負(fù)值，說(shuō)明路由變短，傳輸時(shí)延變小，最后 根據(jù)時(shí)間變化值確定單向路由的傳輸時(shí)間。本發(fā)明的有益效果是使用本發(fā)明的方法判斷雙向路由的改變不需添加硬件設(shè) 備，只需對(duì)軟件進(jìn)行部分修改，即可解決差動(dòng)保護(hù)裝置“保持雙向時(shí)延一致”的苛刻要求，使 差動(dòng)保護(hù)保護(hù)的應(yīng)用更為廣泛。另外該發(fā)明也可應(yīng)用于對(duì)傳輸時(shí)延變化敏感的業(yè)務(wù)中，如PMU等。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是光纖差動(dòng)電流保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；圖2示出了通道延時(shí)測(cè)量；圖3示出了同步采樣；圖4示出了單向傳輸時(shí)延變化計(jì)算示意圖；圖5示出了主機(jī)和從機(jī)報(bào)文發(fā)送時(shí)刻差值的計(jì)算流程圖。
具體實(shí)施例方式主機(jī)發(fā)從機(jī)接收的線路時(shí)延計(jì)算如圖4所示，主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收的單向傳輸時(shí)延 變化的計(jì)算步驟如下(1)首先配置雙向路由一致，并按照?qǐng)D2通道時(shí)延測(cè)試方法測(cè)試雙向時(shí)延之和。由 于雙向路由一致，因此單向時(shí)延為雙向時(shí)延之和的一半。以此作為該發(fā)明的起始條件。(2)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送帶有時(shí)間標(biāo)記(Tmtl)的報(bào)文，Tmtl以主機(jī)時(shí)間為基準(zhǔn)。(3)從機(jī)記錄接收到含Tmtl報(bào)文的時(shí)間Tsrl，Tsrl以從機(jī)的時(shí)間為基準(zhǔn)。(4)計(jì)算并保存 ATmsl = Tsrl-Tmtl。(5)主機(jī)在下一報(bào)文發(fā)送時(shí)刻，向從機(jī)發(fā)送帶有時(shí)間Tmt2的報(bào)文，Tmtl以主機(jī)時(shí) 間為基準(zhǔn)。(6)從機(jī)記錄接收到含Tmt2報(bào)文的時(shí)間Tsr2，Tsr2以從機(jī)的時(shí)間為基準(zhǔn)。(7)計(jì)算并保存 ATms2 = Tsr2_Tmt2。(8)計(jì)算并保存 ATms2_ATmsl.(9)以此不斷重復(fù)，計(jì)算并保存A Tms (n) - A Tms (n_l)。記錄分析相鄰A Tms的變化，即A Tms (n) - A Tms (n_l)。當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收的 單向路由沒(méi)有發(fā)生改變時(shí)，該結(jié)果應(yīng)為0 ；當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收的單向路由發(fā)生改變時(shí)該 結(jié)果不為0.若差值為正值，說(shuō)明通道路由變長(zhǎng)，傳輸時(shí)延變大；若差值為負(fù)值，說(shuō)明路由變短，傳輸時(shí)延變小。算例舉例假設(shè)保護(hù)裝置每1ms發(fā)送報(bào)文，傳輸通道雙向通道一致，單向傳輸時(shí)延為4ms.保 護(hù)裝置建立采樣同步后主機(jī)時(shí)間為1時(shí)1分1秒000毫秒，從機(jī)時(shí)間為1時(shí)1分1秒100毫秒。通道無(wú)變化，從機(jī)發(fā)送含時(shí)間1時(shí)1分1秒000毫秒的報(bào)文，從機(jī)于1時(shí)1分1秒 500毫秒收到報(bào)文。從機(jī)計(jì)算時(shí)間差值為104毫秒。第二時(shí)刻，通道無(wú)變化，從機(jī)發(fā)送含時(shí)間1時(shí)1分1秒001毫秒的報(bào)文，從機(jī)于1 時(shí)1分1秒105毫秒收到報(bào)文。從機(jī)計(jì)算時(shí)間差值為104毫秒。第一、第二時(shí)刻的時(shí)間差值相同，ATI = 0毫秒。第三時(shí)刻，通道無(wú)變化，從機(jī)發(fā)送含時(shí)間1時(shí)1分1秒002毫秒的報(bào)文，從機(jī)于1 時(shí)1分1秒106毫秒收到報(bào)文。從機(jī)計(jì)算時(shí)間差值為104毫秒。第二、第三時(shí)刻的時(shí)間差值相同，AT2 = 0毫秒。第四時(shí)刻，通道時(shí)延變?yōu)?ms，從機(jī)發(fā)送含時(shí)間1時(shí)1分1秒003毫秒的報(bào)文，從機(jī) 于1時(shí)1分1秒110毫秒收到報(bào)文。從機(jī)計(jì)算時(shí)間差值為107毫秒。第三、第四時(shí)刻的時(shí)間差值不同，AT3 = 3毫秒。從而判斷主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收的通道時(shí)延發(fā)生變化，且通道時(shí)延增加3毫秒。第五時(shí)刻，通道時(shí)延仍為7ms，從機(jī)發(fā)送含時(shí)間1時(shí)1分1秒004毫秒的報(bào)文，從機(jī) 于1時(shí)1分1秒111毫秒收到報(bào)文。從機(jī)計(jì)算時(shí)間差值為107毫秒。第四、第五時(shí)刻的時(shí)間差值相同，AT3 = 0毫秒。此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)在不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見(jiàn)的。示例性的實(shí)施例僅僅 是例證性的，而不是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
一種由單向傳輸時(shí)延變化判斷差動(dòng)保護(hù)路由改變的方法，包括以下步驟首先配置雙向路由一致，采用通道時(shí)延測(cè)試方法測(cè)試雙向時(shí)延之和，具體流程為從機(jī)上電向主機(jī)發(fā)送一幀測(cè)定通道延時(shí)的報(bào)文，同時(shí)以本側(cè)裝置的相對(duì)時(shí)鐘為基準(zhǔn)，記錄報(bào)文發(fā)送時(shí)刻tss；主機(jī)收到該報(bào)文后，以本側(cè)裝置的相對(duì)時(shí)鐘為基準(zhǔn)，記錄本側(cè)收到報(bào)文的時(shí)刻，等到下一個(gè)定時(shí)發(fā)送時(shí)刻tms，向從機(jī)回復(fù)一幀通道延時(shí)測(cè)試報(bào)文，同時(shí)將本側(cè)收到延時(shí)測(cè)試報(bào)文和回復(fù)測(cè)試報(bào)文的時(shí)間差tms-tmr作為報(bào)文內(nèi)容；從機(jī)在tsr時(shí)刻收到主機(jī)的通道延時(shí)測(cè)試回應(yīng)報(bào)文，并得到tms-tmr，根據(jù)以下公式計(jì)算得到通道延時(shí)Td，由于雙向路由一致，因此單向時(shí)延為雙向時(shí)延之和的一半，以此作為該發(fā)明的起始條件 <mrow><msub> <mi>T</mi> <mi>d</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>t</mi><mi>sr</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>t</mi><mi>ss</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>t</mi><mi>ms</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>t</mi><mi>mr</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mn>2</mn></mfrac> </mrow>然后，主機(jī)和從機(jī)分別在報(bào)文中增加本地報(bào)文發(fā)送時(shí)刻，并在本地記錄收到對(duì)端報(bào)文的時(shí)刻，同時(shí)計(jì)算并保存兩個(gè)時(shí)刻之間的差值，以主機(jī)向從機(jī)發(fā)送信號(hào)方向?yàn)槔?，具體步驟為(1)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送帶有時(shí)間標(biāo)記Tmt1的報(bào)文，Tmt1以主機(jī)時(shí)間為基準(zhǔn)，(2)從機(jī)記錄接收到含Tmt1報(bào)文的時(shí)間Tsr1，Tsr1以從機(jī)的時(shí)間為基準(zhǔn)，(3)計(jì)算并保存ΔTms1＝Tsr1-Tmt1，(4)主機(jī)在下一報(bào)文發(fā)送時(shí)刻，向從機(jī)發(fā)送帶有時(shí)間Tmt2的報(bào)文，Tmt1以主機(jī)時(shí)間為基準(zhǔn)，(5)從機(jī)記錄接收到含Tmt2報(bào)文的時(shí)間Tsr2，Tsr2以從機(jī)的時(shí)間為基準(zhǔn)，(6)計(jì)算并保存ΔTms2＝Tsr2-Tmt2，(7)計(jì)算并保存ΔTms2-ΔTms1；按步驟(1)-(7)的算法不斷重復(fù)，計(jì)算并保存ΔTms(n)-ΔTms(n-1)，得出時(shí)間曲線，對(duì)曲線進(jìn)行分析，得出時(shí)刻變化的異常點(diǎn)，可判斷時(shí)間變化，具體操作如下記錄分析相鄰ΔTms的變化，即ΔTms(n)-ΔTms(n-1)，當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收的單向路由沒(méi)有發(fā)生改變時(shí)，該結(jié)果應(yīng)為0；當(dāng)主機(jī)發(fā)送從機(jī)接收的單向路由發(fā)生改變時(shí)該結(jié)果不為0，若差值為正值，說(shuō)明通道路由變長(zhǎng)，傳輸時(shí)延變大；若差值為負(fù)值，說(shuō)明路由變短，傳輸時(shí)延變小，最后根據(jù)時(shí)間變化值確定單向路由的傳輸時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由單向傳輸時(shí)延變化判斷差動(dòng)保護(hù)路由改變的方法，通過(guò)對(duì)線路兩端的保護(hù)裝置的時(shí)延進(jìn)行計(jì)算，得出單向時(shí)延，從而判斷收發(fā)路由改變，觸發(fā)裝置進(jìn)行重新采樣同步調(diào)整，使用本發(fā)明的方法判斷雙向路由的改變不需添加硬件設(shè)備，只需對(duì)軟件進(jìn)行部分修改，即可解決差動(dòng)保護(hù)裝置“保持雙向時(shí)延一致”的苛刻要求，使差動(dòng)保護(hù)的應(yīng)用更為廣泛。
文檔編號(hào)H04L7/00GK101877676SQ201010213870
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者丁慧霞, 伍小波, 劉革, 盧錕, 張穎, 滕玲 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院;四川省電力公司通信自動(dòng)化中心