区域保护控制系统的应用数据切换方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种区域保护控制系统的应用数据切换方法及系统，该方法及系统基于网络采样数据携带的双重时标，即对应的本地卫星授时的卫星绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络主时钟绝对时标，得到基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据，并对基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据分别进行实时同步校验，根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息，根据数据异常告警信息切换用于计算区域子站进行差动保护的应用数据的采样数据，从而实现当区域子站用于计算应用数据的采样数据同步异常时，识别异常网络采样数据，将用于计算应用数据的异常网络采样数据无缝切换至同步正常的采样数据，保证区域子站进行差动保护的准确性。
【专利说明】
区域保护控制系统的应用数据切换方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种区域保护控制系统的应用数据切 换方法及系统。
【背景技术】
[0002] 将电力系统内的保护装置通过光纤互联，实现信息共享，获得系统内多点信息，根 据网络拓扑结构，利用获得的信息对故障进行快速、可靠、精确的切除，分析故障点切除后 对系统安全稳定运行带来的影响并采取相应的控制策略确保电网的安全运行，这种集保护 和自动控制功能于一体的系统称为区域保护控制系统。
[0003] 区域保护主要对变电站之间的联络线进行保护和控制，对信息进行综合分析并做 出相应的决策，由于区域保护涉及到的保护装置将不局限于几个装置和几个变电站，而且 信息传输的距离长，因此确保所有的信息都同步到同一时间断面，是实现区域保护的关键， 当信息不同步时，区域保护控制系统根据应用数据实现的区域控制和区域保护往往存在误 动几率大的问题，导致区域保护控制系统的可靠性较低。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对现有技术中的区域保护控制系统存在当系统中的信息不同步 时，区域控制和区域保护误动几率大，导致区域保护控制系统的可靠性较低的问题，提供一 种区域保护控制系统的应用数据切换方法及系统。
[0005] 为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
[0006] -种区域保护控制系统的应用数据切换方法，所述方法包括以下步骤：
[0007] 从区域网络接收区域保护控制系统中区域子站需要的网络采样数据，所述网络采 样数据标注对应的本地卫星授时的绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络主时钟绝 对时标，获得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据；
[0008] 对所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据分别进行实时 同步校验，并根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息；
[0009] 根据所述数据异常告警信息切换用于计算应用数据的采样数据，所述应用数据用 于所述区域子站进行差动保护判别。
[0010] 相应地，本发明还提出一种区域保护控制系统的应用数据切换系统，所述系统包 括：
[0011]数据获取单元，用于从区域网络接收区域保护控制系统中区域子站需要的网络采 样数据，所述网络采样数据标注对应的本地卫星授时的绝对时标和区域网络主时钟统一授 时的网络主时钟绝对时标，获得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据；
[0012] 同步校验单元，用于对所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样 数据分别进行实时同步校验，并根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息；
[0013] 切换单元，用于根据所述数据异常告警信息切换用于计算应用数据的采样数据， 所述应用数据用于所述区域子站进行差动保护判别。
[0014] 上述区域保护控制系统的应用数据切换方法及系统基于网络采样数据携带的双 重时标，即对应的本地卫星授时的卫星绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络主时钟 绝对时标，得到基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据，并对基于卫星授时 的采样数据和基于网络授时的采样数据分别进行实时同步校验，根据实时同步校验的结果 生成数据异常告警信息，并根据数据异常告警信息切换用于计算区域子站进行差动保护的 应用数据的采样数据，从而实现当区域子站用于计算应用数据的采样数据同步异常时，识 别异常网络采样数据，将用于计算应用数据的异常网络采样数据无缝切换至同步正常的采 样数据，保证区域子站进行差动保护的准确性。由于上述方法和系统利用双重时标实现数 据同步，增强了同步数据获取的可靠性，而且没有额外增加站间网络数据流量，对于区域保 护控制系统的区域网络的数据传输速度没有影响，同时由于采用双重时标进行同步校验及 应用数据的无缝切换，因此降低了区域保护控制系统的区域控制和区域保护的误动几率， 提高了区域保护控制系统基于同步的应用数据功能的可用性和可靠性。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明其中一个实施例中区域保护控制系统的应用数据切换方法的流程示 意图；
[0016] 图2为区域保护控制系统的同步网络架构及对时系统的示意图；
[0017]图3为时标突变量差值示意图；
[0018] 图4为本发明其中一个实施例中区域保护控制系统的应用数据切换系统的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
[0020] 在其中一个实施例中，参见图1所示，一种区域保护控制系统的应用数据切换方 法，该方法包括以下步骤：
[0021] SlOO从区域网络接收区域保护控制系统中区域子站需要的网络采样数据，获得基 于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据，所述网络采样数据标注对应的本地卫 星授时的绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络主时钟绝对时标。
[0022] 在本实施例中，区域保护控制系统包括多个区域子站，各区域子站之间通过区域 网络进行连接，实现彼此之间数据信息的共享，如图2所示为区域保护控制系统的同步网络 架构及对时系统，网络上各个区域子站的软硬件均基于相同的构架，各区域子站在网络数 据处理上处于对等地位。在区域保护控制系统中，每一个区域子站采集本站的数据，形成本 地采样数据，并通过区域网络进行网络共享，区域子站上传至区域网络的本地采样数据同 时具有两种同步方式，一种方式是区域网络的主时钟对整个网络进行统一授时，另一种方 式是各区域子站各自接受本地卫星授时，如全球定位系统或者区域子站所在地的本地北斗 卫星定位系统授时（简称GPS/北斗授时），例如，区域子站1将本地基于IEC-61850-9-2的本 地采样数据发送至区域网络，且该数据通过区域网络的主时钟授时的方式标注有网络主时 钟绝对时标，同时该数据通过GPS/北斗授时的方式标注有区域子站1所在地的本地卫星授 时的卫星绝对时标，当区域子站2按需订阅，通过区域网络获取区域子站1上传的本地采样 数据时，区域子站2所获取的数据即网络采样数据就是标注了对应的区域子站1的本地卫星 授时的卫星绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络主时钟绝对时标这两种时标的数 据，通过对同一组接收的网络采样数据开设两类缓冲区，同时接收这一组网络采样数据，获 得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据。
[0023]其中，本地卫星授时的卫星绝对时标可以通过基于GPS/北斗互备授时系统对各个 区域子站的采集的而数据作时间标记实现，从而确保区域保护控制系统共享数据的同步 性;而网络主时钟绝对时标可以通过基于网络主时钟授时同步技术实现，该授时方法不依 赖GPS/北斗对各个区域子站作时间标记，而是通过区域子站中装置自身的晶振时钟和区域 网络主时钟折算，使得所有从一次电流/电压的采样值到区域子站均是同一个时间断面，在 同一主时钟平面形成共享同步数据。在实际应用中，网络同步方式需要重新采样，该重新采 样运算所产生的延时时间可以以相对于网络主时钟的时间差的方式来表示，可计算获得网 络主时钟绝对时标?η，网络主时钟绝对时标Tn与卫星绝对时标T g之间即使在数据同步时也 可能存在百微秒至毫秒级固定时间差值，该差值大小与装置处理策略及运算性能有关，与 网络延时无关，但在实际应用中，为了确保数据应用处理及保护性能，要求网络延时在15ms 以下。
[0024] S200对所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据分别进行 实时同步校验，并根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息。
[0025] 本步骤在步骤SlOO获得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据的 基础之上，对基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据分别进行实时同步校 验，识别失步数据帧和异常数据帧，从而鉴别基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的 采样数据是否同步，如果鉴别出基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据中的 任意一个不同步，则生成数据异常告警信息，从而保证依赖于数据同步的差动保护功能的 可靠性。本步骤中根据两个时钟平面对网络采样数据进行实时同步校验的方式有多种，例 如通过判断相应的数据帧的两个时标是否相同或者判断时标之差是否超出阈值等来判断 网络采样数据是否同步，如果判断网络采样数据不同步，则生成数据异常告警信息，以提示 网络同步数据出现异常，其中，异常告警信息根据网络采样数据不同步的具体类型，可以包 括基于卫星授时数据异常告警信息、基于网络授时数据异常告警信息和SV数据丢帧告警信 息。
[0026] S300根据所述数据异常告警信息切换用于计算应用数据的采样数据，所述应用数 据用于所述区域子站进行差动保护判别。
[0027] 在步骤S200生成数据异常告警信息后，本步骤根据数据异常告警信息切换用于计 算区域网络子站进行差动保护判别的应用数据的采样数据，以避免利用失步的数据帧或者 异常数据帧作为区域网络子站进行差动保护的应用数据，而增加区域保护控制系统的区域 控制和区域保护的误动几率，例如，当数据异常告警信息为基于卫星授时数据异常告警信 息时，表明基于GPS/北斗授时的网络数据出现异常，此时将区域子站进行差动保护判别应 用计算时所使用的采样数据切换至基于网络授时的采样数据，即切换用于计算应用数据的 采样数据至基于网络授时的采样数据，区域子站根据对基于网络授时的采样数据进行应用 计算得到的应用数据进行差动保护判别。当数据异常告警信息为其他告警信息时，应用数 据切换方法与此类似。
[0028] 本实施例所提出的区域保护控制系统的应用数据切换方法基于网络采样数据携 带的双重时标，即对应的本地卫星授时的卫星绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络 主时钟绝对时标，得到基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据，并对基于卫 星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据分别进行实时同步校验，根据实时同步校验 的结果生成数据异常告警信息，并根据数据异常告警信息切换用于计算区域子站进行差动 保护的应用数据的采样数据，从而实现当区域子站用于计算应用数据的采样数据同步异常 时，识别异常网络采样数据，将用于计算应用数据的异常网络采样数据无缝切换至同步正 常的采样数据，保证区域子站进行差动保护的准确性。由于上述方法利用双重时标实现数 据同步，增强了同步数据获取的可靠性，而且没有额外增加站间网络数据流量，对于区域保 护控制系统的区域网络的数据传输速度没有影响，同时由于采用双重时标进行同步校验及 应用数据的无缝切换，因此降低了区域保护控制系统的区域控制和区域保护的误动几率， 提高了区域保护控制系统基于同步的应用数据功能的可用性和可靠性。
[0029] 作为一种具体的实施方式，对所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时 的采样数据分别进行实时同步校验，并根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息的 过程包括以下步骤:将所述卫星绝对时标和所述网络主时钟绝对时标分别与所述区域子站 所在地的本地时钟源进行比较;当所述卫星绝对时标与所述本地时钟源的时标差值或者所 述网络主时钟绝对时标与所述本地时钟源的时标差值超出第一门限值时，生成数据异常告 警信息。本实施方式为分别根据本地卫星授时的卫星绝对时标和网络主时钟绝对时标对基 于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据进行实时同步校验提供了一种绝对时 标校验的校验方式，该方式利用区域子站所在地的本地时钟源，将本地卫星授时的卫星绝 对时标和网络主时钟绝对时标分别与本地时钟源进行比较，当本地卫星授时的卫星绝对时 标与本地时钟源的时标差值和网络主时钟绝对时标与本地时钟源的时标差值二者之中的 任意一个超出第一门限值时，都生成数据异常告警信息，为进一步根数据异常告警信息切 换用于计算区域子站进行差动保护的应用数据的采样数据提供依据。本实施方式基于绝对 时标的校验方法，将本地卫星授时的卫星绝对时标和网络主时钟绝对时标分别与本地时钟 源直接进行比较并判断时标差值是否超过第一门限值，其校验过程简单易行，校验速度快。
[0030] 作为一种具体的实施方式，对所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时 的采样数据分别进行实时同步校验，并根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息的 过程包括以下步骤:根据所述卫星绝对时标和所述网络主时钟绝对时标，分别计算所述基 于卫星授时的采样数据的卫星绝对时标突变量和所述基于网络授时的采样数据的网络主 时钟绝对时标突变量;根据所述卫星绝对时标突变量和所述网络主时钟绝对时标突变量计 算时标突变量差值;根据所述卫星绝对时标突变量、所述网络主时钟绝对时标突变量和所 述时标突变量差值判断所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据中 的任意一个是否同步;若否，根据所述卫星绝对时标突变量、所述网络主时钟绝对时标突变 量和所述时标突变量差值生成数据异常告警信息，所述数据异常告警信息包括基于卫星授 时数据异常告警信息、基于网络授时数据异常告警信息和SV数据丢帧告警信息。
[0031] 具体地，在本实施方式中，根据本地卫星授时的卫星绝对时标和网络主时钟绝对 时标，分别计算基于卫星授时的采样数据的卫星绝对时标突变量和基于网络授时的采样数 据的网络主时钟绝对时标突变量的过程可以包括以下步骤:对同一组网络采样数据开设两 类缓冲区，同时分别接收基于卫星绝对时标和网络主时钟绝对时标两个时钟平面的数据， 得到基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据，基于卫星绝对时标和网络主时 钟绝对时标这两个时钟平面，以当前数据帧K为例，将当前数据帧K与相邻的前两个数据帧 (分别为数据帧K-I和数据帧K-2)作比较，将当前数据帧K的卫星绝对时标T gK和数据帧K-I的 卫星绝对时标做差，得到差值-rgi., I (绝对值，以下做差均取绝对值），将当前数据帧 K-I的卫星绝对时标7^和数据帧K-2的卫星绝对时标U故差，得到差值Izfe t 21，则基 于卫星授时绝对时标这个时钟平面的网络采样数据即基于卫星授时的采样数据的卫星绝 对时标突变量A Tg可以表示为Δ7； =|l；A_ -1 :| ;与卫星绝对时标突变量类似 地，将当前数据帧K的网络主时钟绝对时标Kjr和数据帧K -1的网络主时钟绝对时标？^ 做 差，得到差值k-7；」，将当前数据帧K-I的网络主时钟绝对时标Up数据帧Κ-2的网络 主时钟绝对时标？;Μ做差，得到差值|ι;κι _ AiJ,则基于网络授时绝对时标这个时钟平面的 网络采样数据即基于网络授时的采样数据的网络主时钟绝对时标突变量△ Tn可以表示为
[0032] 计算得到卫星绝对时标突变量Δ TdP网络主时钟绝对时标突变量Δ Tn后，根据卫 星绝对时标突变量A TdP网络主时钟绝对时标突变量△ Tn计算时标突变量差值△ Tgn，得到 A Tgn= I Δ Tg-Δ Tnl，参见图3所示的时标突变量差值示意图，在图3中，分别基于卫星绝对 时标和网络主时钟绝对时标这两个时钟平面利用镜像对称计算时标突变量差值。
[0033] 接下来，根据卫星绝对时标突变量、网络主时钟绝对时标突变量和时标突变量差 值共同构成用于判断采样数据是否同步的判据，根据该判据对基于卫星授时的采样数据和 基于网络授时的采样数据是否同步分别进行判断，如果判断出基于卫星授时的采样数据和 基于网络授时的采样数据中的任意一个不同步，则根据卫星绝对时标突变量、网络主时钟 绝对时标突变量和时标突变量差值生成网络采样数据的数据异常告警信息，其中数据异常 告警信息包括基于卫星授时数据异常告警信息、基于网络授时数据异常告警信息和SV数据 丢帧告警信息。在本实施方式中，利用卫星绝对时标突变量、网络主时钟绝对时标突变量和 时标突变量差值作为判据，不仅能够对采样数据是否同步进行判断，而且根据多个判据的 判别结果可以鉴别出采样数据出现的不同的异常情况，进而生成不同的数据异常告警信息 (包括基于卫星授时数据异常告警信息、基于网络授时数据异常告警信息和SV数据丢帧告 警信息），为根据数据异常告警信息切换用于计算区域子站进行差动保护的应用数据的采 样数据提供依据，从而有利于提高区域保护控制系统的区域控制和区域保护的准确性。
[0034] 作为一种具体的实施方式，根据卫星绝对时标突变量、网络主时钟绝对时标突变 量和时标突变量差值生成网络采样数据的数据异常告警信息的过程包括以下步骤:当卫星 绝对时标突变量大于第二门限值且时标突变量差值大于第三门限值时，生成基于卫星授时 数据异常告警信息；
[0035] 当网络主时钟绝对时标突变量大于第四门限值且时标突变量差值大于第三门限 值时，生成基于网络授时数据异常告警信息；
[0036]当卫星绝对时标突变量大于第二门限值、网络主时钟绝对时标突变量大于第四门 限值且时标突变量差值小于或者等于第三门限值时，生成SV数据丢帧告警信息。
[0037] 本实施方式通过对卫星绝对时标突变量、网络主时钟绝对时标突变量和时标突变 量差值分别设置相应的门限值，以保证根据多个判据的判别结果可以鉴别出采样数据出现 的不同的异常情况，进而根据具体的判据的判别结果准确地生成不同的数据异常告警信 息。
[0038] 作为一种具体的实施方式，根据数据异常告警信息切换用于计算区域子站进行差 动保护的应用数据的采样数据的过程包括以下步骤：
[0039] 当数据异常告警信息为基于卫星授时数据异常告警信息时，切换用于计算区域子 站进行差动保护的应用数据至基于网络授时的采样数据；
[0040] 当数据异常告警信息为基于网络主时钟数据异常告警信息时，切换用于计算区域 子站进行差动保护的应用数据至基于卫星授时的采样数据；
[0041] 当数据异常告警信息为SV数据丢帧异常告警信息时，利用加权计算方法补充丢失 数据，并切换用于计算区域子站进行差动保护的应用数据至补充后的网络采样数据。本实 施方式针对数据异常告警信息分别为基于卫星授时数据异常告警信息、基于网络主时钟数 据异常告警信息和SV数据丢帧异常告警信息三种情况，分别给出具体的应用数据切换策 略，从而实现用于区域子站进行差动保护的应用数据的无缝切换。
[0042]特别地，当对基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据分别进行实时 同步校验时，如果判断基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据均为同步，表 明基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据均是正常的，此时区域子站可以基 于当前应用环境的可靠性等因素，确定相应的运行策略，优选采用其中一种数据参与差动 保护功能判别，或者当基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据均是正常时， 区域子站采用保护启动与逻辑，即只有当基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样 数据的应用数据计算均启动时，才允许差动保护故障逻辑出口。
[0043] 相应地，本发明还提出一种区域保护控制系统的应用数据切换系统，在其中一个 实施例中，参见图4所示，该系统包括：
[0044] 数据获取单元100,用于从区域网络接收区域保护控制系统中区域子站需要的网 络采样数据，所述网络采样数据标注对应的本地卫星授时的绝对时标和区域网络主时钟统 一授时的网络主时钟绝对时标，获得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数 据。
[0045] 在本实施例中，区域保护控制系统包括多个区域子站，各区域子站之间通过区域 网络进行连接，实现彼此之间数据信息的共享，如图2所示为区域保护控制系统的同步网络 架构及对时系统，网络上各个区域子站的软硬件均基于相同的构架，各区域子站在网络数 据处理上处于对等地位。在区域保护控制系统中，每一个区域子站采集本站的数据，形成本 地采样数据，并通过区域网络进行网络共享，区域子站上传至区域网络的本地采样数据同 时具有两种同步方式，一种方式是区域网络的主时钟对整个网络进行统一授时，另一种方 式是各区域子站各自接受本地卫星授时，如全球定位系统或者区域子站所在地的本地北斗 卫星定位系统授时（简称GPS/北斗授时），例如，区域子站1将本地基于IEC-61850-9-2的本 地采样数据发送至区域网络，且该数据通过区域网络的主时钟授时的方式标注有网络主时 钟绝对时标，同时该数据通过GPS/北斗授时的方式标注有区域子站1所在地的本地卫星授 时的卫星绝对时标，当区域子站2按需订阅，通过区域网络获取区域子站1上传的本地采样 数据时，区域子站2所获取的数据即网络采样数据就是标注了对应的区域子站1的本地卫星 授时的卫星绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络主时钟绝对时标这两种时标的数 据，数据获取单元100通过对同一组接收的网络采样数据开设两类缓冲区，同时接收这一组 网络采样数据，获得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据。
[0046]其中，本地卫星授时的卫星绝对时标可以通过基于GPS/北斗互备授时系统对各个 区域子站的采集的而数据作时间标记实现，从而确保区域保护控制系统共享数据的同步 性;而网络主时钟绝对时标可以通过基于网络主时钟授时同步技术实现，该授时方法不依 赖GPS/北斗对各个区域子站作时间标记，而是通过区域子站中装置自身的晶振时钟和区域 网络主时钟折算，使得所有从一次电流/电压的采样值到区域子站均是同一个时间断面，在 同一主时钟平面形成共享同步数据。在实际应用中，网络同步方式需要重新采样，该重新采 样运算所产生的延时时间可以以相对于网络主时钟的时间差的方式来表示，可计算获得网 络主时钟绝对时标?η，网络主时钟绝对时标Tn与卫星绝对时标T g之间即使在数据同步时也 可能存在百微秒至毫秒级固定时间差值，该差值大小与装置处理策略及运算性能有关，与 网络延时无关，但在实际应用中，为了确保数据应用处理及保护性能，要求网络延时在15ms 以下。
[0047]同步校验单元200,用于对所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的 采样数据分别进行实时同步校验，并根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息。 [0048]在数据获取单元100获得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据的 基础之上，同步校验单元200对基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据分别 进行实时同步校验，识别失步数据帧和异常数据帧，从而鉴别基于卫星授时的采样数据和 基于网络授时的采样数据中的任意一个是否同步，如果鉴别出基于卫星授时的采样数据和 基于网络授时的采样数据中的任意一个不同步，则生成数据异常告警信息，从而保证依赖 于数据同步的差动保护功能的可靠性。同步校验单元200根据两个时钟平面对网络采样数 据进行实时同步校验的方式有多种，例如通过判断相应的数据帧的两个时标是否相同或者 判断时标之差是否超出阈值等来判断网络采样数据是否同步，如果判断网络采样数据不同 步，则生成数据异常告警信息，以提示网络同步数据出现异常，其中，异常告警信息根据网 络采样数据不同步的具体类型，可以包括基于卫星授时数据异常告警信息、基于网络授时 数据异常告警信息和SV数据丢帧告警信息。
[0049] 切换单元300,用于根据所述数据异常告警信息切换用于计算应用数据的采样数 据，所述应用数据用于所述区域子站进行差动保护判别。
[0050] 在同步校验单元200生成数据异常告警信息后，切换单元300根据数据异常告警信 息切换用于计算区域网络子站进行差动保护判别的应用数据的采样数据，以避免利用失步 的数据帧或者异常数据帧作为区域网络子站进行差动保护的应用数据，而增加区域保护控 制系统的区域控制和区域保护的误动几率，例如，当数据异常告警信息为基于卫星授时数 据异常告警信息时，表明基于GPS/北斗授时的网络数据出现异常，此时切换单元300将区域 子站进行差动保护判别应用计算时所使用的采样数据切换至基于网络授时的采样数据，即 切换单元300切换用于计算应用数据的采样数据至基于网络授时的采样数据，区域子站根 据对基于网络授时的采样数据进行应用计算得到的应用数据进行差动保护判别。当数据异 常告警信息为其他告警信息时，切换单元300对应用数据进行切换的方法与此类似。
[0051] 本实施例所提出的区域保护控制系统的应用数据切换系统基于网络采样数据携 带的双重时标，即对应的本地卫星授时的卫星绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络 主时钟绝对时标，得到基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据，并对基于卫 星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据分别进行实时同步校验，根据实时同步校验 的结果生成数据异常告警信息，并根据数据异常告警信息切换用于计算区域子站进行差动 保护的应用数据的采样数据，从而实现当区域子站用于计算应用数据的采样数据同步异常 时，识别异常网络采样数据，将用于计算应用数据的异常网络采样数据无缝切换至同步正 常的采样数据，保证区域子站进行差动保护的准确性。由于上述系统利用双重时标实现数 据同步，增强了同步数据获取的可靠性，而且没有额外增加站间网络数据流量，对于区域保 护控制系统的区域网络的数据传输速度没有影响，同时由于采用双重时标进行同步校验及 应用数据的无缝切换，因此降低了区域保护控制系统的区域控制和区域保护的误动几率， 提高了区域保护控制系统基于同步的应用数据功能的可用性和可靠性。
[0052] 作为一种具体的实施方式，同步校验单元用于将所述卫星绝对时标和所述网络主 时钟绝对时标分别与所述区域子站所在地的本地时钟源进行比较；当所述卫星绝对时标与 所述本地时钟源的时标差值或者所述网络主时钟绝对时标与所述本地时钟源的时标差值 超出第一门限值时，生成数据异常告警信息。本实施方式为同步校验单元分别根据本地卫 星授时的卫星绝对时标和网络主时钟绝对时标对基于卫星授时的采样数据和基于网络授 时的采样数据进行实时同步校验提供了一种绝对时标校验的校验方式，该方式利用区域子 站所在地的本地时钟源，同步校验单元将本地卫星授时的卫星绝对时标和网络主时钟绝对 时标分别与本地时钟源进行比较，当本地卫星授时的卫星绝对时标与本地时钟源的时标差 值和网络主时钟绝对时标与本地时钟源的时标差值二者之中的任意一个超出第一门限值 时，同步校验单元都生成数据异常告警信息，为进一步根数据异常告警信息切换用于计算 区域子站进行差动保护的应用数据的采样数据提供依据。本实施方式的同步校验单元基于 绝对时标的校验方法，将本地卫星授时的卫星绝对时标和网络主时钟绝对时标分别与本地 时钟源直接进行比较并判断时标差值是否超过第一门限值，其校验过程简单易行，校验速 度快。
[0053]作为一种具体的实施方式，同步校验单元用于根据所述卫星绝对时标和所述网络 主时钟绝对时标，分别计算所述基于卫星授时的采样数据的卫星绝对时标突变量和所述基 于网络授时的采样数据的网络主时钟绝对时标突变量;根据所述卫星绝对时标突变量和所 述网络主时钟绝对时标突变量计算时标突变量差值;根据所述卫星绝对时标突变量、所述 网络主时钟绝对时标突变量和所述时标突变量差值判断所述基于卫星授时的采样数据和 所述基于网络授时的采样数据中的任意一个是否同步;若否，根据所述卫星绝对时标突变 量、所述网络主时钟绝对时标突变量和所述时标突变量差值生成数据异常告警信息，所述 数据异常告警信息包括基于卫星授时数据异常告警信息、基于网络授时数据异常告警信息 和SV数据丢帧告警信息。
[0054] 具体地，在本实施方式中，同步校验单元根据本地卫星授时的卫星绝对时标和网 络主时钟绝对时标，分别计算基于卫星授时的采样数据的卫星绝对时标突变量和基于网络 授时的采样数据的网络主时钟绝对时标突变量:同步校验单元对同一组网络采样数据开设 两类缓冲区，同时分别接收基于卫星绝对时标和网络主时钟绝对时标两个时钟平面的数 据，得到基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据，基于卫星绝对时标和网络 主时钟绝对时标这两个时钟平面，以当前数据帧K为例，同步校验单元将当前数据帧K与相 邻的前两个数据帧(分别为数据帧K-I和数据帧K-2)作比较，将当前数据帧K的卫星绝对时 标4和数据帧K-I的卫星绝对时标U故差，得到差值|rgA. - 7；」(绝对值，以下做差均取绝 对值），将当前数据帧K-I的卫星绝对时标UP数据帧K-2的卫星绝对时标做差，得到 差值llh -TgjJ，则基于卫星授时绝对时标这个时钟平面的网络采样数据即基于卫星授时 的采样数据的卫星绝对时标突变量A Tg可以表示为Δ7； =|rgi -Γ&:| ;与卫星 绝对时标突变量类似地，同步校验单元将当前数据帧K的网络主时钟绝对时标IjP数据帧 K-I的网络主时钟绝对时标做差，得到差值-7;,」，将当前数据帧K-I的网络主时钟 绝对时标^,和数据帧Κ-2的网络主时钟绝对时标U故差，得到差值|r% i -Ι；Κ 2|，则基于网 络授时绝对时标这个时钟平面的网络采样数据即基于网络授时的采样数据的网络主时钟 绝对时标突变量A Tn可以表示为Δ7;, = Ik - 7；J - h4 - Τ；Α 21。
[0055]同步校验单元计算得到卫星绝对时标突变量△ Tg和网络主时钟绝对时标突变量 A Tn后，根据卫星绝对时标突变量△ TdP网络主时钟绝对时标突变量△ Tn计算时标突变量 差值A Tgn，得到Δ Tgn= I △ Tg-A ?η|，参见图3所示的时标突变量差值示意图，在图3中，分别 基于卫星绝对时标和网络主时钟绝对时标这两个时钟平面利用镜像对称计算时标突变量 差值。
[0050] 接下来，同步校验单元根据卫星绝对时标突变量、网络主时钟绝对时标突变量和 时标突变量差值共同构成用于判断采样数据是否同步的判据，同步校验单元根据该判据对 基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据是否同步分别进行判断，如果同步校 验单元出基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据中的任意一个不同步，则根 据卫星绝对时标突变量、网络主时钟绝对时标突变量和时标突变量差值生成网络采样数据 的数据异常告警信息，其中数据异常告警信息包括基于卫星授时数据异常告警信息、基于 网络授时数据异常告警信息和SV数据丢帧告警信息。在本实施方式中，同步校验单元利用 卫星绝对时标突变量、网络主时钟绝对时标突变量和时标突变量差值作为判据，不仅能够 对采样数据是否同步进行判断，而且根据多个判据的判别结果可以鉴别出采样数据出现的 不同的异常情况，进而生成不同的数据异常告警信息(包括基于卫星授时数据异常告警信 息、基于网络授时数据异常告警信息和SV数据丢帧告警信息），为根据数据异常告警信息切 换用于计算区域子站进行差动保护的应用数据的采样数据提供依据，从而有利于提高区域 保护控制系统的区域控制和区域保护的准确性。
[0057]作为一种具体的实施方式，同步校验单元包括判断子单元和告警子单元，当判断 子单元判断卫星绝对时标突变量大于第二门限值且时标突变量差值大于第三门限值时，告 警子单元生成基于卫星授时数据异常告警信息；当判断子单元判断网络主时钟绝对时标突 变量大于第四门限值且时标突变量差值大于第三门限值时，告警子单元生成基于网络授时 数据异常告警信息；当判断子单元判断卫星绝对时标突变量大于第二门限值、网络主时钟 绝对时标突变量大于第四门限值且时标突变量差值小于或者等于第三门限值时，告警子单 元生成SV数据丢帧告警信息。
[0058]本实施方式的同步校验单元通过对卫星绝对时标突变量、网络主时钟绝对时标突 变量和时标突变量差值分别设置相应的门限值，以保证根据多个判据的判别结果可以鉴别 出采样数据出现的不同的异常情况，进而根据具体的判据的判别结果准确地生成不同的数 据异常告警信息。
[0059]作为一种具体的实施方式，切换单元用于当数据异常告警信息为基于卫星授时数 据异常告警信息时，切换用于计算区域子站进行差动保护的应用数据至基于网络授时的采 样数据；当数据异常告警信息为基于网络授时数据异常告警信息时，切换用于计算区域子 站进行差动保护的应用数据至基于卫星授时的采样数据；当数据异常告警信息为SV数据丢 帧异常告警信息时，利用加权计算方法补充丢失数据，并切换用于计算区域子站进行差动 保护的应用数据至补充后的网络采样数据。本实施方式的切换单元针对数据异常告警信息 分别为基于卫星授时数据异常告警信息、基于网络主时钟数据异常告警信息和SV数据丢帧 异常告警信息三种情况，分别给出具体的应用数据切换策略，从而实现用于区域子站进行 差动保护的应用数据的无缝切换。
[0060] 特别地，当对基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据分别进行实时 同步校验时，如果判断子单元判断基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据均 为同步，表明基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据均是正常的，此时区域 子站可以基于当前应用环境的可靠性等因素，确定相应的运行策略，优选采用其中一种数 据参与差动保护功能判别，或者当基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据均 是正常时，区域子站采用保护启动与逻辑，即只有当基于卫星授时的采样数据和基于网络 授时的采样数据的应用数据计算均启动时，才允许差动保护故障逻辑出口。
[0061] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0062] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种区域保护控制系统的应用数据切换方法，其特征在于，包括以下步骤： 从区域网络接收区域保护控制系统中区域子站需要的网络采样数据，所述网络采样数 据标注对应的本地卫星授时的绝对时标和区域网络主时钟统一授时的网络主时钟绝对时 标，获得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据； 对所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据分别进行实时同步 校验，并根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息； 根据所述数据异常告警信息切换用于计算应用数据的采样数据，所述应用数据用于所 述区域子站进行差动保护判别。2. 根据权利要求1所述的区域保护控制系统的应用数据切换方法，其特征在于，对所述 基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据分别进行实时同步校验，并根据 实时同步校验的结果生成数据异常告警信息的过程包括以下步骤： 将所述卫星绝对时标和所述网络主时钟绝对时标分别与所述区域子站所在地的本地 时钟源进行比较； 当所述卫星绝对时标与所述本地时钟源的时标差值或者所述网络主时钟绝对时标与 所述本地时钟源的时标差值超出第一门限值时，生成数据异常告警信息。3. 根据权利要求1所述的区域保护控制系统的应用数据切换方法，其特征在于，对所述 基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据分别进行实时同步校验，并根据 实时同步校验的结果生成数据异常告警信息的过程包括以下步骤： 根据所述卫星绝对时标和所述网络主时钟绝对时标，分别计算所述基于卫星授时的采 样数据的卫星绝对时标突变量和所述基于网络授时的采样数据的网络主时钟绝对时标突 变量； 根据所述卫星绝对时标突变量和所述网络主时钟绝对时标突变量计算时标突变量差 值； 根据所述卫星绝对时标突变量、所述网络主时钟绝对时标突变量和所述时标突变量差 值判断所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据中的任意一个是否 同步； 若否，根据所述卫星绝对时标突变量、所述网络主时钟绝对时标突变量和所述时标突 变量差值生成数据异常告警信息，所述数据异常告警信息包括基于卫星授时数据异常告警 信息、基于网络授时数据异常告警信息和SV数据丢帧告警信息。4. 根据权利要求3所述的区域保护控制系统的应用数据切换方法，其特征在于，根据所 述卫星绝对时标突变量、所述网络主时钟绝对时标突变量和所述时标突变量差值生成数据 异常告警信息的过程包括以下步骤： 当所述卫星绝对时标突变量大于第二门限值且所述时标突变量差值大于第三门限值 时，生成基于卫星授时数据异常告警信息； 当所述网络主时钟绝对时标突变量大于第四门限值且所述时标突变量差值大于所述 第三门限值时，生成基于网络授时数据异常告警信息； 当所述卫星绝对时标突变量大于所述第二门限值、所述网络主时钟绝对时标突变量大 于所述第四门限值且所述时标突变量差值小于或者等于所述第三门限值时，生成SV数据丢 帧告警信息。5. 根据权利要求3或4所述的区域保护控制系统的应用数据切换方法，其特征在于，根 据所述数据异常告警信息切换用于计算所述区域子站进行差动保护的应用数据时的采样 数据的过程包括以下步骤： 当所述数据异常告警信息为基于卫星授时数据异常告警信息时，切换用于计算所述区 域子站进行差动保护的应用数据至基于网络授时的采样数据； 当所述数据异常告警信息为基于网络授时数据异常告警信息时，切换用于计算所述区 域子站进行差动保护的应用数据至基于卫星授时的采样数据； 当所述数据异常告警信息为SV数据丢帧异常告警信息时，利用加权计算方法补充丢失 数据，并切换用于计算所述区域子站进行差动保护的应用数据至补充后的网络采样数据。6. -种区域保护控制系统的应用数据切换系统，其特征在于，包括： 数据获取单元，用于从区域网络接收区域保护控制系统中区域子站需要的网络采样数 据，所述网络采样数据标注对应的本地卫星授时的绝对时标和区域网络主时钟统一授时的 网络主时钟绝对时标，获得基于卫星授时的采样数据和基于网络授时的采样数据； 同步校验单元，用于对所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据 分别进行实时同步校验，并根据实时同步校验的结果生成数据异常告警信息； 切换单元，用于根据所述数据异常告警信息切换用于计算应用数据的采样数据，所述 应用数据用于所述区域子站进行差动保护判别。7. 根据权利要求6所述的区域保护控制系统的应用数据切换系统，其特征在于，所述同 步校验单元用于 将所述卫星绝对时标和所述网络主时钟绝对时标分别与所述区域子站所在地的本地 时钟源进行比较， 当所述卫星绝对时标与所述本地时钟源的时标差值或者所述网络主时钟绝对时标与 所述本地时钟源的时标差值超出第一门限值时，生成数据异常告警信息。8. 根据权利要求6所述的区域保护控制系统的应用数据切换系统，其特征在于，所述同 步校验单元用于 根据所述卫星绝对时标和所述网络主时钟绝对时标，分别计算所述基于卫星授时的采 样数据的卫星绝对时标突变量和所述基于网络授时的采样数据的网络主时钟绝对时标突 变量； 根据所述卫星绝对时标突变量和所述网络主时钟绝对时标突变量计算时标突变量差 值； 根据所述卫星绝对时标突变量、所述网络主时钟绝对时标突变量和所述时标突变量差 值判断所述基于卫星授时的采样数据和所述基于网络授时的采样数据中的任意一个是否 同步； 若否，根据所述卫星绝对时标突变量、所述网络主时钟绝对时标突变量和所述时标突 变量差值生成数据异常告警信息，所述数据异常告警信息包括基于卫星授时数据异常告警 信息、基于网络授时数据异常告警信息和SV数据丢帧告警信息。9. 根据权利要求8所述的区域保护控制系统的应用数据切换系统，其特征在于，所述同 步校验单元包括判断子单元和告警子单元， 当所述判断子单元判断所述卫星绝对时标突变量大于第二门限值且所述时标突变量 差值大于第三门限值时，所述告警子单元生成基于卫星授时数据异常告警信息； 当所述判断子单元判断所述网络主时钟绝对时标突变量大于第四门限值且所述时标 突变量差值大于所述第三门限值时，所述告警子单元生成基于网络授时数据异常告警信 息； 当所述判断子单元判断所述卫星绝对时标突变量大于所述第二门限值、所述网络主时 钟绝对时标突变量大于所述第四门限值且所述时标突变量差值小于或者等于所述第三门 限值时，所述告警子单元生成SV数据丢帧告警信息。10.根据权利要求8或9所述的区域保护控制系统的应用数据切换系统，其特征在于，所 述切换单元用于 当所述数据异常告警信息为基于卫星授时数据异常告警信息时，切换用于计算所述区 域子站进行差动保护的应用数据至基于网络授时的采样数据； 当所述数据异常告警信息为基于网络授时数据异常告警信息时，切换用于计算所述区 域子站进行差动保护的应用数据至基于卫星授时的采样数据； 当所述数据异常告警信息为SV数据丢帧异常告警信息时，利用加权计算方法补充丢失 数据，并切换用于计算所述区域子站进行差动保护的应用数据至补充后的网络采样数据。
【文档编号】H04L7/00GK105915326SQ201610480569
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】刘世丹, 袁亮荣, 陈桥平, 梁博, 谭乾, 曾耿晖, 陈志光, 张华年, 李继晟, 杨卉卉, 桂华
【申请人】广东电网有限责任公司电力调度控制中心, 北京四方继保自动化股份有限公司