1、基于乒乓原理的时钟信号同步

　　数字化变电站的线路差动保护采用基于乒乓原理的时钟信号同步的采样同步调整方案

　　以M站差动保护为例，当装置收到本站的同步信号SYNM时，在传向N站的数据帧中增加“同步信号帧”;同时在收到N站传过来的“同步信号帧”时，记录下此时刻相对于本侧同步时钟的时差Tma，同时回发N侧一帧“同步确认帧”。“同步确认帧”中包含Tma。N侧装置的收发过程与此相同。

　　M站差动保护在收到从N站传过来的“同步确认帧”时，记录下此时刻相对于本侧同步时钟的时差Tnb。经过一个来回，M站保护装置就知道了本侧保护装置与对侧保护装置的同步时钟的时刻差△t=Tnb/2-Tma。同理，N站检测到的本侧保护装置与对侧保护装置的同步时钟的时刻差△t=Tmb/2-Tna。

　　△t有正负之分。当△t为正时，表示本侧同步时钟超前对侧同步时钟：当△t为负时，表示本侧同步时钟落后对侧同步时钟。

　　数字化变电站光纤分相纵差保护要求两侧Mu的采集频率相同，假设Mu发送数据帧的频率为fs，计算出△t后，可计算出两侧差动保护装置对点的间隔Nd，Nd=round(fS△t)

　　式中：round函数是将实数取整，余数四舍五入。

　　当△t为正时，将本侧的采样值后移Nd点与对侧同步;当△t为负时，将本侧的采样值前移Nd点与对侧同步。

　　采用此种同步方式，两侧同步后理论上存在的最大相位差δ=ω/(2fS)，其中，ω为系统角频率。

　　2、相位差分析

　　数字化变电站的光纤差动保护采用时钟信号同步后，两侧装置的同步时差td可表示为：

　　td=δ+ts

　　式中：δ为基于乒乓原理的时钟同步后两侧角差。

　　由于电子式互感器的数据采集频率fs比较高，采用时钟信号同步后的线路差动保护的同步角差与fs相关，成反比关系。以每周期40点(fS=2000Hz)采样为例，同步后的角差6≤4.5°。

　　ts为两侧Mu的采样相对于各自全站统一时钟源的时间差。目前，Mu的运算速度快，两侧不一致的时间差小，一般在10μs以下。

　　采样报文从Mu经过网络交换机传输到保护装置，这个时间在同步报文中考虑，不影响同步后的时差。

　　综合分析，从一次电气量到保护计算整个环节，基于乒乓原理的时钟信号同步后对点造成的角差δ为两侧差动保护不完全同步的主要因素，tS的影响小。传统的电磁型保护用电流互感器，由于励磁电流的存在，导致二次电流相对于一次电流有角差。继电保护“四统一”规定，线路两侧电流互感器传变的角差误差最大考虑7°。基于罗氏线圈原理的电子式电流互感器，由于没有铁芯，没有励磁电流，理论上二次电流传变没有角差，也不存在饱和。因此，数字化变电站线路两侧电流互感器传变无角差，基于同步形成的时差td对差动保护影响小，可以不用考虑其对差动的影响。