一种基于软实时通信的广域保护原理
基于纵联比较原理的广域继电保护算法研究 曾兵元
基于纵联比较原理的广域继电保护算法研究曾兵元 发表时间：2018-03-13T11:05:44.340Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：曾兵元 [导读] 摘要: 广域继电保护的算法有很多种，目前我国继电保护中广泛采用多重化主保护联合后备保护配置方式.而本文所提出的算法主要是建立在纵联比较原理基础上的,通过分析对继电保护故障的确定和算法, [（江苏金智科技股份有限公司江苏省南京市 211100） [摘要: 广域继电保护的算法有很多种，目前我国继电保护中广泛采用多重化主保护联合后备保护配置方式.而本文所提出的算法主要是建立在纵联比较原理基础上的,通过分析对继电保护故障的确定和算法,分析了继电保护系统在广域的运行状况和保护策略,该算法可以速判断电网故障发生的位置,通过继电保护系统对保护范围中所产生的IED故障方向信息的收集以及将关联系数和动作系数结合起来所进行简单的运算，使电网发生故障的位置被快速确定下来。 [关键词: 纵联比较原理；广域；继电保护算法 [1.广域继电保护的现状 [广域继电保护有分布式和集中决策式两种结构, 集中决策结构主要靠决策主机进行运作，且对通信系统的依赖性较大，因此, 决策结构中不采用决策主机，采用分布式决策结构,通过在断路器处设IED，使IED在执行故障定位判断的同时对安装点进行信息采集、运算、传输。但是分布式决策结构中的广域继电保护的算法存在着一些问题,比如, 通过广域继电保护的保护范围的确定来避免盲目获取测点信息，增加通讯压力。因而当信息交换范围被划定后IED能够和其相关范围的IED进行信息交换，避免盲目的交换;交换信息内容及故障判断等信息的利用中存在的问题. [2.广域继电保护的范围 [广域继电保护分为两个部分,一是快速主保护区域,二是后备保护区域. 快速主保护区域是最小保护区域,与常规继电保护中的线路主保护和母线主保护相同,包括背侧母线和IED所在线路,其继电保护只要跳开一个断路器,而且通过一个IED就能完成.后备保护是也称为最大保护区域,在通常情况下,IED及其相邻线路提供后备保护作用,可以通过设定确定最大保护区域范围.如下图所示,图1表明了广域继电保护的过程.数字对应IED和断路编号,L为线路,B为母线.如图IED最小保护范围是L2,B2最大保护范围是L1、L3、L4、L5及母线B3,当故障发生时，只能在之一范围内交换信息。 [3. 基于纵联比较原理的故障定位算法 [在纵联比较算法中可利用的信息可以是多种，比如故障距离信息、故障方向信息、故障电气量的相位信息或者所有信息的综合，采用比较故障方向信息的算法的原因是与其他信息相比，故障方向信息易于判断，指示明确，传送信息量少，便于利用。 [3.1故障位置的判定 [实现继电保护功能的关键在于对故障发生的位置做出快速的判断，故障定位的重要方法之一是广域纵联比较原理，被保护系统的电流互感器以及断路器同时会安装IED，IED能够对故障发生的方向进行测量。第一，为了使各IED之间的信息交换能够有目的地进行，必须定好各IED的保护区；第二，针对每个IED。需要把最大保护区域所涉及的设备列出来，比如，变压器、母线以及线路等，并把这些内容整理成对应关系；第三，对于IED内部研究，可以参照对应表中的内容进行比较和计算，找出故障发生的具体位置，当待电网发生故障时，产生故障的具体位置就会被周围的IED准确判断出来，然后依照预先设定的逻辑进行相应的操作；第四，纵联比较算法可以利用多种信息，比如，可以把网络发生故障的方向信息、故障距离信息和其他方面的信息综合起来，因为故障方向具有明确的指标，无需传送大量信息，而且利用起来比较方便，所以分析这方面的相关算法。 [3.2动力系数的计算方法 [为了使故障方向元件的输出更具可靠性，对于故障方向算法的判断，可以对每个IED都采用不同的原理来完成，故障定位算法涉及到两个动力系数，AF象征IED中故障方向元件的动作情况，取值情况为 [关联系数RF，AF是其他IED相对研究IED的关联程度值，它象征了不同位置IED的输出结果对故障判断的影响程度，取值为
足以颠覆物联网的LPWA技术佚名
中国信息化周报/2015年/12月/21日/第028版 产品与技术 足以颠覆物联网的“LPWA”技术 佚名 “低功耗广域网络”的兴起，得益于最近几年物联网的快速发展，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。在无线通信技术已经站到物联网连接领域的中心时，LPWA 网络将成为物联网全新的、颠覆性的网络，未来数十亿的物联网设备连接中，LPWA技术是物联网最深远的趋势之一。LoRa、SigFox、NB-IOT这些都属于“LPWA”。那么，“LPWA”到底是个啥? 物联网通信技术林立 为何又出现一个LPWA “LPWA”的兴起，得益于最近几年物联网的快速发展。大家知道，万物互联的基础是利用通信技术把人与物、物与物连接，我们比较熟悉的通信技术包括WiFi、蓝牙、ZigBee等短距离无线通信技术和2G、3G、4G/LTE等移动蜂窝通信技术。短距离通信技术一般用于智能家居、工业数据采集等局域网通信场景，其优势是部署成本低、功耗低、传输速率高，但劣势也很明显，传输距离短，一般在几十米以内。而随着联网设备增多、设备的类型及应用场景更加丰富，越来越多的设备需要广范围、远距离的连接，如远程控制、物流追踪等。 目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络，我们骄傲的华为公司已经让喜马拉雅山上都有了手机信号。而且现在的移动蜂窝网络除了主要满足我们入与人间打电话、发短信、刷朋友圈以外，也越来越多的开始承载如远程抄表、车联网等物联网应用。然而2G、3G、4G等蜂窝网络虽然覆盖距离广，但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大、成本高等劣势。当初设计移动蜂窝通信技术主要是用于人与人的通信。根据权威的分析报告，当前全球真正承载在移动蜂窝网络上的物与物的连接仅占连接总数的6%。如此低的比重，主要原因在于当前移动蜂窝网络的承载能力不足以支撑物与物的连接。 因此，为满足越来越多远距离物联网设备的连接需求，LPWA应运而生。LPWAN(Low Power Wide Area Network)，低功耗广域网络，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。正如短距离无线网络包含WIFI、蓝牙、ZigBee等多种技术，LPWA也包含多种技术，如LoRa、Sigfox、Weighdes和NB-IoT等。由于是“广域”网络，因此必然会涉及网络运营。所以LPWA网络一般是由电信运营商或专门的物联网运营商部署，由于LPWA网络连接的基本都是“物”，因此通常也叫“物联网专用网络”。 为何选择LPWA LPWA有“远距离通信”、“低速率数据传输”和“功耗低”三大特点，因此非常适合那些远距离传输、通信数据量很少、需电池供电长久运行的物联网应用。大部分物联网应用通常只需要传输很少量的数据，如工业生产车间中控制开关的传感器，只有当开关异常时才会产生数据，而这些设备一般耗电量很小，通过电池供电就可工作很久。 LPWA最适合两类物联网应用:一类是位置固定的、密度相对集中的场景，如楼宇里面的智能水表、仓储管理或其他设备数据采集系统，虽然现在蜂窝网络已应用于这些领域，但信号穿透问题一直是其短板；另一类是长距离的，需要电池供电的应用，如智能停车、资产追踪和地质水文监测等，蜂窝网络可以应用，但无法解决高功耗问题。 对于部署物联网的企业来说，选择LPWA的一个重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居应用、智能硬件的主流通信技术是WiFi，因为WiFi的模块成本比较低，有些有“互联网
浅析广域继电保护及其故障元件判别问题
浅析广域继电保护及其故障元件判别问题 发表时间：2016-04-14T16:45:32.580Z 来源：《电力设备》2016年1期供稿作者：王麟 [导读] 大唐韩城第二发电有限责任公司）大规模的停电事件屡屡发生，不仅是对经济发展造成妨碍，也是对国民生活的恶劣影响。 王麟 （大唐韩城第二发电有限责任公司） 摘要:我国经济与社会的不断发展使得国内对于电的需求越来越高，电力企业也因此得到了良好的发展环境。但是，由于旧式的继电保护技术在感应程度方面性能较差，导致停电事件屡屡发生。为了解决这一问题，我国开始研究广域继电保护技术。本文将首先研究传统继电保护中暴露出来的不足，再研究广域继电保护的几种研究成果，以及如何判别故障元件。 关键词:广域继电保护；传统继电保护；故障元件判别 0前言 大规模的停电事件屡屡发生，不仅是对经济发展造成妨碍，也是对国民生活的恶劣影响。因此我国应当重视电力发展的稳定性，在这方面进行更多的研究，使用更加稳定的方法解决电力的稳定问题。广域继电在这方面有一定的优势，操作方便，灵敏度较高，但是在使用的过程中还需要进一步研究其故障元件的判别问题。 1传统继电保护的缺陷 1.1数值不稳，误操频繁 传统的继电保护因为使用时间较长的缘故，其性能已经跟不上现在的电力发展需求了，特别是在科技发展迅速的当下，为了适应电力的高需求，电网结构发生了巨大的变化，各种复杂结构层出不穷。电网结构复杂化，但是继电保护并没有随之更新，于是传统继电保护的后备保护定值经常出现波动，造成电网检测的时候难度也随之增加。而且继电保护没有跟上电网结构发展的另一个弊端也逐渐展现出来，那就是继电保护的判定仍然停留在电网结构变动之前，对于是否进行继电保护的判断频频受到电网结构改变的影响[1]。有时实际上电网的运行处于正常状态，但是继电保护设备仍然判断电网发生了故障，于是引发了停电。 1.2后备配置性能不足 传统的继电保护的后备配置结构非常复杂，所以在进行是否对电网进行保护的判定时就要进行更长时间的计算，而传统继电保护本身储备的信息又与复杂的现代电网结构不符，造成长时间的判断之后依然会做出误判。这是后备配置结构无法适应当下电网需求的原因，可以判断传统的后配配置结构适应性不强，无法承担迅速发展的电网结构的保护任务。同时传统继电保护的后备配置的结构虽然复杂，但是设计非常单一，在当下社会发生了变革的电网结构中，面对新式电网结构中暴露出的新问题就暴露出了处理新问题方面的艰难之处，只能处理旧式电网结构的问题，但是当下的电网中，旧式电网结构已经难以适应社会的需要。这种情况就使得继电保护的能力和现代社会对于电力设备安全稳定性能之间的需求出现了交错，显然传统继电保护设备需要进行一次更新。 2广域继电保护 2.1广域继电保护的概念 广域继电保护是将计算机技术应用到继电保护中产生的新式继电保护技术，主要指的是广域测量信息的继电保护。广域继电保护技术继承了传统继电保护中的任务和职责，都是在线路故障的时候进行判定和切除，将继电保护和安全稳定控制系统结合起来，一起进行电力系统的安全经济控制活动。但是广域继电保护技术较之传统继电保护系统来更加稳定，而且因为融合了计算机技术的缘故，在进行故障判断的时候也更加灵敏。目前广域继电保护技术已经逐渐得到企业和国家的承认，开始应用到实际继电保护中，而且为了提高这种技术在继电保护技术上的效果，专家和技术人员还在持续研究中。 2.2OAS的继电保护 OAS的继电保护主要应用的是事件触发模式，通过对电网结构变化的时时掌控，根据实事情况计算并且调整保护定值，以此提高继电保护的灵敏度，降低停电事件的发生概率。研究人员对OAS的继电保护技术进行了长时间的研究，已经能够证明这种技术确实能够提高继电保护的灵敏度。因为计算机技术使得它在检测电网变化的时候能够根据变化采取处理模式，调整定值来加强保护。但是这种技术也存在着一定限制，那就是研究人员始终无法解决的传统后备保护整定配合复杂困难、延时缓慢的问题[2]。但是这一问题就是造成电力频繁断电的原因，所以OAS的继电保护仍然没有解决最限制传统继电保护继续使用的问题。OAS的继电保护技术还需要进一步研究，当这种技术能够解决频繁跳闸断电的问题，并能够保障上行和下行的信息都及时可信之后，就能够应用到实践中了。 2.3FEL的继电保护 FEL的继电保护技术研究开始于上个世纪九十年代末期，是以故障元件的判别原理——简称FEL为基础进行的。FEL的继电保护技术是通过电网中广域多点测量信息，然后采用了特定的判定方法，将电网中的故障元件和状态迅速判定后切除。可以看到，FEL的继电保护技术重点在于对故障元件的判断和切除的速度上，它有效解决了传统继电保护在这方面的延迟缓慢问题，高效地处理电网中的故障问题。而且它不依靠通过复杂的计算，而是通过一些的时序和逻辑之间的配合就能够进行后备保护的选择。FEL的继电保护技术没有通过检测电网的实时变化来进行判定，所以当它需要处理问题的时候，仅需从周边地区的变电站群外延设备中获取需要的信息即可，这种模式大大提高了它对故障进行判定的效率。FEL继电保护高效的判定速度使得它受到来自许多企业和工程的欢迎，虽然这门技术还有一些其他的问题需要进行研究弥补，但是现阶段已经是一种较为能够承担现今电力要求的技术了[3]。 3故障元件判别 3.1广域综合抗阻上的判别 随着运行模式的变化，普通电流和广域电流在线路范围和数量方面都会有不同的变化，但是两相比较之下，能够看出广域电流的灵敏度更加容易受到影响。经过研究实验证明，受到广域综合抗阻影响的故障元件判别方式能够有效解决广域电流的敏感问题，因此为了提高在判别故障元件上的优势，广域继电保护应当和综合抗阻联合起来。 3.2遗传信息融合技术上的判别 遗传信息融合技术能够帮助广域继电保护提高其继电保护的稳定性和精准度，它主要是通过将故障方向和遗传算法等状态与保护信息
SBAS(卫星增强系统)
SBAS（卫星增强系统） SBAS （Satellite-Based Augmentation System），即基于卫星的增强系统。SBAS 系统主要由四部分组成：地面参考基站，主控站，上传站和地球同步卫星等。 下面以WAAS为例，介绍该卫星系统的工作原理: WAAS 是为民用飞行开发的极精确的导航系统。在WAAS以前，美国的国家飞行系统（NAS）并没有足够的能力为所有区域的所有用户提供水平与垂直导航，有了WAAS后就有了给所有用户提供导航的能力。WAAS为各种类型的飞行器各飞行阶段提供服务，确保飞行过程、升空、着陆时的安全。 WAAS 不像传统的地面导航辅助系统，它包含了所有的国家飞行系统（NAS），WAAS 给GPS 接收机提供增强信息，提高接收机的定位精度。WAAS 系统主要由四部分组成：地面广域参考基站，WAAS主控站，WAAS上传站和地球同步卫星等，其工作可以分为四个过程： 一、基站接收GPS信号 在美国境内，广泛地分布着广域参考基站（Wide Area Reference Station(WRS)），每个基站都已知其准确的地理位置，通过接收GPS信号，探测出GPS信号中的误差。 二、基站向主控站传输GPS误差数据 广域参考基站（WRS）收集的GPS信息，通过地面的通讯网络传输到WAAS主控站（WMS），主控站生成WAAS 增强信息，这些信息包含了GPS接收机中消除GPS信号误差的信息，使GPS 接收机大大改善了定位精度和可靠性。 三、WAAS增强信息上传 增强信息由WASS主控站（WMS）传输到WAAS上传站，上传站调制成导航数据，并上传到地球同步通讯卫星。 四、增强信息的传播 地球同步通讯卫星以GPS信号频率向地面广播有增强信息的导航数据，地面接收机接收WASS 增强信号，得到GPS误差数据补偿定位，得到更加精确的定位。WAAS也能给GPS接收机提供GPS系统误差或其他不良影响的信息，其也有严格的安全标准，当存在危险的误导信息时，WAAS能在六秒内发布给用户。 当前全球的SBAS系统有美国的WAAS（Wide Area Augmentation System），欧洲的EGNOS （European Geostationary NavigationOverlay Service）和日本的MSAS （ Multi-functional Satellite Augmentation System ）。其主要服务区域如下： 2007年9月起，WAAS服务区域扩展到了加拿大和墨西哥。 欧洲开发了同时对GPS和GLONASS广域星基增强系统。它的原理与美国的WAAS类似，包括相应的地面设施和空间卫星，以提高GPS和GLONASS系统的精度、完好性和可用性。欧洲GNSS的目标是分二步走,GNSS－1和GNSS－2，首先发展一个民间GNSS－1，其主要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强，即利用静止卫星，面向欧洲范围内的导航提供服务，即European Geostationary Navigation Overlay Service （欧洲静地星导航重叠服务）. 虽然目前中国的GPS使用者暂时无法享受到WAAS带来的好处。但目前已有许多国家正在发展类似的卫星校正系统，例如日本的Multi-Functional Satellite Augmentation System （MSAS）系统，该信号亚洲东部地区都可以搜索到。
通信原理教程(第二版)徐家恺 第三部分
3-1、设一恒参信道的幅频特性和相频特性分别为0)(K w H =，d wt w ?=)(?，其中，K 都是常数。试确定信号通过该信道后输出信号的时域表示式，并讨论之。 d t ,0)(t s 解： d jwt e K w H ?=0)()()()()()()(00d o jw O t t s K t s w S e K w S w H w S d t ?=?==? 确定信号通过该信道后，没有失真，只是信号发生了延时。 )(t s 3-2、设某恒参信道的幅频特性为，其中，t 都是常数。试确定 信号s 通过该信道后输出信号的时域表示式，并讨论之。 d jwt e T w H ?+=]cos 1[)(0d )(t 解： d jwt e T w H ?+=]cos 1[)()(]2 121[)(]cos 1[)()()()()(000w S e e e w S e T w S w H w S T t jw t T jw jwt jw O d d d d t ??+???++=+== )(2 1)(21)(00T t t s T t t s t t s d d d +?+??+?? 信号经过三条延时不同的路径传播，同时会产生频率选择性衰落。见教材第50页。 3-3、设某恒参信道可用下图所示的线形二端对网络来等效。试求它的传递函数，并说明信 号通过该信道时会产生哪些失真？ 解：jwRc jwRc jwc R R w H +=+=11 )( )()(1)(w j e w H jwRc jwRc w H ?=+= 其中 =)(w H 1)(11 2+wRc )(2)(wRc arctg w ?=π? 则群迟延2) (1)()(wRc Rc dw w d w +==?τ 可见，信号通过该信道时会频率失真和群迟延畸变。
广域保护(稳控)技术国际现状及展望
广域保护（稳控）技术国际现状及展望 蔡运清汪磊，Kip Morison ，Prabha Kundur周逢权，郭志忠美国许继公司加拿大 Powertech Labs, Inc. 北京许继公司 摘要 稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及SCADA/EMS之间的系统保护控制手段。北美及欧洲从60年代起就有这类装置的应用，到80年代各大电网的规划，运行，及调度均对这类装置的功能及运行提出了非常明确的要求，由此积累了不少的实际运行经验。随着计算机技术及通讯技术的发展，新一代的稳控技术正在形成，这就是基于广域测量系统WAMS（Wide Area Measurements System）及在线动态安全分析（On-Line Dynamic Security Assessment）的广域保护WAP（Wide Area Protection ） 关键字：稳定控制，广域保护，SPS，RAS， WAMS，PMU 简介 由于世界上发生的多起稳定事故造成巨大损失，现代大电网的运行已经对系统的稳定与控制提出明确的需求。国际大电网会议（CIGRE），IEEE，及北美的区域性系统可靠性委员会均成立了专门的工作小组对此问题进行交流研究[1,6,7,10]。稳控系统在电网保护控制中是基本定位于常规保护及SCADA/EMS之间的系统保护控制手段。北美及欧洲从60年代起就有这类装置的应用，到80年代各大电网的规划，运行，及调度均对这类装置的功能及运行提出了非常明确的要求，由此积累了不少的实际运行经验。传统上这类保护控制被称为特殊保护系统 SPS (Special Protection System) ，补救控制系统 RAS（Remedial Action Scheme），或稳控系统。随着计算机技术及通讯技术的发展，新一代的稳控技术正在形成，这就是基于广域测量系统WAMS（Wide Area Measurements System）及在线动态安全分析（On-Line Dynamic Security Assessment）的广域保护WAP（Wide Area Protection ）。 传统保护是隔离故障，保证设备人身安全；而SPS及广域保护是保证电网在故障后仍能保持所需的 安全稳定工况。传统保护主要以通过开关动作来实现故障隔离。而SPS及广域保护则是通过系统有功、无功、电压，以及发电机组和负荷的调节来实现，即系统的δ ? P和V Q?调节来实现。其中自然会有本地、远程开关的动作。这里我们分两部分分别就广域保护技术及稳控技术现状进行技术分析。第一部分为广域保护技术展望，第二部分为稳控技术运行现状及实例介绍。 １．广域保护技术展望 1.1 广域保护（稳控）的目标 从应用的角度来看，电力系统广域 图 1 广域保护（WAP）的定义
基于多信息融合的广域继电保护新算法
基于多信息融合的广域继电保护新算法 发表时间：2019-11-29T15:42:17.793Z 来源：《中国电业》2019年16期作者：王嵩 [导读] 广域继电保护实现的后备保护功能在故障切除时肩负着重要的责任 摘要：广域继电保护实现的后备保护功能在故障切除时肩负着重要的责任，一方面可以实现较为快速的故障切除，另一方面则可能因大范围切断输电断面造成严重后果。因此，如何利用广域冗余信息实现故障元件的可靠识别，并快速切除故障是目前广域继电保护研究的重点。本文在基于常规继电保护原理的基础上，提出一种基于多信息融合的广域继电保护故障识别新算法。 关键词：多信息融合；广域；继电保护；新算法 1 基于广域多信息融合的基本原理 广域继电保护的基本依据就是合理应用广域基础上冗余测量信息来识别系统故障，充分考虑测量、判断、传输广域信息中会出现信息错误或者缺失的问题形成融合多信息的湿度函数模型，通过信息的相互间逻辑关系和冗余性合理反映出元件故障概率。 1.1 识别广域故障的编码 识别故障的基本目的就是能够在发生系统故障的时候，达到快速识别故障以及及时切除故障的目的，软件实际上就是把识别故障元件的基本对象实施 0-1 状态编码，其中，1 表示故障状态；0 表示正常状态，利用在广域信息氛围内形成的所有保护元件状态编码构成的数字串，也就是故障识别编码来合理计算故障识别，得到最优识别故障的识别编码决策解，具备 1 状态的解需要与系统中出现故障的元件进行对应，从理论上分析，可以发现，如果系统元件都具有故障，N 个元件会形成 2N 组识别故障的编码。 1.2 建立适应度函数模型 在建立适应度函数的时候，需要从以下几方面进行分析：第一，选取广域故障信息。在建立广域多信息融合的适应度函数的时候，需要建立具有高灵敏度、快速判断以及高可靠性的信息优势。相比较主常规保护，广域继电保护具有比较慢的动作速度，但是相比较于常规后备保护来说，相对比较快，并且具有比较成熟的是地理信息保护原理，在研究的时候，常规保护原理能够达到快速识别后备保护和主动保护的目的。第二，引入一定的保护动作系数。充分考虑在不同原理的基础上来识别系统故障，具有不同的动作灵敏度和保护动作信息，如果同等分析就不能达到和体现保护信息具有一定重要性的目的。在引入保护动作系数以后，可以不需后备保护和主保护，能够同时分析后备保护和主保护的保护范围和逻辑关系。第三，容错能力。在广域多信息融合的前提下识别故障，需要分析错误信息或许和缺失信息带来的影响。在建立湿度函数以后，需要合理使用近后备快速保护、主保护、较高灵敏度的 II、III 段距离保护、零序和负徐保护等双重或者多信息保护，然后进行合理融合和计算，通过多信息来识别和分析错误信息，依据故障元件和际变化特性来达到识别故障具备的高容错性。基本函数形似如下： 1.3建立期望函数模型 利用收集情况中的决策中心通信系统来获得适应度函数的测量信息，依据正常状态来填补缺失的信息。利用期望函数来计算适应度函数保护动中期望实际情况。建立期望函数的好坏会在一定程度上影响是否能够成功建立适应度函数。在研究期望函数模型的时候，主要就是能够体现广域继电保护识别故障编码系统中电网发生故障的位置元件，也就是编解码对应元件，然后依据实际结构和后备保护、主保护的过后家相应适当保护范围和动作逻辑，达到具有可靠性保护元件的功能。通用表达式如下： 相比较在确定其他保护期望状态来说，在确定断路器失保护期望状态更加复杂，主要就是因为，在失灵保护情况下，操作机构和跳闸回路的相应保护，因此，不能识别故障编码。需要依据相应的断路器位置、保护动作信息等来估算期望值。2基于广域多信息融合的故障识别 2.1故障识别原理 正常运行时，各继电保护的实际信息均为０，计算此时各组编码的适应度，如表1所示。 表1 正常运行时各组故障识别编码的适应度 在系统发生故障时，由于故障元件的实际信息与期望信息一致，其对应故障识别编码的适应度会大幅下降，而与故障元件相关联的元件因在故障元件的后备保护范围内，其对应初始解的适应度会出现减小或增大的小幅变化；与故障元件不相关联的元件由于实际信息与期望信息不一致，其对应初始解的适应度不会减小。因此，在保护稳态启动后， 可以实时监视各组故障识别编码的适应度减小情况，当适应度减小到一定程度时，则判断其对应元件发生故障。为了更好地说明故障元件识别的算法，通过正常运行时和故障时故障识别编码的适应度比较，引入故障识别概率的概念
通信原理教程+樊昌信+习题答案第四章
第四章习题 习题4.1 试证明式()()∑∞ -∞ =Ω-=?n nf f T f s 1δ。 证明：因为周期性单位冲激脉冲信号()()T s n t t nT δδ∞ =-∞ = -∑，周期为s T ，其傅里叶 变换 ()2() n s n F t n ωπδω∞ Ω=-∞ ?=-∑ 而 2 2 1 1()s s s T jn t n T s S F t dt T T ωδ--= = ? 所以 2()()s n s n T π ωδωω∞ Ω=-∞ ?= -∑ 即 1 ()() s n s f n f T δ ω∞ Ω=-∞ ?= -∑ 习题4.2 若语音信号的带宽在300～400Hz 之间，试按照奈奎斯特准则计算理论上信号不失真的最小抽样频率。 解：由题意，H f =3400Hz ,L f =300Hz ,故语音信号的带宽为 B =3400-300=3100Hz H f =3400Hz =13100?+3 31?3100=kB nB + 即n =1,k =3。 根据带通信号的抽样定理，理论上信号不失真的最小抽样频率为 s f =)1(2n k B +=2?3100?（1+331 ）=6800Hz 习题4.3 若信号()sin(314)314s t t t =。试问： （1） 最小抽样频率为多少才能保证其无失真地恢复？ （2） 在用最小抽样频率对其抽样时，为保存3min 的抽样，需要保 存多少个抽样值？ 解：()sin(314)s t t t =，其对应的傅里叶变换为 ()S ω=???≤其他 ,0314 ,314ωπ 信号()s t 和对应的频谱()S ω如图4-1所示。所以Hz 5023142H H ===ππωf 根据低通信号的抽样定理，最小频率为Hz 1005022H s =?==f f ，即每秒采100个抽样点，所以3min 共有：100?3?60=18000个抽样值。
低功耗广域网(LPWAN)技术
是德科技 低功耗广域网（LPWAN） 技术——优势和测试挑战 应用指南
什么是 LPWAN？ 物联网是指由数十亿个设备连接到互联网所组成的一个网络。一些常见的设备包括可穿戴设备和智能家居设备等。这些类型的应用，基本上是要以牺牲部分隐私为代价来获取某些便利。对于工业物联网而言，其优势是巨大的。物联网可以提升工作效率、降低成本、减少能耗，还包括机器学习依据大数据做出动作。通过分析所有这些设备所产生的数据，您可以提升工作效率，或为客户提供更好的服务。由于您能够更深入地了解客户，因此能提供新的服务并扩大业务范围。 不过，当今的大多数无线技术还无法满足物联网的要求，尤其是在覆盖范围或电池使用寿命方面。 数据速率/功耗 覆盖范围 图 1. 比较 LPWAN 技术与其他物联网无线标准的数据速率、功耗和覆盖范围 为了满足物联网的要求，您必须在数据速率、功耗和覆盖范围之间进行权衡。要实现低功耗，可能不得不牺牲数据速率。 在图 1 中，WLAN 和 LTE（蜂窝）能以极高的数据速率和高功耗提供短距离和长距离的覆盖范围。 ZigBee、BT LE 和 NFC 能以中等数据速率和低功耗提供短距离的覆盖范围。 LPWAN 是一种能够同时满足覆盖范围和电池使用寿命要求的技术。它能提供最长距离的覆盖范围，而功耗非常小，同时只需牺牲少许的数据速率。很多智慧城市和智能公用事业应用，例如智能路灯、湿度传感器、智能计量和智能停车，对数据速率的要求不高，但却需要非常广阔的覆盖范围。这就是您需要 LPWAN 的原因。
LPWAN 技术：案例研究 让我们思考一下，如何使用 LPWAN 在无线智能计量应用中提高工作效率。 一家公用事业公司负责为一个小城镇的所有家庭供水。这家公司必须派人到每一户去抄水表。这个过程完全通过人工完成，在上门的路上浪费了大量时间。如果能够在每一户中部署水表，通过水表无线跟踪用水情况，并将数据发送到云，该公司就可以节省大量的工时，进而节省大量的成本，使公司可以专注于其他领域。此外，这家公用事业公司将能更好地了解客户的用水模式，并据此优化供水能力，确保在高峰时段提供充足供水。 为了无线跟踪用水情况，该公司必须为水表添加一个很小的硬件设备，即物联网客户端或代理器。这个硬件可以读取水表数字，并将读数定期发送到云。在这种情况下，数据速率和时延并不重要。最重要的因素是覆盖范围和电池使用寿命。某些水表安装在遥远的位置、地下室或难以到达的地方。无线技术必须支持广泛的覆盖区域，并能提供深入的室内覆盖。水表中的电池预期能够使用 10 年以上。 因此，这些服务提供商面临的挑战是： 1. 将所有这些处于遥远位置的水表通过无线技术连接到云。 2. 确保这些水表中的电池使用寿命达到 10 年以上。 为了克服这些挑战，这家公用事业公司可以采用一种 LPWAN 技术。通常，我们可以把这些技术分为授权许可的技术和非授权许可的技术。每一种技术都有其优点和缺点。
电网广域保护系统的构成及实现方法
电网广域保护系统的构成及实现方法 在用电需求不断增加的形势下，随着电网建设规模的不断扩大，电网保护由局域转向为广域已势在必行。构建电网广域保护系统，需要根据电网保护实际需求对系统的构成、设计与实现进行全面细致的分析与合理的规划，以确保电网广域保护系统切实可行。由此，文章首先对电网广域保护研究现状进行了相关分析，然后从实际出发对电网广域保护系统的构成与实现方法进行了深入的研究。 标签：电网广域保护系统；现状；构成；实现方法 引言 最近几年，为满足广大用户对电能的需求，电网建设规模逐渐扩大，而快速的大区域联网发展给电力系统运行安全与稳定性提出了更高的要求。同时，一旦大区域联网发生停电事故，无疑将会给人们的生活生产产生严重的影响。这些因素的存在都要求电力企业必须基于全局角度积极构建电网广域保护系统。所以，对电网广域保护系统的构成与实现进行研究对保障电网安全稳定运行具有重要的作用与意义。 1 电网广域保护研究现状 1.1 广域保护的基本含义 广域保护概念是在研究区域电网保护常规弊端进而引发对后备保护的深入研究过程中被提出来的。由于技术、相关理论尚不够成熟及其他等原因，目前广域保护系统还没有形成一个统一规范的概念。但根据广域保护系统产生的背景与需求，其基本含义主要有两种解释：一种是自动控制功能系统，一种是基于在线动态安全分析与广域测量系统的安全稳定控制系统。前者是利用多点信息对故障进行快速精确消除并对故障消除后系统遭受的影响进行分析，以及采取相应的控制措施实现保护与自动控制功能的系统。虽然表述方式上存在一定差异，但对于系统功能的理解却是一致的。文章根据现有研究成果将广域保护系统的含义归纳为，在满足继电保护、按稳定判据切机切负荷以及低频、低压减负荷等要求的基础上，实现系统安全稳定控制的一种保护系统。 1.2 广域保护所需技术 电网广域保护系统的设计与实现离不开计算机技术、网络技术与通信技术等现代化信息技术的综合运用。先进的计算机技术可以为电网广域保护系统提供超大容量的存储设备，为海量数据信息的存储与高效处理提供可能。而数据库的建立为各种测量数据、在线计算控制策略等数据的存储、计算与处理提供巨大的空间，从而使数据统一性、安全性与可靠性均得到更好的维护。另外计算机运行速度的不断提高，还能够为广域保护系统算法计算效率的提高提供相应技术支持。
广域继电保护及其故障元件判别问题的探讨
-44- /2012.11/ 广域继电保护及其故障元件判别问题的探讨 盐城供电公司 丁静娴 【摘要】随着电网建设规模的不断扩大以及电网结构和运行方式的日益复杂化和多样化，继电保护在电网建设、运行及管理中的重要性越来越凸显。传统的继电保护存在较多的问题，已不适应电网建设的发展。本文分析了广域继电保护中存在的问题，并探讨了故障元的判别原理及办法。【关键词】广域继电保护；故障元件；判别 继电保护是保障电网安全、稳定运行的第一道防线。近年来，随着电网建设规模的不断扩大以及电网结构和运行方式的日益复杂化和多样化，在复杂电网环境下，广域继电保护面临新的调整，传统继电保护存在着许多的问题。研究能够快速识别与隔离故障，简化保护整定计算的广域保护原理和配置方案，是保障电网安稳运行的重要内容。 一、现代电网中传统继电保护中存在的问题 (一)定值整定与配合困难 对于结构和运行方式复杂多变的现代电网，各相关后备保护之间动作值的配合非常复杂，并且通过就地检测量和延时实现配合的方式在很多情况下难以确保选择性。人们在继电保护中常采用“加强主保护，简化后备保护”措施，形成简化甚至放弃某些后备保护配置的趋向。在大电网发生高阻故障时，即使采用双套主保护并不能完全杜绝其拒动发生。 (二)远后备保护延时过长 多级阶梯延时配合导致远后备保护延时可能很长，于系统安全不利。 (三)缺乏自适应应变能力 传统后备保护的整定配合基于有限的运行方式，当电网的网架结构及 运行方式因故发生频繁和大幅改变时，易导致后备保护动作特性失配，可能造成误动或扩大事故 (四)存在潜在误动作风险 当电网结构或运行工况突发非预设性改变而伴随出现大范围的大负荷潮流转移时，可能造成距离保护Ⅲ段非预期连锁跳闸，甚至最终导致系统解列或大停电事故。产生这些问题的重要原因在于目前继电保护的动作依据仅仅是保护安装处设备本身的信息。如果可以得到当前系统更为全面的信息，可以产生更有效的故障判断和动作，这意味着基于广域信息有可能解决传统继电保护的某些难题。 二、广域继电保护的基本途径 目前，实现广域继电保护的基本功能主要有基于在线自适应整定原理(On-line Adaptive Setting，OAS)及基于故障元件判别原理(Fault Element Identification，FEI)两种不同途径。 (一)基于OAS的广域继电保护 在线自适应整定的研究始于上世纪80年代，国内则有学者将其表述为采用，防止保护失配并提高其灵敏度。在线自适应整定方法近20年来的研究工作主要围绕故障后扰动域识别、最小断点集搜索和快速短路计算等方面内容展开。 基于OAS的广域继电保护，研究时间较长，取得了很多成果，但实用化却受到一定的限制，其原因可能在于该方法虽可通过在线调整定值来对保护的灵敏性、选择性加以改善，但未从根本上克服传统后备保护整定配合复杂困难、阶梯延时动作缓慢等劣化保护性能的缺陷，这正是使后备保护存在隐性故障，易引发连锁跳闸、威胁系统安全的重要原因。 (二)基于FEI的广域继电保护 基于FEI的广域继电保护的研究是按后备保护区域来形成差动保护范围，可以准确的判定故障元件和确定后备保护动作区域。其优越性在于其无需整定计算，只需通过简单的时序和逻辑配合就能保证后备保护的选择性；可以有效地缩短后备保护的动作时间。同时，它没有大负荷潮流转移引起后备保护连锁动作的缺陷。 基于FEI的广域继电保护并不要求全电网的实时变化信息，即使远后备保护，最远仅需要周边相邻变电站群外延设备的故障相关信息，因此，这是一种有限广域保护，比较有利于其工程实现。针对大负荷潮流转移可能引发后备保护非预期连锁动作这一潜在风险问题，也可利用广域信息对电网潮流转移状况进行分析和判别，并及时对相关后备保护采取闭锁或改变动作特性等措施，从而避免后备保护的连锁跳闸，保障系统安全。 三、新型故障元件判别原理 (一)基于故障电压分布的故障元件判别原理 作为单一元件的故障判别原理有多种，譬如：电流差动、纵联方向、纵联距离等。显然，前者对同步采样要求严格而当应用于广域保护时存在困难，而后两者在复杂故障条件下性能尚不够完善。 基于线路故障电压分布的故障元件判别原理则能同时解决上述两方面的问题。该原理利用线路一侧电压、电流故障分量的测量值估算另一侧的电压故障分量。这样，广域后备保护可同时获得电压故障分量的测量值和估算值。外部故障时线路任意一侧电压故障分量的测量值和估算值是一致的，而内部故障时至少有一侧电压故障分量的测量值和估算值存在较大的差异，以此构成故障元件识别判据，且仅需要根据故障时线路两端的启动特征实现同步校正即可。该原理均能正确识别高阻接地、转换性故障及振荡中再故障等复杂情况下的故障线路，并且不受潮 流转移的影响。 (二)基于广域综合阻抗的故障元件判别原理 广域电流差动保护较普通电流差动更易受线路分布电容的影响而降低灵敏度，这是因为区域差动范围内在不同运行方式下包含的线路数量可能不一样，分布电容以及电容电流可能呈现较大范围的变化，同时在广域条件下估计和补偿电容电流也有较大难度。基于综合阻抗的纵联保护能克服分布电容的影响，灵敏度较高。将综合阻抗概念引入广域继电保护，可形成基于广域综合阻抗的故障元件判别原理，克服广域电流差动保护的缺陷。该原理利用区域多端电压和电流构造综合阻抗，广域综合阻抗定义为： (1)其中，M-流入广域继电保护区域的线路数目；N-广域继电保护区域边界母线数目。 (三)基于遗传信息融合技术的故障元件判别方法 为提高广域保护信息的可靠性，提出一种基于遗传(GA)信息融合技术的故障元件判别方法，它以故障方向作为遗传算法的处理对象，结合其他状态和多种保护判据信息进行信息融合，由线路两端故障方向的容错判定确定故障元件，以克服数据传输过程中信息缺失或信息错误的影响。 该方法从基于故障方向的广域继电保护原理出发建立基于遗传算法的信息融合数学模型。然后根据当前保护状态值与保护的状态期望值之间的差异构造求极大值的适应度函数。采用遗传算法的种群建立，快速搜索和收敛判定的运算来寻找最优解，实现基于最优解的故障方向决策和故障元件判别。 (四)基于概率识别的信息融合技术为降低基于遗传算法的广域继电保护的计算量，避免过早收敛导致保护判断错误，提高信息容错能力，提出基于概率识别的信息融合技术，简化和改进基于遗传算法的故障元件判别原理。该算法基于有限广域范围同时发生多处故障的可能性很小的假设，仅对区域内单个元件故障建立故障识别编码，大大减小了搜索范围，避免遗传算法中复杂的搜索过程和收敛判断。算法依据保护原理的选择性与灵敏度设置加权系数，然后根据各类保护的实际状态和基于故障识别编码的期望状态之间的差异，结合加权系数，构造求极小值的适应度函数，并引入故障识别概率K i 为：
通信原理教程+樊昌信+习题答案第二章
第二章习题 习题2.1 设随机过程X (t )可以表示成： ()2cos(2), X t t t πθ=+-∞<<∞ 式中，θ是一个离散随机变量，它具有如下概率分布：P (θ=0)=0.5，P (θ=π/2)=0.5 试求E [X (t )]和X R (0,1)。 解：E [X (t )]=P (θ=0)2cos(2)t π+P (θ=/2)2cos(2)=cos(2)sin 22 t t t π πππ+ - cos t ω 习题2.2 设一个随机过程X (t )可以表示成： ()2cos(2), X t t t πθ=+-∞<<∞ 判断它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。 解：为功率信号。 []/2/2 /2/2 1()lim ()()1 lim 2cos(2)*2cos 2()T X T T T T T R X t X t dt T t t dt T ττπθπτθ→∞-→∞ -=+=+++? ? 222cos(2)j t j t e e πππτ-==+ 2222()()()(1)(1) j f j t j t j f X P f R e d e e e d f f πτπππττττδδ∞-∞---∞-∞==+=-++?? 习题2.3 设有一信号可表示为： 4exp() ,t 0 (){ 0, t<0 t X t -≥= 试问它是功率信号还是能量信号？并求出其功率谱密度或能量谱密度。 解：它是能量信号。X (t )的傅立叶变换为： (1)004 ()()441j t t j t j t X x t e dt e e dt e dt j ωωωωω +∞-+∞--+∞-+-∞====+??? 则能量谱密度 G(f)=2 ()X f =2 22 416 114j f ωπ=++ 习题2.4 X (t )=12cos2sin 2x t x t ππ-，它是一个随机过程，其中1x 和2x 是相互统计独立的高斯随机变量，数学期望均为0，方差均为2σ。试求： (1)E [X (t )]，E [2()X t ]；(2)X (t ) 的概率分布密度；(3)12(,)X R t t 解：(1)()[][]()[]02sin 2cos 2sin 2cos 2121=?-?=-=x E t x E t t x t x E t X E ππππ ()X P f 因为21x x 和相互独立，所以[][][]2121x E x E x x E ?=。
低功耗广域网络LPWAN 8种技术比较(AUGTEK)
8种技术、15组核心数据，让你全方位了解LPWAN ——来自八月科技AUGTEK物联网观察 有一场战斗已经在支持物联网的基础技术间打响，目前低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network,LPWAN）中被谈论最多的选手有LoRa, Sigfox, WAVIoT,cellular, Neul, Nwave, Weightless-P和Weightless-N。今天AUGTEK 一口气放送15组LPWAN核心数据，对其横向比较。请接下这满满的干货。 比较的技术指标有网络可覆盖范围（Range）、穿墙性(Deep Indoor Peformance)、频率(Freq.Band)、是否有免费频段(ISM?)、是否双向传输 (FullyBi-directional)、数据传输速率(Date Rate)、功耗大小(Power Profile)、是否鉴权(Authentication)、是否E2E加密(E2E Encryption)、是否能云端升级(Over the Air Software Upgrades)、是否能漫游(Supportssensors moving between hubs)、是否能定位(Location Aware)、开发模式(Operational model)、协议标准(Standard)、可延伸性(Scalability)。具体表格如下：
关于LPWAN: 低功耗广域网络（Low Power Wide Area Network,LPWAN)是物联网网络层中不可或缺的一部分，具有功耗低、覆盖范围广、穿透性强的特点，适用于每隔几分钟发送和接收少量数据的应用情况，如水运定位、路灯监测、停车位监测等等。LPWAN相关组织LoRa联盟目前在全球已有145位成员，其繁茂的生态系统让遵循LoRaWAN协议的设备具有很强的互操作性。一个完全符合LoRaWAN标准的通讯网关可以接入5到10公里内上万个无线传感器节点，其效率远远高于传统的点对点轮询的通讯模式，也能大幅度降低节点通讯功耗。 目前国内做LPWANLoRa比较专业的公司有八月科技（AUGTEK）。八月科技是LoRa Alliance亚洲唯一董事会成员单位，中国LPWAN联盟理事长单位，国内首家运营商级别的物联网通信设备方案提供商。