5G通信自同步配网差动保护研究与应用

随着分布式电源的高度渗透和环网结构的逐步增多,配电网迫切需要电流差动保护应对过流保护面临的挑战。基于5G的商用化契机,研究开发一种基于5G通信的配电网分布式差动保护。该保护采用基于移动边缘计算的切片网络作为数据通道,具有超低延时和超高可靠的特点;采用基于故障时刻的自同步方法解决差动保护两端的数据同步问题,无需增加额外对时装置。在5G智能电网应用示范区,对所开发装置进行了单基站和跨基站环境下的综合测试,并投入10 kV线路试点运行。现场测试结果与试运行数据表明,差动保护性能满足配电网工程应用要求。     

适用主动配电网的差动保护方案研究

为了解决主动配电网双向潮流对电缆型配电网保护影响,分析了DER接入电缆型配电网对保护带来的问题,提出了适用于主动配电网的差动保护方案。差动保护方案配置集中式线路差动与就地式母线差动保护,适用于电缆线路的配电自动化。DTU采用内置以太网通信技术,采用专用光纤通道"手拉手"连接。基于光纤通道实现DTU数据同步,DTU进出电流传输至集中式差动保护装置,由集中式差动保护装置实现配电网线路保护,DTU就地实现环网柜母线保护,能很好地满足电缆线路ADN接入DG对保护的要求。设计开发了相应的DTU及集中式差动保护装置,应用在实际的电缆线路ADN系统,具有很好的应用前景。     

基于5G通信的配电网差动保护技术研究

现代配电网大量分布式电源的接入,使得传统三段式过流保护整定困难。基于光纤通信的差动保护建设成本高,难以大范围应用。5G通信的大带宽、低延时、高可靠特点为配电网差动保护业务提供了一种新的通信方式。通过分析5G通信承载配电网差动保护的技术手段,结合配电网差动保护对通信的技术要求,提出一种基于5G无线通信通道、UDP协议SV采样值报文格式、北斗卫星导航系统授时采样同步法的配电网差动保护方案。该方案在多个5G通信环境进行了验证,差动保护性能满足配电网系统要求。     

有源配电网电流差动保护应用技术探讨

有源配电网具有多电源、多分段、多分支、功率双向流动、弱馈等特征,传统三段式电流保护难以保证选择性和灵敏性,需要提供新的更有效的保护方法。基于该背景,将正序故障分量电流差动保护引入到有源配电网,探讨其应用原理与实现技术。针对不同的馈线结构,给出了适应性差动保护动作判据及门槛整定原则。针对配电网线路特点,提出并实现了基于故障信息的电流数据自同步方法。根据配电自动化通信体系最新进展,探讨了基于点对点对等通信实现差动保护数据交换的通信规约。基于智能配电终端平台,开发出正序故障分量电流差动保护样机并对其进行了综合测试,测试结果验证了所提保护方案的可行性。     

基于对等通信的分散式配电网保护与自愈控制系统

为保障智能配电网的供电质量,提出了一种基于对等通信的分散式配电网保护与自愈控制系统方案,采用与成熟应用的单间隔差动保护配合,并辅助基于区域信息的网络拓扑保护,实现配电网故障的毫秒级隔离;采用基于对等通信和相同配置的"无主式"模式,实现百毫秒级自愈转供及与分段备自投配合的双重后备;同时针对小电源接入配电网和过载预判提出了有效的解决措施。测试表明,该系统动作行为准确,满足重要用户对配电网高可靠性供电的要求。目前该系统已在上海10kV配电线路成功应用。     

基于5G和光纤综合通道的输电线路差动保护方法

现有输电线路差动保护均基于光纤通道设计,其通道要求高,限制了双通道三路由的推广应用.另外,现有差动保护不具备识别通道路由延时不一致的能力,存在差动误动的风险.从数据格式、采样同步、同步监测、网络安全等方面研究了对通道要求降低的输电线路差动保护解决方案,并提出了基于5G和光纤综合通道的线路差动保护方法.重点研究了基于数据通道可靠性提升的同步方法、基于外部同步时钟的同步方法和多模式数据实时同步监测策略,实现综合通道差动保护同步.通过仿真试验,基于5G和光纤综合通道的输电线路差动保护方法,实现了可路由的差动数据处理,降低了差动保护对通道的要求,对采样同步状态进行实时监测,提高了差动保护的可靠性,有利于双通道三路由的推广应用.     

半波长交流输电线路保护方案及装置研制

半波长线路输电距离远,故障特征与常规输电线路差异显著。针对半波长线路对保护带来的挑战,基于自由波能量保护、同步差动阻抗保护和假同步差动阻抗保护等半波长保护原理,设计了实用的半波长线路保护方案,确保近端故障单端量保护快速动作,远端故障双端量保护全线速动。针对半波长线路保护算法复杂、计算量大、采样率要求高、纵联通道延时长等难题,设计了基于中央处理器+双数字信号处理器(CPU+双DSP)的系统构架,提出了保护逻辑分处理器及分调度周期处理、假同步差动阻抗保护采样数据回退处理等关键技术,形成完整的半波长线路保护装置软硬件实现方案。经实时数字仿真(RTDS)试验和动模试验验证,所研制保护装置各项动作行为、性能指标均满足半波长输电线路安全运行要求。     

一种基于EPON的时钟同步协议在配网多端 差动保护中的研究及应用

配网线路分支线路多、拓扑复杂,将传统差动保护用于配网线路时存在投资成本大、管理复杂的缺点。在基于EPON的配网自动化系统中,如借用EPON通道实现配网线路的多端纵联差动保护,可解决上述问题,但其采样值同步是一个难点。针对EPON通信的固有特点,设计了一种类似于IEEE 1588的时钟同步协议,该协议简化了IEEE 1588主从时钟的交互机制,可使网络内各设备的时钟与主设备同步,精度能满足配网线路多端差动保护的要求。经试验验证,该方法可解决EPON通信条件下的设备时钟同步问题。     

基于故障同步识别的含分布式电源配电网充分式差动保护

分布式电源(DG)接入配电网后,配电网结构变为多电源网络,解决多电源网络保护问题最有效的方法是差动保护方案。传统差动保护方案需要使用被保护线路两端同步数据,但当前配电网通信自动化水平无法满足同步采样要求。文中提出了故障同步识别技术,测量线路工频基波电流故障时刻前后两相邻的相同趋势过零点的时间间隔,通过该时间间隔可计算故障后两端基波电流相位差并识别故障,有效克服保护无法同步采样的困难。基于故障同步识别技术,提出了充分式差动保护复合判据:仅由基波电流幅值和故障同步识别技术测得的时间量构成,包含改进标积制动判据和充分式比幅判据两部分。新复合判据解决了传统差动保护判据无法同时提高相移制动能力和灵敏性的矛盾。仿真验证了故障同步识别技术的准确性,充分式复合判据具有良好的动作特性。     

光纤电流差动保护在华北500 kV主网中的应用

利用光纤通道传输电流差动保护已大量应用到线路保护中,这种保护方式对通信通道的要求比较高。在误码率、传输时延能满足保护要求的情况下,线路两端保护采样不能同步和光电转换装置的问题也会引发通道告警。文章重点分析了同步时钟和光电转换装置引发的问题,建议利用成熟的通信监控手段,把监测延长到保护装置的出线测,对通道的误码率、滑码、传输时延进行在线监测,以减少因为同步和光电转换装置引发的通道告警问题。     

适用于站域后备保护的智能变电站站间信息传输方案

要实现基于电流差动原理的智能变电站站域后备保护,需要获取相邻变电站的SV和GOOSE信息,为此研究了变电站之间的信息传输方案。满足带宽和实时性要求的SV传输方案有以下三种:借用光纤纵差保护装置转发的方案、采用专用数据转发装置的方案和广域以太网扩展变电站过程层网络的方案。经过性能对比分析,第三个方案互操作性好、数据带宽高,最适合于站域后备保护的实际应用。对第三个方案从SV数据的同步性、数据通道带宽、通信传输距离及可靠性、数据传输延时等几个方面进行了初步分析,表明采用该方案在智能变电站之间透明传输SV和GOOSE信息是可行的。最后指出了实用化过程中需要进一步研究的内容和可能存在的问题。     

一种高效的配电网报文数字签名实现方法

智能配电网越来越多地依赖通信网络交互信息,而通信网络更加多样化和开放化,使得通信报文在网络传输中遭受篡改、窃取、伪造等恶意第三方攻击的可能性日益突出。在研究智能配电网报文安全目标的基础上,提出一种基于椭圆曲线的智能配电网通信报文认证方法。首先分析了数字签名的原理,接着研究基于数字签名的智能配电网报文安全的具体实现方法,并在当前智能配电网平台上进行报文安全测试实验。测试结果证明,基于椭圆曲线算法的报文认证方法安全性较好,同时还能满足智能配电网的实时性要求。     

110kV大侣智能变电站自动化系统的设计与应用

本文对110kV大侣智能变电站自动化系统的设计方案进行了应用分析：①过程层采用SV＋GOOSE＋IEEE1588共网传输模式下的保护、控制、计量、录波配置方案;②采用不同原理的电子式互感器和常规互感器混合使用的线路、主变和母线差动保护应用方案;③通信时钟同步及主备切换方案;④智能变电站保护控制设备采用动态组播协议应用方...     

智能电网的时间同步体系配置方法

国家电网公司在＂十二五＂规划中提出全面建成坚强智能电网的目标,为使智能电网具备快速的运行方式调节能力、强大的在线监测分析能力、智能化的自愈能力,必须建立坚强的通信支撑网络以获取能够准确反映电网节点现实情况的有效数据,而建立全网同步数字传输体系是通信网络的基础保障。以现有电网的SDH通信环网同步体系的建立为依据,分析了现有SDH通信同步环网的同步模式,指出现有时间同步体系中存在的伪同步问题;并根据变电站建设中存在GPS基站建设导致的选址困难和变电站在同步环网中的孤岛运行状态,结合智能变电站的三层两网结构中变电站二次设备的时间同步配置存在硬件种类多和标准不统一的问题,最后提出基于全电网的时间同步联网方案。     

Development and research on integrated protection system based on redundant information analysis

Facing the growth of energy demand and the worldwide interests in renewable energy sources, smart grid has been proposed in order to accommodate the needs of power grid development. In China, digital substations have been widely applied. Moreover, as the worldwide interest and development in smart grid have increased significantly, the digital information availability and communication capability of modern substation have been improved. Different with traditional substation protection configuration based on local information, Integrated Protection (IP) is used to denote the integration of several protective devices for multiple power equipment within the substation into one protective relay, obtaining all the real time information of the substation by communication network. The analysis of sharing information and cooperation among different protection functions helps to realize more reliable and sensitive fault detection. This paper describes several different integrated protection schemes and their respective advantages and disadvantages. The principles and functions applied in integrated protection systems are addressed to provide an overview of the current state of the technology. A new coordinated protection system based on inter-substation information is proposed and simulation study is discussed to verify the improved reliability and sensitivity.     

Development and research on integrated protection system based on redundant information analysis

Facing the growth of energy demand and the worldwide interests in renewable energy sources, smart grid has been proposed in order to accommodate the needs of power grid development. In China, digital substations have been widely applied. Moreover, as the worldwide interest and development in smart grid have increased significantly, the digital information availability and communication capability of modern substation have been improved. Different with traditional substation protection configuration based on local information, Integrated Protection (IP) is used to denote the integration of several protective devices for multiple power equipment within the substation into one protective relay, obtaining all the real time information of the substation by communication network. The analysis of sharing information and cooperation among different protection functions helps to realize more reliable and sensitive fault detection. This paper describes several different integrated protection schemes and their respective advantages and disadvantages. The principles and functions applied in integrated protection systems are addressed to provide an overview of the current state of the technology. A new coordinated protection system based on inter-substation information is proposed and simulation study is discussed to verify the improved reliability and sensitivity.     

Development and research on integratedprotection system based on redundantinformation analysis

Facing the growth of energy demand and the worldwide interests in renewable energy sources, smart grid has been proposed in order to accommodate the needs of power grid development. In China, digital substations have been widely applied. Moreover, as the worldwide interest and development in smart grid have increased significantly, the digital information availability and communication capability of modern substation have been improved. Different with traditional substation protection configuration based on local information, Integrated Protection (IP) is used to denote the integration of several protective devices for multiple power equipment within the substation into one protective relay, obtaining all the real time information of the substation by communication network. The analysis of sharing information and cooperation among different protection functions helps to realize more reliable and sensitive fault detection. This paper describes several different integrated protection schemes and their respective advantages and disadvantages. The principles and functions applied in integrated protection systems are addressed to provide an overview of the current state of the technology. A new coordinated protection system based on inter-substation information is proposed and simulation study is discussed to verify the improved reliability and sensitivity.     

密码技术在配网自动化中的访问控制研究

随着智能电网建设的不断推进,电力系统的自动化水平逐渐提高。作为智能电网的重要组成部分,配网自动化的信息安全是智能电网发展急需解决的关键问题。为了防止不合法的终端设备接入到配网通信系统,根据现有配网通信系统模型的特点,以密码技术为基础,采用PKI密码协议,提出一种基于身份认证的配网访问控制方案。经过分析表明,该方案可以有效控制配网通信系统中设备的接入问题,对于提高配网自动化通信系统的信息安全具有重大意义。     

智能配电网通信技术研究及应用

配电通信网是电力通信网的重要组成部分,一直以来由于缺乏适用的组网解决方案,成为电力通信网薄弱环节和制约智能电网在配用电侧应用的瓶颈。文章分析了智能配电通信网现状和业务特点,对PON、WiMAX和PLC等几种适用通信技术进行了深入研究和经济技术比较,提出了智能配电网通信系统架构和组网技术方案。