CN114400626A - 一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法及*** - Google Patents

Abstract

一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法及***，包括对输电线主线路接入双光纤通道与5G通道以及与通道对应的纵联保护装置；监测双光纤通道与5G通道，并判断双光纤通道是否正常运行，如果双光纤通道中的至少一条通道运行正常，则输电线路由光纤纵联差动保护作为主保护，并根据通讯和授时的情况执行对应的5G保护；如果双光纤通道均未正常运行，则不执行光纤纵联差动保护并判断5G通道的通讯是否正常，如果5G通道的通讯异常，则不执行光纤纵联差动保护、5G纵联差动保护、5G纵联距离保护；如果5G通道的通讯正常，则判断5G通道授时是否正常，并根据授时的情况执行对应的5G保护。本发明可大大增加继电保护装置的可靠性。

Description

一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法及***

技术领域

本发明属于线路继电保护领域，更具体地，涉及一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法及***。

背景技术

随着风电、光伏等新能源的大量应用，电网规模不断扩大、结构日趋复杂，特高压交直流间耦合日益紧密，大量电力电子设备的不断应用使得电网对故障的承受能力日渐降低，继电保护的性能要求也愈发严苛。当电网拓扑结构复杂或需要多级配合时，现有电力通信技术已逐渐无法满足电力***的发展需求，存在通信信道故障定位困难，且长距离通信可靠性不足等问题，因此必须研究适用于继电保护领域的新型电力信息交互通信技术。

目前，电力信息通信技术主要有微波通信、载波通信、光纤传输和无线通信等。微波通信存在易受干扰、稳定性差以及传输容量偏小等无法克服的缺陷。载波通信也存在设备易老化、故障率偏高，线路接口繁杂、桥路较多、衰耗大、抗干扰能力差等问题。

光纤通道的传输媒介是OPGW和ADSS架空光缆，光纤通信抗干扰能力强、信息传输容量大且传输质量高，具有优良的通信特性，已逐步成为中高压电力***主流的通信方式。但是，光纤网络建设困难，成本高。电网覆盖面积广、电力工程技术多样化、电力***建设周期长，光纤网络作为依附于电网的次生网络，其建设也非常困难，成本高昂。并且，目前配电网的光纤网络建设处于严重滞后状态，导致配电网自动化程度不足，严重影响供电可靠性。在超高吊车、冰灾等情况下可能损坏严重，影响纵联保护的投入。

无线通信主要应用于配电网，其主流通信方案为基于TD-LTE技术的230 MHz电力无线专网和4G电力无线专网。与光纤网络相比，电力无线专网的建设成本较低，维护方便，但基于无线技术的本质特性，电力无线专网也存在一些不足之处，如：频段和带宽受限、时延较长、安全性不足、可靠性低。

国际电信联盟将第5代移动通信技术(5G通信)，具有短延时、大容量、高带宽等特点，本发明运用在继电保护领域，为提高电力***信息通信的实时性和可靠性，降低电力信息通信的成本，提供了现实可行的方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法及***，提高长距离通信可靠性，满足电力***需求。

本发明采用如下的技术方案。

一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，包括以下步骤：

步骤1，对输电线主线路接入双光纤通道与5G通道以及与通道对应的纵联保护装置；

步骤2，监测双光纤通道与5G通道，并判断双光纤通道是否正常运行，如果双光纤通道中的至少一条通道运行正常，则输电线路由光纤纵联差动保护作为主保护，执行光纤纵联差动保护，由光纤纵联差动保护控制断路器跳闸，并进入步骤3，如果双光纤通道均未正常运行，则不执行光纤纵联差动保护并进入步骤4；

步骤3，判断5G通道的通讯和授时是否正常，并根据通讯和授时的情况执行对应的5G保护；

步骤4，判断5G通道的通讯是否正常，如果5G通道的通讯异常，则不执行光纤纵联差动保护、5G纵联差动保护、5G纵联距离保护；如果5G通道的通讯正常，则执行步骤5；

步骤5，判断5G通道授时是否正常，并根据授时的情况执行对应的5G保护。

步骤1中所述与双光纤通道对应的纵联保护为光纤纵联差动保护；与5G通道对应的纵联保护为5G纵联差动保护和5G纵联距离保护。

光纤纵联差动保护采用采样值差动；5G纵联差动保护采用向量差动。

步骤3中包括：

5G保护执行情况1：如果5G通道的通讯和授时均正常，则在光纤纵联差动保护作为主保护的同时执行5G纵联差动保护和5G纵联距离保护，发送5G纵联差动保护和5G纵联距离保护动作报文，但5G纵联差动保护和5G纵联距离保护不控制断路器跳闸；

5G保护执行情况2：如果5G通道的通讯正常但授时异常，则在光纤纵联差动保护作为主保护的同时执行5G纵联距离保护，发送5G纵联距离保护动作报文，但5G纵联距离保护不控制断路器跳闸；不执行5G纵联差动保护；

5G保护执行情况3：如果5G通道的通讯和授时均异常，则不启用5G纵联差动保护和5G纵联距离保护；

判断双光纤通道是否故障的方法如下：

在双光纤通道运行时，如其中任一光纤通道连续30ms收不到数据，或1s 内累积丢帧或误码超过20帧，则该光纤通道停止运行，并判断该光纤通道故障。

判断5G通道通讯异常的判据为：线路两端的纵联保护装置连续30ms收不到数据，或1s内累积丢帧或误码超过20帧。

判断5G通道授时异常的判据为：

5G通道运行且通讯正常时，如果5G通道延时大于15ms，则判断5G通道授时异常。

步骤5具体包括：

如果5G通道的授时正常，则由5G纵联差动保护担任主保护，执行5G纵联差动保护，由5G纵联差动保护控制断路器跳闸，同时执行5G纵联距离保护，发送5G纵联距离保护动作报文，但5G纵联距离保护不控制断路器跳闸；

如果5G通道的授时异常，则由5G纵联距离保护担任主保护，执行5G纵联距离保护，由5G纵联距离保护控制断路器跳闸；不执行5G纵联差动保护。

5G纵联差动保护和5G纵联距离保护动作报文记录的内容包括5G纵联差动保护和5G纵联距离保护的执行时间、输电线主线路的故障电流、输电线主线路的故障相别。

基于通道切换的输电线路三重主保护实现***，包括故障判别模块、通道选择模块、存储模块：

故障判别模块用于判别光纤通道和5G通道是否异常；

通道选择模块用于切换光纤通道或者5G通道作为线路主保护；

存储模块用于存储5G纵联差动保护和5G纵联距离保护的执行时间、输电线主线路的故障电流、输电线主线路的故障相别。本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明实现了在光纤通道异常导致光纤纵联差动保护停止时，不失去主保护，切换5G纵联差动保护或5G纵联距离保护作为主保护，极大的提高了继电保护的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法的流程图；

图2是本发明的一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法的5G保护***示意图，

附图中M、N表示线路两端，CB表示断路器，TA表示电流互感器，CPE表示前置5G信号接收设备。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，本方法因为涉及三种主保护共存，所以共涉及六种运行方式。总体逻辑关系如图1所示，保护接入***的示意图如图2，在被保护线路两端接入保护装置，具体地，靠近线路末端的一侧依次设置断路器CB和电流互感器TA，断路器CB和电流互感器TA连接差动保护装置，差动保护装置前置5G信号接收设备，本发明的保护实现方法具体包括以下步骤：

步骤1，对输电线主线路接入双光纤通道与5G通道以及与通道对应的纵联保护装置；

与双光纤通道对应的纵联保护为光纤纵联差动保护；与5G通道对应的纵联保护为5G纵联差动保护以及5G纵联距离保护，其中光纤纵联差动保护采用采样值差动，5G纵联差动保护采用向量差动。这样选择的原因，主要考虑本技术应用时的经济性。采用采样值差动时传输的数据量较大，如果对5G纵联差动保护采用采样值差动，势必增加日常流量交互，造成5G纵联差动保护失去经济性，而向量差动，因传输的是向量，传输的数据量较采样值小，故5G纵联差动保护采用向量差动。

同时，二者在光纤通道和5G通道完好时，可实现逻辑补充。

采样值差动和向量差动均为成熟技术，但采样值差动在谐波分量大时，有可能误动作。而向量差动采用傅氏滤波计算的向量值天然比采样值差动具备优势，所以，在保护启动后30ms内，利用向量差动是否动作作为采样值差动的开放条件，可有效防止因谐波导致的采样值差动误动作。

步骤2，实时监测步骤1中的双光纤通道与5G通道，并判断双光纤通道是否正常运行，如果双光纤通道中的至少一条通道运行正常，则输电线路由光纤纵联差动保护作为主保护，执行光纤纵联差动保护，由光纤纵联差动保护控制断路器跳闸，并进入步骤3，如果双光纤通道均未正常运行，则不执行光纤纵联差动保护并进入步骤4；

步骤3，判断5G通道的通讯和授时是否正常，并根据通讯和授时的情况执行对应的5G保护；

具体地，

如果5G通道的通讯和授时均正常，则在光纤纵联差动保护作为主保护的同时执行5G纵联差动保护和5G纵联距离保护，发送5G纵联差动保护和5G纵联距离保护动作报文，但5G纵联差动保护和5G纵联距离保护不控制断路器跳闸；

如果5G通道的通讯正常但授时异常，则在光纤纵联差动保护作为主保护的同时执行5G纵联距离保护，发送5G纵联距离保护动作报文，但5G纵联距离保护不控制断路器跳闸；不执行5G纵联差动保护；

如果5G通道的通讯和授时均异常，则不启用5G纵联差动保护和5G纵联距离保护；

步骤4，判断5G通道的通讯是否正常，如果5G通道的通讯异常，则不执行光纤纵联差动保护、5G纵联差动保护、5G纵联距离保护，即退出所有主保护；如果5G通道的通讯正常，则执行步骤5；

步骤5，判断5G通道的授时是否正常，如果5G通道的授时正常，则由5G 纵联差动保护担任主保护，执行5G纵联差动保护，由5G纵联差动保护控制断路器跳闸，同时执行5G纵联距离保护，发送5G纵联距离保护动作报文，但5G 纵联距离保护不控制断路器跳闸；如果5G通道的授时异常，则由5G纵联距离保护担任主保护，执行5G纵联距离保护，由5G纵联距离保护控制断路器跳闸；不执行5G纵联差动保护。

判断双光纤通道是否故障的方法如下：

在双光纤通道运行时，如其中任一光纤通道连续30ms收不到数据，或1s 内累积丢帧或误码超过20帧，则该光纤通道停止运行，并判断该光纤通道故障，通道故障退出运行，是指此时不再使用该通道的数据参与运算，但通道检测逻辑还在运行，会时刻检测通道是否恢复；

判断5G通道通讯是否异常的方法如下：

5G通道运行时，如果线路两端的纵联保护装置连续30ms收不到数据，或 5G通道1s内累积丢帧或误码超过20帧，则5G通道停止运行，并判断5G通道通讯异常；

判断5G通道授时是否异常的方法如下：

5G通道运行且通讯正常时，如果5G通道延时大于15ms，则判断5G通道授时异常；

5G纵联差动保护和5G纵联距离保护动作报文记录的内容包括5G纵联差动保护和5G纵联距离保护的执行时间、输电线主线路的故障电流、输电线主线路的故障相别。

本发明还提供有一种用于实现上述基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法的***，包括数据采集与分析模块、故障判别模块、5G授时判别模块、通道选择模块，

故障判别模块用于判别光纤通道和5G通道是否异常；

通道选择模块用于切换光纤通道或者5G通道作为线路主保护；

存储模块用于存储5G纵联差动保护和5G纵联距离保护的执行时间、输电线主线路的故障电流、输电线主线路的故障相别。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，对输电线主线路接入双光纤通道与5G通道以及与通道对应的纵联保护装置；

步骤2，监测双光纤通道与5G通道，并判断双光纤通道是否正常运行，如果双光纤通道中的至少一条通道运行正常，则输电线路由光纤纵联差动保护作为主保护，执行光纤纵联差动保护，由光纤纵联差动保护控制断路器跳闸，并进入步骤3，如果双光纤通道均未正常运行，则不执行光纤纵联差动保护并进入步骤4；

步骤3，判断5G通道的通讯和授时是否正常，并根据通讯和授时的情况执行对应的5G保护；

步骤4，判断5G通道的通讯是否正常，如果5G通道的通讯异常，则不执行光纤纵联差动保护、5G纵联差动保护、5G纵联距离保护；如果5G通道的通讯正常，则执行步骤5；

步骤5，判断5G通道授时是否正常，并根据授时的情况执行对应的5G保护。

2.根据权利要求1所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于：

步骤1中与双光纤通道对应的纵联保护为光纤纵联差动保护；与5G通道对应的纵联保护为5G纵联差动保护和5G纵联距离保护。

3.根据权利要求2所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于：

光纤纵联差动保护采用采样值差动；5G纵联差动保护采用向量差动。

4.根据权利要求1所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于：

步骤3中包括：

5G保护执行情况1：如果5G通道的通讯和授时均正常，则在光纤纵联差动保护作为主保护的同时执行5G纵联差动保护和5G纵联距离保护，发送5G纵联差动保护和5G纵联距离保护动作报文，但5G纵联差动保护和5G纵联距离保护不控制断路器跳闸；

5G保护执行情况2：如果5G通道的通讯正常但授时异常，则在光纤纵联差动保护作为主保护的同时执行5G纵联距离保护，发送5G纵联距离保护动作报文，但5G纵联距离保护不控制断路器跳闸；不执行5G纵联差动保护；

5G保护执行情况3：如果5G通道的通讯和授时均异常，则不启用5G纵联差动保护和5G纵联距离保护。

5.根据权利要求1所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于：

判断双光纤通道是否故障的方法如下：

在双光纤通道运行时，如其中任一光纤通道连续30ms收不到数据，或1s内累积丢帧或误码超过20帧，则该光纤通道停止运行，并判断该光纤通道故障。

6.根据权利要求4所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于

所述判断5G通道通讯异常的判据为：线路两端的纵联保护装置连续30ms收不到数据，或1s内累积丢帧或误码超过20帧。

7.根据权利要求4所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于

所述判断5G通道授时异常的判据为：

5G通道运行且通讯正常时，如果5G通道延时大于15ms，则判断5G通道授时异常。

8.根据权利要求1或7所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于：

步骤5具体包括：

如果5G通道的授时正常，则由5G纵联差动保护担任主保护，执行5G纵联差动保护，由5G纵联差动保护控制断路器跳闸，同时执行5G纵联距离保护，发送5G纵联距离保护动作报文，但5G纵联距离保护不控制断路器跳闸；

如果5G通道的授时异常，则由5G纵联距离保护担任主保护，执行5G纵联距离保护，由5G纵联距离保护控制断路器跳闸；不执行5G纵联差动保护。

9.根据权利要求8所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法，其特征在于：

5G纵联差动保护和5G纵联距离保护动作报文记录的内容包括5G纵联差动保护和5G纵联距离保护的执行时间、输电线主线路的故障电流、输电线主线路的故障相别。

10.用于实现权利要求1至9中任一项中所述的基于通道切换的输电线路三重主保护实现方法的基于通道切换的输电线路三重主保护实现***，其特征在于，

包括故障判别模块、通道选择模块、存储模块，

故障判别模块用于判别光纤通道和5G通道是否异常；

通道选择模块用于切换光纤通道或者5G通道作为线路主保护；

存储模块用于存储5G纵联差动保护和5G纵联距离保护的执行时间、输电线主线路的故障电流、输电线主线路的故障相别。

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