确定通信时延的方法与流程

本发明涉及一种确定电力网络中本地端子与一个或多个远程端子之间的通信网络中的通信时延的方法。
背景技术：
：同步技术在线路差动保护方案中起着非常重要的作用，它通过识别传输线路何时发生故障，有助于保护电力系统中的传输线。线路差动保护的基本原理是基于差动电流(其是电力系统中本地端子和远程端子的电流采样或相位的直接总和)与偏置电流(其是本地端子和远程端子的电流幅值的总和)的比较，即：其中I差动是差动电流；I偏置是偏置电流；IL是本地端子处的测量电流；以及IR是从远程端子接收到的测量电流。如果从远程端子接收到的电流与本地电流是严格同步的，则由于在互连的传输线上没有内部故障，所以差动电流应该是非常小的(理论上为零)。然而，由于远程端子处测量电流从远程端子到本地端子的通信带来的延迟、以及远程端子处电流的非同步采样，所以必须考虑与本地端子的电流采样相比从远程端子接收到的电流采样的时延。这个时延可能导致差动电流的显著增大，这进而可能导致在发生外部故障时差动保护的误动作。因此，有必要采用一种同步技术，以实现本地端子电流与从远程端子接收到的电流的时间对准。传统的基于全球定位系统(GPS)和基于回声的过 程(诸如所谓的“乒乓”技术)已经被用于同步，其中GPS作用为主要的同步原理并且乒乓技术作为备份。显然地，GPS可以提供不仅适用于非交换式，也可适用于交换式通信网络的同步。然而，这是非常昂贵的，另外，如果GPS信号丢失，可能导致误操作。同时乒乓技术只能正确地用于其中前向和返回通信路径是相同(即从本地端子到远程端子的时延与从远程端子到本地端子的延迟是相同的)的非交换式网络。技术实现要素：根据本发明的一个方案，提供一种确定电力网络中本地端子与一个或多个远程端子之间通信网络中通信时延的方法，包括以下步骤：(a)在所述电力网络中为所述或每个远程端子选择计算节点；(b)计算从所述本地端子和所述或每个远程端子流入相应计算节点的各个节点电流；(c)相对于所述或每个远程端子，根据基尔霍夫第一定律使流入相应计算节点的节点电流的总和等同为零；以及(d)相对于所述或每个远程端子，从相应的节点电流的等同总和提取所述本地端子与各个远程端子之间的通信时延。相对于所述或每个远程端子，使流入相应计算节点的节点电流的总和等同为零(且之后从这种节点电流的等同总和中提取通信时延)，即，利用基尔霍夫第一定律进行等同，这是有利的，因为它有助于将本发明的方法、以及由此获得的所述或每个通信时延与可能不利地影响前述差动电流I差动且之后导致相关联的差动保护方案错误激活的误差隔离开。特别是考虑到，为建立通信时延在电力网络中所选择的计算节点处计算出的电压的差别可能由于计算出的电压中很小的误差而在计算出的差动电压I差动中产生更大的误差。优选地，计算从所述本地端子和所述或每个远程端子流入相应计算节点的各个节点电流的步骤(b)包括：相对于所述或每个远程端子，计算从所述远程端子流入相应计算节点的相应远程节点电流以及表示从所述本地端子和任何其它远程端子流入相应计算节点的电流的相应等效节点电流。这个步骤，以及尤其相对于所述或每个远程端子计算相应远程节点电流和相应等效节点电流，为本发明的方法提供期望程度的可扩展性并且因此允许它用于具有例如明显地不同数量的远程端子和/或互连这些远程端子的结合点的很大范围的不同电力网络配置。在本发明的优选实施例中：所述或每个相应等效节点电流由所述本地端子计算；所述或每个远程节点电流由相应远程端子计算，并且之后经由所述通信网络传输至所述本地端子，在该本地端子处被接收为相应接收到的远程节点电流；以及相对于所述或每个远程端子，根据基尔霍夫第一定律使流入相应计算节点的节点电流的总和等同为零的步骤(c)包括：相对于所述或每个远程端子，使相应计算出的等效节点电流和相应接收到的远程节点电流的总和等同为零。前述步骤有利地将通信时延合并在所述或每个相应的节点电流总和中，其中通信时延表示给定计算出的远程节点电流(经由通信网络)从相关联的远程端子行进到本地端子所花费的时间量。可选地，当应用到具有多个远程端子的电力网络中时，为所述或每个远程端子计算相应等效节点电流包括：为每个远程端子建立等效导纳；获得本地节点电流；以及利用为每个远程端子所建立的等效导纳和本地节点电流计算相应等效节点电流。因为相关联的节点电流的等同总和可以被操作为仅包括一个未知量(即所需的通信时延)，所以利用为每个远程端子所建立的等效导纳和本地节点电流计算相应等效节点电流具有从这种计算中去除任何未知量(例如，相对于所述或每个相应等效节点电流的电流状态)的优点，并且因此允许在后续的步骤(d)中容易地提取相应通信时延。在根据本发明的另一个优选实施例确定通信时延的方法中，当应用至本地端子与多个远程端子之间具有单个结合点的电力网络中时，利用为每个远程端子所建立的等效导纳和本地节点电流来计算相应等效节点电流，包括下 述之一：用本地节点电流乘以基于所建立的等效导纳的电流分配系数；以及将一个或多个其它节点电流加入本地节点电流，所述或每个其它节点电流是根据另一个远程端子的等效导纳和相应计算出的节点电压确定的。这个步骤可以以很易于根据本发明的方法所应用的特定电力网络中所包含的远程端子的数量来扩展的方式有利地计算所述或每个相应等效节点电流。优选地，当应用至本地端子与多个远程端子之间具有多个结合点的电力网络中时，利用为每个远程端子所建立的等效导纳和所述本地节点电流来确定相应等效节点电流包括：利用所述本地节点电流为每个结合点计算本地结合点电压；以及用给定远程端子的等效导纳乘以所述给定远程端子所连接的结合点的计算出的本地结合点电压，从而为所述给定远程端子计算相应等效节点电流。这个步骤可以以易于根据本发明的方法所应用的特定电力网络中所包含远程端子和结合点的数量来扩展的方式有利地计算所述或每个相应等效节点电流。可选地，为每个结合点计算本地结合点电压包括：基于所述电力网络的拓扑构建初始导纳矩阵；修改所述初始导纳矩阵以考虑进对每个远程端子的所建立的等效导纳；以及将修改后的导纳矩阵与所述本地节点电流相结合从而建立每个本地结合点电压。这个步骤也是易于根据本发明的方法所应用的特定电力网络的拓扑来扩展。计算相应等效节点电流可以包括利用所述本地端子与相应计算节点之间所述网络的以下模型之一，通过测量所述本地端子处的电流来获得本地节点电流且使用所述本地端子处测量电流来计算所述本地节点电流：电阻器-电感器模型；线性电阻器-电感器-电容器模型；以及分布参数模型。以前述方式获得本地节点电流包括期望程度的灵活性以适应本地端子与相应计算电流之间不同的电力网络配置、以及尤其不同长度和布置的传输介质(例如，传输线路或电缆)。优选地，计算给定远程节点电流包括利用相应远程端子与相应计算节点之间所述网络的以下模型之一，通过测量相应远程端子处的电流且使用相应远程端子处的测量电流来计算所述给定远程节点电流：电阻器-电感器模型；线性电阻器-电感器-电容器模型；以及分布参数模型。以前述方式计算给定远程节点电流类似地包括期望程度的灵活性以适应相应远程端子与相应计算电流之间不同的电力网络配置、以及尤其不同长度和布置的传输介质(例如，传输线路或电缆)。根据本发明的又一实施例，相对于所述或每个远程端子，从相应的节点电流等同总和提取所述本地端子与所述各个远程端子之间的通信时延的步骤(d)包括比较所述等同总和内所述节点电流的相位。比较所述节点电流的相位可以包括以下之一：采用时域中的零交叉法；以及采用频域中的傅里叶变换法。这个步骤可以在例如本地端子和所述或每个远程端子内的计算单元的各个微控制器中容易地实施，并且便于鉴定每个节点电流中计算出的各类电流波形的时移。附图说明现在参考如下附图，通过非限制示例方式来简要描述本发明的优选实施例，附图中：图1示出具有本地端子和单个远程端子的示例性第一电力网络的示意图，根据本发明的第一实施例的方法可以应用于该示例性第一电力网络；图2示出具有本地端子、单个结合点和多个远程端子的示例性第二电力网络的示意图，根据本发明的第二实施例的方法可以应用于该示例性第二电力网络；图3示出图2所示的示例性第二电力网络的等效版本的示意图；以及图4示出具有本地端子、多个结合点和多个远程端子的示例性第三电力网络的示意图，根据本发明的第三实施例的方法可以应用于该示例性第三电力网络。具体实施方式示例性第一电力网络由附图标记10概括性指代且示意性地示出于图1中。第一电力网络10包括通过传输介质16(在本示例中为架空输电线路18)的一部分互连的第一端子12和第二端子14。在电力网络的其它布置中(未示出)，传输介质16可以是地下传输电缆。每个端子12、14包括保护装置(未示出)，其可以例如是断路器。每个端子12、14还包括可以采取例如可编程微控制器的形式的控制单元。每个控制单元控制相应保护装置的操作并且控制单元被布置为经由通信网络(未示出)彼此通信。在第一电力网络10中，示出第一端子12被指定为本地端子L且第二端子14被指定为远程端子R，尽管在其它示例性第一电力网络中可以相反。本地端子L将本地电压源EL耦接至传输介质16(即架空输电线路18)，而远程端子R将远程电压源ER耦接至传输介质16。根据本发明的第一实施例的方法确定在远程端子R与本地端子L之间的通信网络中的通信时延TP。第一方法包括以下主要步骤：(a)在第一电力网络10中为远程端子R选择计算节点；(b)计算从本地端子L和远程端子R流入计算节点的各个节点电流；(c)相对于远程端子R，根据基尔霍夫第一定律使流入所述计算节点的节点电流的总和等同为零；以及(d)相对于远程端子R，从节点电流的等同总和提取本地端子L与所述远程端子R之间的通信时延TP。计算节点可以是沿着传输线18上的任何点，并且本地端子L或远程端子R可以被选择为计算节点。在本文描述的第一实施例方法中，通过示例的 方式，计算节点被选择为位于本地端子L与远程端子R之间的传输线18上的结合点J。此后，计算从本地端子L和远程端子R流入计算节点的各个节点电流的步骤(b)包括：相对于远程端子R，计算从远程端子R流入计算节点(即，结合点J)的远程节点电流iJR以及等效节点电流。等效节点电流应该表示从本地端子L和任何其它远程端子流入计算节点J的电流。然而，对于本发明的第一方法，没有其它的远程端子，因此，等效节点电流仅等于从本地端子L流入计算节点J的本地节点电流iJL。在第一实施例方法中，使用本地端子L与计算节点J之间的网络(即，架空输电线路18)的电阻器-电感器模型，通过测量本地端子L处的电流iL并且使用本地端子L处的测量电流iL来计算本地节点电流iJL从而获得本地节点电流iJL。尤其，在本地端子L与计算节点J之间的架空输电线路18的部分18A被视为电阻器-电感器串联连接电路，并且因为部分18A小于大约50km，所以可以忽略并联导纳，使得本地节点电流iJL由下式给出：iJL＝iL当被应用至本地端子与计算节点之间的传输介质的相应部分由小于大约3km的地下电缆限定的网络中时，在其它实施例方法中可以利用类似的电阻器-电感器模型。在本发明的其它实施例方法中，当被应用至其中由长度大约位于50km与150km之间的架空输电线路、或由长度大约位于3km与20km之间的地下电缆来限定本地端子与计算节点之间的传输介质部分的网络时，使用传输介质的前述部分的线性电阻器-电感器-电容器模型(即，认为电阻、电感(或电抗)和并联电容(或导纳)的参数是沿着所述部分线性变化的)可以获得本地节点电流iJL。这种线性电阻器-电感器-电容器模型也可以被称为π型等效电路。在这样的实施例中，通过基于采样方法或通过基于傅里叶相位方法可以获得本地节点电流iJL。根据基于傅立叶相位方法，由下式给出本地节点电流iJLI·JL=I·L-YJLU·L/2]]>其中，是本地端子L处测量电流iL的傅里叶相位；是本地端子L处测量电压uL的傅里叶相位；是本地节点电流iJL的傅里叶相位；以及YJL是本地端子L与计算节点J之间的传输介质16的部分18A的并联导纳。对于最后一个参数，即并联导纳YJL，其可以通过用单位长度导纳(可以从传输介质16的运营商获得)乘以部分18A的总长度来确定。在本发明的其它实施例方法中，当被应用至其中由长度大于大约150km的架空输电线路、或由长度大于大约20km的地下电缆来限定本地端子与计算节点之间的传输介质部分的网络时，使用传输介质的前述部分的分布参数模型可以获得本地节点电流iJL。在这样的实施例中，通过基于采样方法或通过基于傅里叶相位方法可以获得本地节点电流iJL，基于傅里叶相位方法根据下式得出节点电流iJL：I·JL=cosh(γD)I·L-sinh(γD)U·L/ZC]]>其中，是在本地端子L处测量电流iL的傅里叶相位；是在本地端子L处测量电压uL的傅里叶相位；是传输介质部分的传播系数，其中z是单位长度传输介质的阻抗且y是单位长度传输介质的并联导纳；是传输介质部分的特征阻抗，其中z还是单位长度传输介质的阻抗且y还是单位长度传输介质的并联导纳；以及D是在本地终端L与计算节点J之间的传输介质部分的长度。同时，相对于远程端子R，计算从远程端子R流入计算节点J的远程节点电流iJR包括：使用网络的一个相同模型，测量远程端子R处的电流iR并且使用测量电流iR来计算远程节点电流iJR，网络的一个相同模型即如上所示的在远程端子R与计算节点J之间架空输电线路18的部分18B，也即下述之一：电阻器-电感器模型；线性电阻器-电感器-电容器模型；以及分布参数模型。例如，对于本发明的第一方法及其对示例性第一网络10(其中远程端子R与计算节点J之间的架空输电线路18的部分18B小于50km)的应用，可以使用电阻器-电感器模型，其中并联导纳可以被再次忽略，使得根据下式计算远程节点电流iJR：iJR＝iR对于本发明的第一方法，由本地端子L，尤其由位于其中的控制单元来计算等效本地节点电流(即，本地节点电流iJL)。另外，由远程端子，即位于其中的控制单元来计算远程节点电流iJR，并且之后经由通信网络将其传输至本地端子L。本地端子L接收所传输的计算出的远程节点电流iJR作为接收到的远程节点电流i’JR。以这种方式，接收到的远程节点电流i’JR体现远程端子R与本地端子L之间的通信时延Tp。相对于远程端子R，根据基尔霍夫第一定律使流入计算节点J的节点电流的总和等同为零的步骤(c)包括：使计算出的等效节点电流(即，获得的本地节点电流iJL)和接收到的远程节点电流i’JR的总和为零。换言之，根据基尔霍夫第一定律，流入相同节点(即，计算节点J)的所有电流的总和必须为零，使得iJL+i’JR＝0继上述之后，相对于远程端子R，从节点电流的等同总和(即，从计算出的等效节点电流iJL和接收到的远程节点电流i’JR的等同总和)提取本地端子L与远程端子R之间的通信时延TP的步骤(d)包括：比较所述节点电流iJL、i’JR的相位。通过采用时域中的零交叉法或频域中的傅里叶变换法可以实现这种相位比较。通过示例的方式，本发明的第一方法采用傅里叶变换法，其中将接收到的远程节点电流i'JR重写为以下形式，I·′JRejω0Tp]]>使得由下式给出通信时延TPTp=arg(-I·JLI·′JR)/(2πf)]]>其中，是等效节点电流(即本地节点电流iJL)的傅里叶相位；是从远程端子R传输至本地端子L的接收到的远程节点电流i’JR的傅里叶相位；以及f是节点电流iJL、i’JR的频率。接着上述所有，本发明的第一方法可选地还包括延迟本地数据(即，本地端子L处的测量电流iL)的时间对准步骤，使得本地数据与从远程端子R传输的接收到的远程节点电流i'JR正确地对准，使得之后相关联的差动保护方案可以产生正确和可靠的操作。示例性第二电力网络由附图标记20概括性指代且示意性地示出于图2中。第二电力网络20与示例性第一电力网络10类似并且相同的特征共用相同的附图标记。第二电力网络20包括第一端子12、第二端子14和第三端子22以及结合点J。通过传输介质16(在所示示例中仍为架空输电线路18)的相应第一部分18A、第二部分18B和第三部分18C将端子12、14、22和结合点J彼此互连。在第二电力网络的其它布置中(未示出)，传输介质16的一个或多个部分可以是地下传输电缆。在第二电力网络20中，第一端子12被再次指定为本地端子L，而第二端子14被指定为第一远程端子R1且第三端子22被指定为第二远程端子R2。在其它第二电力网络中(未示出)，端子可以指定得不同，并且可以存在多于三个的端子。同样，本地端子L将本地电压源EL耦接至传输介质16的第一部分18A，而第一远程端子R1将第一远程电压源ER1耦接至第二部分18B并且第二远程端子R2将第二远程电压源ER2耦接至第三部分18C。根据本发明的第二实施例的方法确定在第一远程端子R1与本地端子L之间的通信网络中的第一通信时延TP1、以及在第二远程端子R2与本地端子L之间的第二通信时延TP2。第二方法包括类似的以下主要步骤：(a)在第二电力网络20中为每个远程端子R1、R2选择计算节点；(b)计算从本地端子L和每个远程端子R1、R2流入相应计算节点的各个节点电流；(c)相对于每个远程端子R1、R2，根据基尔霍夫第一定律使流入相应计算节点的节点电流的总和等同为零；以及(d)相对于每个远程端子R1、R2，从相应的节点电流等同总和提取所述本地端子L与各个远程端子R1、R2之间的通信时延TP1、TP2。可以为每个远程端子R1、R2选择相同的计算节点，并且该计算节点仍可以是传输介质16内的任何点，但是，通过示例的方式，其可以被选择为位于本地端子L与远程端子R1、R2之间的结合点J。在本发明的第二方法中，计算从本地端子L和每个远程端子R1、R2流入相应计算节点的各个节点电流的步骤(b)包括：相对于第一远程端子R1和第二远程端子R2中每个的各种计算。首先，相对于第一远程端子R1，计算从第一远程端子R1流入计算节点(即，结合点J)的第一远程节点电流iJR1和第一等效节点电流iJR1_L。其次，相对于第二远程端子R2，计算从第二远程端子R2流入计算节点J的第二远程节点电流iJR2、以及第二等效节点电流iJR2_L。相对于第一远程端子R1，第一等效节点电流iJR1_L表示流入计算节点J的电流，并且因此包括从本地端子L流入计算节点J的本地节点电流iJL和从其它远程端子(即，从第二远程端子R2)流入计算节点J的其它节点电流iJR2。同时，第二等效节点电流iJR2_L类似地表示从第二远程端子R2角度看流入计算节点J的电流，并且因此包括从本地端子L流入计算节点J的本地节点电流iJL和从其它远程端子(即，从第一远程端子R1)流入计算节点J的其它节点电流iJR1。在第二实施例方法中，同样，使用在本地端子L与计算节点J之间的传输介质16的第一部分18A的电阻器-电感器模型，通过测量本地端子L处的电流iL并且使用本地端子L处的测量电流iL来计算本地节点电流iJL从而获得本地节点电流iJL。通过这些步骤，由下式再次给出本地节点电流iJLiJL＝iL在本发明的第二方法的其它实施例中，取决于所考虑的传输介质的长度，可以替代地使用传输介质前述部分的线性电阻器-电感器-电容器模型或分布参数模型。类似地，在本发明的第二方法中，计算第一远程节点电流iR1和第二远程节点电流iR2包括：使用相关联的远程端子R1、R2与计算节点J之间的架空输电线路18的部分18B、18C的适当模型，来测量各个远程端子R1、R2处的电流iR1、iR2并且使用测量电流iR1、iR2来计算相应的远程节点电流iJR1、iJR2，所述适当模型即下述之一：电阻器-电感器模型；线性电阻器-电感器-电容器模型；以及分布参数模型。由本地端子L，尤其由位于其中的控制单元来计算每个等效节点电流iJR1_L、iJR2_L。同时，由第一远程端子R1即位于其中的控制单元来计算第一远程节点电流iJR1，并且由第二远程端子R2来计算第二远程节点电流iJR2。在每个示例中，相应远程端子R1、R2经由通信网络将相关联的计算出的远程节点电流iJR1、iJR2传输至本地端子L，此处它们被接收作为相应第一接收到的远程节点电流i'JR1和相应第二接收到的远程节点电流i'JR2。以这种方式，第一接收到的远程节点电流i’JR1和第二接收到的远程节点电流i’JR2体现第一远程端子R1与本地端子L之间的相应的第一通信时延TP1和第二远程端子R2与本地端子L之间的第二通信时延TP2。而在根据下式计算第一等效节点电流iJR1_L和第二等效节点电流iJR2_L中，iJR1_L＝iJL+iJR2；以及iJR2_L＝iJL+iJR1本地端子L可以利用第一接收到的远程节点电流i’JR1和第二接收到的远程节点电流i’JR2，这将在下一个步骤中(即在使流入计算节点J的节点电流的总和等同为零的步骤(c)中)引入两个未知量，即，第一通信时延TP1和第二通信时延TP2，并且因此使得随后提取所述通信时延TP1和TP2的每个更困难。因此，在本发明的第二方法中，计算第一等效节点电流iJR1_L和第二等效 节点电流iJR2_L中的每个包括：为每个远程端子R1、R2建立等效导纳yR1、yR2；获得本地节点电流iJL；以及利用为每个远程端子R1、R2所建立的等效导纳yR1、yR2以及本地节点电流iJL来计算相应等效节点电流iJR1_L、iJR2_L。图3示出从第二远程端子R2流出的第二远程节点电流iJR2为何可被视为等效第二导纳yR2的一个示例。可以通过基于采样方法或者基于傅里叶方法来为每个远程端子R1、R2建立等效导纳yR1、yR2。通过示例的方式，本发明的第二方法采用基于傅里叶方法，从而yR1=I·′JR1U·′JR1]]>yR2=I·′JR2U·′JR2]]>其中，是第一接收到的远程节点电流i’JR1的傅里叶相位，其体现第一远程端子R1与本地端子L之间的第一通信时延TP1；是第一接收到的远程节点电压u’JR1的傅里叶相位，它是由第一远程端子R1基于第一远程端子R1处的测量电压uR1计算的并且它也体现第一通信时延TP1；是第二接收到的远程节点电流i’JR2的傅里叶相位，其体现第二远程端子R2与本地端子L之间的第二通信时延TP2；是第二接收到的远程节点电压u’JR2的傅里叶相位，它是由第二远程端子R2基于第二远程端子R2处的测量电压uR2计算的并且它也体现第二通信时延TP2。同时，以与上述相同的方式来获得本地节点电流iJL。之后，在本发明的第二方法中，利用为每个远程端子R1、R2所建立的等效导纳yR1、yR2和本地节点电流iJL来计算相应第一等效节点电流iJR1_L和第二等效节点电流iJR2_L包括：基于所述建立的等效导纳yR1、yR2用本地节点电 流iJL乘以电流分配系数，即根据I·JR1_L=yR2yR1+yR2I·JL]]>I·JR2_L=yR1yR1+yR2I·JL]]>其中，是第一等效节点电流iJR1_L的傅里叶相位；是第二等效节点电流iJR2_L的傅里叶相位；以及是本地节点电流iJL的傅里叶相位。在本发明的第二方法的其它实施例中，利用为每个远程端子R1、R2所建立的等效导纳yR1、yR2以及本地节点电流iJL来计算相应的第一等效节点电流iJR1_L和第二等效节点电流iJR2_L可以包括：将一个或多个其它节点电流加入本地节点电流，所述或每个上述一个或多个其它节点是根据另一个远程端子R2、R1的等效导纳yR2、yR1和相应计算出的节点电压确定的，即根据I·JR1_L=I·JL+yR2U·JL]]>I·JR2_L=I·JL+yR1U·JL]]>其中，是第一等效节点电流iJR1_L的傅里叶相位；是第二等效节点电流iJR2_L的傅里叶相位；是本地节点电流iJL的傅里叶相位；以及是节点电压uJL的傅里叶相位，其是在计算节点J处预期的且是由本地端子L基于本地端子L处的测量电压uL计算得到的。之后，相对于每个远程端子R1、R2，根据基尔霍夫第一定律使流入计算节点J的节点电流的总和等同为零的步骤(c)包括：对于第一远程端子R1，使第一计算出的等效节点电流iJR1_L和第一接收到的远程节点电流i’JR1的总和等同为零，并且对于第二远程端子R2，使第二计算出的等效节点电流iJR2_L和第二接收到的远程节点电流i’JR2的总和等同为零。换言之，根据基尔霍夫第一定律，流入相同节点即计算节点J的所有电流的总和必须为零，使得对于第一远程端子R1iJR1_L+i’JR1＝0并且，对于第二远程端子R2iJR2_L+i’JR2＝0接着上述，相对于每个远程端子R1、R2，从相应的节点电流等同总和(即，从上述所列总和之一)提取所述本地端子L与所述各个远程端子R1、R2之间的通信时延TP1、TP2的步骤(d)包括：比较所述节点电流的相位，即将第一等效电流iJR1_L的相位与第一接收到的远程节点电流i’JR1的相位相比较、以及将第二等效电流iJR2_L的相位与第二接收到的远程节点电流i’JR2的相位相比较。通过采用时域中的零交叉法或频域中的傅里叶变换法可以实现这种相位比较。通过示例的方式，本发明的第二方法再次采用傅里叶变换法，其中将第一接收到的远程节点电流i'JR1和第二接收到的远程节点电流i'JR2重写为以下形式，以及使得由下式给出第一通信时延TP1Tp1=arg(-I·JR1_L/I·′JR1)2πf]]>其中，是第一等效节点电流iJR1_L的傅里叶相位；是从第一远程端子R1传输至本地端子L的第一接收到的远程节点电流i’JR1的傅里叶相位；以及f是节点电流iJR1_L、i’JR1的频率，并且使得由下式给出第二通信时延TP2Tp2=arg(-I·JR2_L/I·′JR2)2πf]]>其中，是第二等效节点电流iJR2_L的傅里叶相位；是从第二远程端子R2传输至本地端子L的第二接收到的远程节点 电流i’JR2的傅里叶相位；以及f是节点电流iJR2_L、i’JR2的频率。在上述全部之后，本发明的第二方法还可选地包括时间对准步骤。这个步骤包含由等于第一通信时延TP1和第二通信时延TP2的最大值的量Tmax来延迟本地数据(即，本地端子L处的测量电流iL)，即Tmax＝max{TP1,TP2}然后由下式给出的量TR1来延迟第一接收到的远程节点电流i’JR1TR1＝Tmax-TP1并且然后由下式给出的量TR2来延迟第二接收到的远程节点电流i’JR2TR2＝Tmax-TP2此后，本地节点电流iJL和第一接收到的远程节点电流i'JR1和第二接收远程节点电流i'JR2每个将被彼此正确地同步，使得相关联的差动保护方案将能够正确和可靠地操作。示例性第三电力网由附图标记30概括性指代且示意性地示出于图4中。第三电力网络30与示例性第二电力网络20类似并且相同的特征共用相同的附图标记。第三电力网30包括第一端子12、第二端子14和第三端子22、第四端子32、第五端子34和第六端子36以及第一结合点J1、第二结合点J2、第三结合点J3和第四结合点J4。通过传输介质16的各个部分(在所示示例中仍为架空输电线路18的部分)将端子12、14、22、32、34、36和结合点J1、J2、J3、J4彼此互连。在第三电力网络的其它布置中(未示出)，传输介质16的一个或多个部分可以是地下传输电缆。在第三电力网络30中，第一端子12被再次指定为本地端子L，第二端子14被再次指定为第一远程端子R1且第三端子22被再次指定为第二远程端子R2，而第四端子32被指定为第三远程端子R3，第五端子34被指定为第四远程端子R4且第六端子36被指定为第五远程端子R5。在其它第三电力网络中(未示出)，端子可以被指定得不同，可以存在少于或多于六个的端子、少于或多于四个的结合点，并且各个结合点和端子可以被配置为与图4所示的布置不同。根据本发明的第三实施例的方法确定在第一远程端子R1与本地端子L 之间的通信网络中的第一通信时延TP1、第二远程端子R2与本地端子L之间的第二通信时延TP2、第三远程端子R3与本地端子L之间的第三通信时延TP3、第四远程端子R4与本地端子L之间的第四通信时延TP4、以及第五远程端子R5与本地端子L之间的第五通信时延TP5。本发明的第三方法与第二方法相当且类似地包括以下主要步骤：(a)在第三电力网络30中为每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5选择计算节点；(b)计算从所述本地端子L和每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5流入相应计算节点的各个节点电流；(c)相对于每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5，根据基尔霍夫第一定律使流入相应计算节点的节点电流的总和等同为零；以及(d)相对于每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5，从相应的节点电流等同总和提取所述本地端子L与各个远程端子R1、R2、R3、R4、R5之间的通信时延TP1、TP2、TP3、TP4、TP5。计算节点仍可以是传输介质16内的任何点，但是，通过示例的方式，其可以被选择为与相应远程端子直接连接的结合点，即相对于第一远程端子R1的第一结合点J1、相对于第二远程端子R2的第二结合点J2、相对于第三远程端子R3的第三结合点J3、相对于第四远程端子R4的第四结合点J4、以及相对于第五远程端子R5的仍是第四结合点J4。在本发明的第三方法中，计算从本地端子L和每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5流入相应计算节点的各个节点电流的步骤(b)包括分别计算：(i)从远程端子R1、R2、R3、R4、R5中的每个流入相应结合点J1、J2、J3、J4的第一远程节点电流iJ1R1、第二远程节点电流iJ2R2、第三远程节点电流iJ3R3、第四远程节点电流iJ4R4和第五远程节点电流iJ4R5；以及(ii)第一等效节点电流iJ1R1_L、第二等效节点电流iJ2R2_L、第三等效节点电流iJ3R3_L、第四等效节点电流iJ4R4_L和第五等效节点电流iJ4R5_L。相对于每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5，相应的等效节点电流iJ1R1_L、iJ2R2_L、iJ3R3_L、iJ4R4_L、iJ4R5_L表示从本地端子L和其它远程端子R1、R2、R3、R4、R5流入相应计算节点J1、J2、J3、J4的电流，即，相对于第一远程端子R1，那么第一等效节点电流iJ1R1_L表示从本地端子L和每个其它远程端子(即， 第二远程端子R2、第三远程端子R3、第四远程端子R4和第五远程端子R5中的每个)流入第一结合点J1(即，与第一远程端子R1直接连接的结合点)的电流。在本发明的第三方法中，计算第一远程节点电流iJ1R1、第二远程节点电流iJ2R2、第三远程节点电流iJ3R3、第四远程节点电流iJ4R4和第五远程节点电流iJ4R5类似地包括：使用相关联的远程端子R1、R2、R3、R4、R5与远程节点电流所流入的结合点J1、J2、J3、J4之间的架空输电线路18的部分的适当模型，来测量各个远程端子R1、R2、R3、R4、R5处的电流并且使用测量电流来计算相应的远程节点电流iJ1R1、iJ2R2、iJ3R3、iJ4R4、iJ4R5，所述模型即下述之一：电阻器-电感器模型；线性电阻器-电感器-电容器模型；以及分布参数模型。由本地端子L，尤其由位于其中的控制单元来计算每个等效节点电流iJ1R1_L、iJ2R2_L、iJ3R3_L、iJ4R4_L、iJ4R5_L。同时，由相应远程端子R1、R2、R3、R4、R5来计算各个远程节点电流iJ1R1、iJ2R2、iJ3R3、iJ4R4、iJ4R5中的每个。然后相应远程端子R1、R2、R3、R4、R5经由通信网络将相关联的计算出的远程节点电流iJ1R1、iJ2R2、iJ3R3、iJ4R4、iJ4R5传输至本地端子L，此处它们被接收作为相应的第一接收到的远程节点电流i’J1R1、第二接收到的远程节点电流i’J2R2、第三接收到的远程节点电流i’J3R3、第四接收到的远程节点电流i’J4R4、第五接收到的远程节点电流i’J4R5。以这种方式，每个接收到的远程节点电流i’J1R1、i’J2R2、i’J3R3、i’J4R4、i’J4R5体现本地端子L与相应远程端子R1、R2、R3、R4、R5之间的相应通信时延TP1、TP2、TP3、TP4、TP5。因此，在本发明的第三方法中，计算等效节点电流iJ1R1_L、iJ2R2_L、iJ3R3_L、iJ4R4_L、iJ4R5_L中的每个还包括：为每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5建立等效导纳yR1、yR2、yR3、yR4、yR5；获得本地节点电流iJ1L；以及利用为每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5所建立的等效导纳yR1、yR2、yR3、yR4、yR5以及本地节点电流iJ1L来计算相应等效节点电流iJ1R1_L、iJ2R2_L、iJ3R3_L、iJ4R4_L、iJ4R5_L。还可以通过基于采样方法或者基于傅里叶方法来建立每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5的等效导纳yR1、yR2、yR3、yR4、yR5。通过示例的方式，本发明的第三方法仍采用基于傅里叶方法，从而yR1=I·′J1R1U·′J1R1]]>yR2=I·′J2R2U·′J2R2]]>yR3=I·′J3R3U·′J3R3]]>yR4=I·′J4R4U·′J4R4]]>yR5=I·′J4R5U·′J4R5]]>其中，是第一接收到的远程节点电流i’J1R1的傅里叶相位，其体现第一远程端子R1与本地端子L之间的第一通信时延TP1；是第一接收到的远程节点电压u’J1R1的傅里叶相位，它是由第一远程端子R1基于第一远程端子R1处的测量电压uR1来计算的并且它也体现第一通信时延TP1；是第二接收到的远程节点电流i’J2R2的傅里叶相位，其体现第二远程端子R2与本地端子L之间的相应的第二通信时延TP2；是第二接收到的远程节点电压u’J2R2的傅里叶相位，它是由第二远程端子R2基于第二远程端子R2处的测量电压uR2来计算的并且它也体现第二通信时延TP2；是第三接收到的远程节点电流i’J3R3的傅里叶相位，其体现第三远程端子R3与本地端子L之间的第三通信时延TP3；是第三接收到的远程节点电压u’J3R3的傅里叶相位，它是由第三远程端子R3基于第三远程端子R3处的测量电压uR3来计算的并且它也体现第三通信时延TP3；是第四接收到的远程节点电流i’J4R4的傅里叶相位，其体现第四远程端子R4与本地端子L之间的相应的第四通信时延TP4；是第四接收到的远程节点电压u’J4R4的傅里叶相位，它是由第四远程端子R4基于第四远程端子R4处的测量电压uR4来计算的并且它也体现第四通信时延TP4；是第五接收到的远程节点电流i’J4R5的傅里叶相位，其体现第五远程端子R5与本地端子L之间的第五通信时延TP5；是第五接收到的远程节点电压u’J4R5的傅里叶相位，它是由第五远程端子R5基于第五远程端子R5处的测量电压uR5来计算的并且它也体现第五通信时延TP5。同时，同样，使用本地端子L与相应计算节点(在本发明的第三方法中被选择为第一结合点J1)之间的传输介质16的部分的电阻器-电感器模型，通过测量本地端子L处的电流iL并且使用测量电流iL计算本地节点电流iJ1L，从而获得节点电流iJ1L。通过这些步骤，由下式给出本地节点电流iJ1LiJ1L＝iL在本发明的第三方法的其它实施例中，取决于所考虑的传输介质的长度，可以代替使用传输介质的前述部分的线性电阻器-电感器-电容器模型。之后，在本发明的第三方法中，利用为每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5所建立的等效导纳yR1、yR2、yR3、yR4、yR5和本地节点电流iJ1L来计算相应等效节点电流iJ1R1_L、iJ2R2_L、iJ3R3_L、iJ4R4_L、iJ4R5_L包括：利用本地节点电流iJ1L来为每个结合点J1、J2、J3、J4计算本地结合点电压uJ1_L、uJ2_L、uJ3_L、uJ4_L；以及对于所述给定的远程端子R1、R2、R3、R4、R5，用给定远程端子R1、R2、R3、R4、R5的等效导纳yR1、yR2、yR3、yR4、yR5乘以其连接的结合点J1、J2、J3、J4的计算出的本地结合点电压uJ1_L、uJ2_L、uJ3_L、uJ4_L，从而计算出相应的等效节点电流iJ1R1_L、iJ2R2_L、iJ3R3_L、iJ4R4_L、iJ4R5_L，即，根据I·J1R1_L=yR1U·J1_L]]>I·J2R2_L=yR2U·J2_L]]>I·J3R3_L=yR3U·J3_L]]>I·J4R4_L=yR4U·J4_L]]>IJ4R5_L=yR5U·J4_L]]>其中，是第一等效节点电流iJ1R1_L的傅里叶相位；是第二等效节点电流iJ2R2_L的傅里叶相位；是第三等效节点电流iJ3R3_L的傅里叶相位；是第四等效节点电流iJ4R4_L的傅里叶相位；是第五等效节点电流iJ4R5_L的傅里叶相位；是第一结合点电压uJ1_L的傅里叶相位；是第二结合点电压uJ2_L的傅里叶相位；是第三结合点电压uJ3_L的傅里叶相位；是第四结合点电压uJ4_L的傅里叶相位。在每个示例中，为每个结合点J1、J2、J3、J4计算本地结合点电压uJ1_L、uJ2_L、uJ3_L、uJ4_L包括：基于示例性第三电力网络30的拓扑构建初始导纳矩阵；将初始导纳矩阵修改为考虑进对每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5的所建立的等效导纳yR1、yR2、yR3、yR4、yR5；以及将修改后的导纳矩阵与本地节点电流iJ1L相结合从而建立每个本地结合点电压uJ1_L、uJ2_L、uJ3_L、uJ4_L。在本发明的第三方法中，基于本地节点电流iJ1L和与被视为等效导纳的每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5相关联的网络部分(即网络分支)来计算本地结合点电压uJ1_L、uJ2_L、uJ3_L、uJ4_L。尤其，根据示例性第三电力网络30的拓扑以及由网络所有者提供的关于结合点J1、J2、J3、J4之间的传输介质16的各个部分的部分导纳y12、y13、y23、y24、y34来制定初始导纳矩阵YJ0。下面示出示例性初始导纳矩阵YJ0，其中对角元素中的每个是直接连接至相应结合点J1、J2、J3、J4的所有部分导纳y12、y13、y23、y24、y34的总和，例如，对于第2行第2列，直接连接至第二结合点J2的部分导纳的对角元素是y13+y23+y24，即YJ0=y12+y13-y12-y130-y12y12+y23+y24-y23-y24-y13-y23y13+y23+y34-y340-y24-y34y24+y34]]>另外，剩下的行和列元素是由-1乘以所考虑的两个结合点之间直接连接的部分导纳，例如，在第三结合点J3(例如，第3行)与第一结合点J1(例如，第1列)之间直接连接的导纳是y13，所以在第3、第1列处的元素是-y13。然后根据采取以下形式的拓扑矩阵MTOP考虑进远程端子的R1、R2、R3、R4、R5的等效导纳yR1、yR2、yR3、yR4、yR5，将等效导纳YJ0修改为：MTOP=J1J2J3J4L1000R11000R20100R30010R40001R50001]]>前述拓扑矩阵MTOP中的行表示相应端子R1、R2、R3、R4、R5并且列表示相应结合点J1、J2、J3、J4。如果特定端子L、R1、R2、R3、R4、R5被连接至给定结合点J1、J2、J3、J4，则相应矩阵元素是1(否则为0)。然后通过减去直接连接至相应结合点J1、J2、J3、J4的所述或每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5的等效导纳yR1、yR2、yR3、yR4、yR5来修改初始导纳矩阵YJ0的对角元素，例如，对于第四结合点J4，通过减去第四远程端子R4和第五远程端子R5的等效导纳，即通过减去yR4和yR5来修改初始导纳矩阵YJ0中(4,4)处的元素，使得修改后的导纳矩阵YJMod采取如下形式YJMod=y12+y13-yR1-y12-y130-y12y12+y23+y24-yR2-y23-y24-y13-y23y13+y23+y34-yR3-y340-y24-y34y24+y34-yR4-yR5]]>然后根据下式来计算每个结合点电压uJ1_L、uJ2_L、uJ3_L、uJ4_LU·J1_LU·J2_LU·J3_LU·J4_L=YJMod-1I·J1L000]]>其中，是本地节点电流iJ1L的傅里叶相位。之后，相对于每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5，根据基尔霍夫第一定律使流入相应计算节点J1、J2、J3、J4的节点电流的总和等同为零的步骤(c)包括：对于第一远程端子R1，使流入第一结合点J1的第一计算出的等效节点电流iJ1R1_L和第一接收到的远程节点电流i’J1R1的总和为零；对于第二远程端子R2，使流入第二结合点J2的第二计算出的等效节点电流iJ2R2_L和第二接收到的远程节点电流i’J2R2的总和为零；对于第三远程端子R3，使流入第三结合点J3的第三计算出的等效节点电流iJ3R3_L和第三接收到的远程节点电流i’J3R3的总和为零；对于第四远程端子R4，使流入第四结合点J4的第四计算出的等效节点电流iJ4R4_L和第四接收到的远程节点电流i’J4R4的总和为零；以及对于第五远程端子R5，使仍为流入第四结合点J4的第五计算出的等效节点电流iJ5R5_L和第五接收到的远程节点电流i’J5R5的总和为零。上述之后，同样，相对于每个远程端子R1、R2、R3、R4、R5，从相应的节点电流等同总和提取本地端子L与所述各个远程端子R1、R2、R3、R4、R5之间的通信时延TP1、TP2、TP3、TP4、TP5的步骤(d)包括：比较所述节点电流的相位。通过时域中的零交叉法或频域中的傅里叶变换法可以实现这种相位比较，但是通过示例的方式，本发明的第三方法再次采用傅里叶变换法，其中将接收到的远程节点电流中i’J1R1、i’J2R2、i’J3R3、i’J4R4、i’J4R5的每个重写为以下形式，以及使得分别由下式给出第一通信时延TP1、第二通信时延TP2、第三通信时延TP3、第四通信时延TP4和第五通信时延TP5。Tp1=arg(-I·J1R1_L/I·′J1R1)2πf;]]>Tp2=arg(-I·J2R2_L/I·′J2R2)2πf;]]>Tp3=arg(-I·J3R3_L/I·′J3R3)2πf;]]>Tp4=arg(-I·J4R4_L/I·′J4R4)2πf;]]>以及Tp5=arg(-I·J4R5_L/I·′J4R5)2πf]]>其中，是第一等效节点电流iJ1R1_L的傅里叶相位；是从第一远程端子R1传输至本地端子L的第一接收到的远程节点电流i’J1R1的傅里叶相位；是第二等效节点电流iJ2R2_L的傅里叶相位；是从第二远程端子R2传输至本地端子L的第二接收到的远程节点电流i’J2R2的傅里叶相位；是第三等效节点电流iJ3R3_L的傅里叶相位；是从第三远程端子R3传输至本地端子L的第三接收到的远程节点电流i’J3R3的傅里叶相位；是第四等效节点电流iJ4R4_L的傅里叶相位；是从第四远程端子R4传输至本地端子L的第四接收到的远程节点电流i’J4R4的傅里叶相位；是第五等效节点电流iJ4R5_L的傅里叶相位；是从第五远程端子R5传输至本地端子L的第五接收到的远程节点电流i’J4R5的傅里叶相位；以及f是节点电流的频率。上述全部之后，本发明的第三方法还可选地包括时间对准步骤。这个步骤包括：由等于第一通信时延TP1、第二通信时延TP2、第三通信时延TP3、第四通信时延TP4和第五通信时延TP5的最大值的量Tmax来延迟本地数据(即，本地端子L处的测量电流iL)，即Tmax＝max{TP1,TP2,TP3,TP4,TP5}然后由下式给出的量TR1来延迟第一接收到的远程节点电流i’J1R1TR1＝Tmax-TP1由下式给出的量TR2来延迟第二接收到的远程节点电流i’J2R2TR2＝Tmax-TP2由下式给出的量TR3来延迟第三接收到的远程节点电流i’J3R3TR3＝Tmax-TP3由下式给出的量TR4来延迟第四接收到的远程节点电流i’J4R4TR4＝Tmax-TP4；以及由下式给出的量TR5来延迟第五接收到的远程节点电流i’J4R5TR5＝Tmax-TP5此后，本地节点电流iJL和接收到的远程节点电流i’J1R1、i’J2R2、i’J3R3、i’J4R4、i’J4R5的每个被彼此正确地同步，使得相关的差动保护方案将能够正确和可靠地操作。当前第1页1 2 3