2010.34(17) 电力系统自动化 护的可靠性。具体做法为：将各段保护延时定值相 解决通信回路延时问题。但在装置硬件水平不能满 应增加一段延时（延时时间=数据丢失时间+保护 足数据处理速度需求时，可采用增加预留缓冲区的 计算数据窗长度)，无须退出保护，或仅闭锁速动段， 定时调度法。由于基于波形拟合和二次采样的采样 保留长延时的后备段，待无效数据全部移出计算数 数据处理方法对少量无效采样数据造成的影响有天 据窗后再恢复保护正常逻辑功能。 然免疫力，并可最大限度地继承传统保护中成熟的 拟合修补无效数据可采用基于三阶样条插值法 保护算法，值得推广应用。本文提出的采样数据无 的损失采样数据处理方法。仿真研究表明，在以 效时的保护动作策略，从根本上解决了数字化保护 4kHz的采样率对正弦波sin采样后获得的若干 在采样数据受扰情况下的动作速度问题。 周期原始数据中，用此方法对任意单点数据进行拟 参考文献 合时，拟合结果相对误差小于2.4×105，对连续 8点数据的拟合结果相对误差小于1.0×103，满足 [1]IEC 6185092 Communication ncworks and systems in 一般保护计算的精度需求。 substations:Part 92 specific communication ser vice mapping (SCSM),sampled values over ISO/IEC 8802 3 link.2003. 当保护装置已采用了基于波形拟合和二次采样 [2]IEC 600448 Instrument transformer:Part 8 electronic 的采样数据处理方法时，由于其对无效数据不敏感， current transformer.2002. 在无效采样点较少的情况下，保护不需采取额外处 [3引钱可弭，李常青.电力系统微机保护算法综合性能研究.电力自 理措施，保护逻辑可正常执行。 动化设备，2005.25(5)：4345. 采用上述方案后，可使保护装置在系统故障时， QIA N Kemi.LI Changqing.Synthetic performance com parison of algorithms for microprocessor based protections.Electric 数据采集传输部分受扰严重情况下，最大限度地保 Power Automation Equipment.2005,25(5):43 45. 留其速动段保护，后备段保护动作基本不受影响，从 [4)谢小荣，韩英铎.电力系统频率测量综述.电力系统自动化， 而充分发挥其保护功能实现故障损失最小化。 1999.23(3):5458. XIE Xiaorong,HAN Yingduo.An overview on power system 4应用 frequency measurement.Automation of Electric Power System s,1999,23(3):5458. 某型高压线路保护装置在预留数据缓冲区的基 [5)周斌鲁国刚，黄国方，等.基于线性Lagrange插值法的变电站 础上，采用了基于波形拟合和二次采样算法、每周期 ED采样值接口方法.电力系统自动化.2007,31(3)：8690. 等采样点数的保护算法和采样数据无效时的保护动 ZHOU Bin.LU Guogang.HUANG Guofang.ct al.A sample 作策略，短时间内便完成了从传统保护向数字化保 values interface method for substation IED base on the linear Lagrange interpolat ion algorithm.Automation of Electric Pow er 护的升级。此数字化保护装置在采样数据传输干扰 System5.2007,31(3):8690. 测试中表现了较强的抗数据丢失能力，并顺利地通 过了数字实时仿真系统(RTDS)和动模试验考核， 蒋雷海(1974，男，通信作者，硕士，工程师，主要研究 己在工程现场投入跳闸运行。限于篇幅，装置的有 方向：电力系统继电保护。E mail:jiangleihai@sina.com 关试验数据和结论将不再赘述。 陈建玉(1963一)，男，教授级高级工程师，主要研究方 向：电力系统继电保护的研究开发及管理。 5结语 俞拙非(1963一)，男，高级工程师，主要研究方向：电力 系统继电保护。 基于数据源驱动法的数据处理调度机制可有效 Sampling Data Processing Methods of Digital Protection JIAN G Leihai.CHEN Jianyu,YU Zhuofei,X U Jie,WU Chonghao (State Grid Electric Power Research Instit ute,Nanjing 210003,China) Abstract:Communication delay,mass data processing and sampling data lost or error caused by electromagnetic dist urbance during transmission are the problems which must be faced in digital protection.Two data processing scheduling schemes: sampling data driving method and timing scheduling with preset data buffer,are analy zed.Data processing me hods separately based on equal interval sampling and fixed point sampling per cycle are designed.The act ion strat egies of digital protection in case of invalid sampling data are proposed.The proposed schemes have been applied to a digital protection device,which has passed the test of real time digital simulator(RTDS)and dy namic analog ex periment of electric power systems. Key words:digital protection:scheduling schemes;protection algorithm:equal interval sampling:fixed point sampling per cycle 4010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.htp:/www.cnki.net护的可靠性。具体做法为: 将各段保护延时定值相 应增加一段延时( 延时时间= 数据丢失时间+ 保护 计算数据窗长度) , 无须退出保护, 或仅闭锁速动段, 保留长延时的后备段, 待无效数据全部移出计算数 据窗后再恢复保护正常逻辑功能。 拟合修补无效数据可采用基于三阶样条插值法 的损失采样数据处理方法。仿真研究表明, 在以 4 kHz 的采样率对正弦波 sin
t 采样后获得的若干 周期原始数据中, 用此方法对任意单点数据进行拟 合时, 拟合结果相对误差小于 2. 4 ( 10 - 5 , 对连续 8 点数据的拟合结果相对误差小于 1. 0 ( 10 - 3 , 满足 一般保护计算的精度需求。 当保护装置已采用了基于波形拟合和二次采样 的采样数据处理方法时, 由于其对无效数据不敏感, 在无效采样点较少的情况下, 保护不需采取额外处 理措施, 保护逻辑可正常执行。 采用上述方案后, 可使保护装置在系统故障时, 数据采集传输部分受扰严重情况下, 最大限度地保 留其速动段保护, 后备段保护动作基本不受影响, 从 而充分发挥其保护功能, 实现故障损失最小化。 4 应用 某型高压线路保护装置在预留数据缓冲区的基 础上, 采用了基于波形拟合和二次采样算法、每周期 等采样点数的保护算法和采样数据无效时的保护动 作策略, 短时间内便完成了从传统保护向数字化保 护的升级。此数字化保护装置在采样数据传输干扰 测试中表现了较强的抗数据丢失能力, 并顺利地通 过了数字实时仿真系统( RT DS) 和动模试验考核, 已在工程现场投入跳闸运行。限于篇幅, 装置的有 关试验数据和结论将不再赘述。 5 结语 基于数据源驱动法的数据处理调度机制可有效 解决通信回路延时问题。但在装置硬件水平不能满 足数据处理速度需求时, 可采用增加预留缓冲区的 定时调度法。由于基于波形拟合和二次采样的采样 数据处理方法对少量无效采样数据造成的影响有天 然免疫力, 并可最大限度地继承传统保护中成熟的 保护算法, 值得推广应用。本文提出的采样数据无 效时的保护动作策略, 从根本上解决了数字化保护 在采样数据受扰情况下的动作速度问题。 参 考 文 献 [ 1] IE C 61850
9
2 Comm unication netw orks and syst ems in substations: Part 9
2 specific communi cation ser vice m appin g ( SCSM) , sampled values over ISO/ IEC 8802
3 lin k. 2003. [ 2] IE C 60044
8 In strument transform er: Part 8 el ectronic current transf ormer. 2002. [ 3] 钱可弭, 李常青. 电力系统微机保护算法综合性能研究. 电力自 动化设备, 2005, 25( 5) : 43
45. QIA N Kem i, LI Changqing. Synth etic perform ance com paris on of algorithms f or microprocessor
based prot ections. El ectric Pow er Aut omation E qu ipmen t, 2005, 25(5) : 43
45. [ 4] 谢小荣, 韩英铎. 电力系统频率测量综述. 电力系统自动化, 1999, 23( 3) : 54
58. XIE Xiaorong, H AN Yingdu o. An overvi ew on pow er syst em frequen cy m easuremen t. Aut omation of E lectric Pow er Syst em s, 1999, 23( 3) : 54
58. [ 5] 周斌, 鲁国刚, 黄国方, 等. 基于线性 Lagrange 插值法的变电站 IE D 采样值接口方法. 电力系统自动化, 2007, 31( 3) : 86
90. ZH OU Bin, LU Guogan g, H UANG Guofang, et al. A sample valu es int erface m ethod f or su bst ation IED b as e on th e linear Lagrange int erpolation algorithm . Aut omation of Electric Pow er Syst em s, 2007, 31( 3) : 86
90. 蒋雷海( 1974 % ) , 男, 通信作者, 硕士, 工程师, 主要研究 方向: 电力系统继电保护。E
mail: jiang leihai@ sina. com 陈建玉( 1963 % ) , 男, 教授级高级工程师, 主要研究方 向: 电力系统继电保护的研究开发及管理。 俞拙非( 1963% ) , 男, 高级工程师, 主要研究方向: 电力 系统继电保护。 Sampling Data Processing Methods of Digital Protection J IAN G L eihai, CH EN J iany u , YU Zhuof ei, X U J ie, WU Chonghao ( Stat e Grid Electric Power Resea rch I nstit ute, Nanjing 210003, China) Abstract: Communicatio n delay, mass data processing and sampling data lo st o r erro r caused by electr omagnetic dist ur bance during transmission are the pro blems which must be faced in dig ital pr otectio n. Tw o data pro cessing scheduling schemes: sampling data driv ing method and timing scheduling w ith pr eset data buffer, are analy zed. Data pr ocessing met ho ds separ ately based o n equal interv al sampling and fix ed po int sampling per cycle are designed. T he act ion strat eg ies o f digital pr otectio n in case of inv alid sampling data ar e pr oposed. The pro po sed schemes hav e been applied to a dig ital protection dev ice, which has passed the test of r eal time dig ital simulato r ( RTDS) and dy namic analog ex periment of electric pow er sy stems. Key words: dig ital pr otectio n; scheduling schemes; pr otection algo rithm; equal inter val sampling ; fixed point sampling per cy cle % 44 % 2010, 34( 17)