基于5G技术的配网差动保护应用

差动保护具有良好的可靠性、选择性和速动性,但受制于保护通道的建设,差动保护在配电网中仍未被广泛使用。本文介绍了1种基于5G技术的配网差动保护,利用5G技术实现差动保护数据交互,有效解决了配网差动保护通道建设难题。现场测试表明,差动保护可依托5G网络实现信息交互,但交互时延不稳定是制约实际应用的关键问题。     

5G无线通信承载差动保护业务的应用探讨

5G承载差动保护业务是通信与控制保护技术融合发展的需求。通过对比分析不同对时原理差动保护的通道需求,比较高低压网络差动保护通道延时的需求差异,分析了5G无线通信中确定性传输时延技术和精准授时技术的可行性,提出了基于5G精准时标的配网差动技术。外场5G基站实测验证了授时精度及传输延时均能满足差动保护业务需求。     

5G环境下差动保护在电力系统中的应用

由于面临业务需求差异化,应用场景多样化,以及网络设备异构化的挑战,电力物联网的构建需要引入网络切片、边缘计算、灵活回传以及低时延技术等5G关键技术来实现灵活、差异化的通信能力。针对这些问题,本文研究了5G网络的关键技术,研究了差动保护业务在5G环境中的应用,并设计了移动边缘计算平台,使信息流无须回传至5G核心网、在网络的边缘就能完成信息的交互与传输,满足配网差动保护对端到端通信通道10～12 ms的时延要求。该方案能够取代光纤通信进行配网差动保护装置之间实时通信,为泛在电力物联网接入网低时延、高可靠应用场景提供解决方案。     

5G独立组网模式下的配网保护配置策略及应用

广覆盖高可靠低延时通信的5G网络,对打通配网终端设备之间的互联互通“最后一公里”问题有着极高的应用价值。为提升5G独立组网模式下配网保护的实用化水平,首先分析了配网保护的通信资源需求,并根据5G配网保护的总体架构,通过时钟信号和数据信号同源传输的方式提出了可靠性更高的对时方案。同时,在城区配网开展了差动保护和区域保护的应用,对比了两种保护方法在架空和电缆线路应用时的差异,结果表明架空线路宜采用区域保护,电缆线路可兼容差动保护和区域保护。     

5G通信条件下的线路差动保护优化策略研究

线路电流差动保护具有良好的选择性和速动性,但难以应用于光纤铺设率不高的配电网。5G通信技术的出现,为电流差动保护的数据交互提供了新的传输通道。针对5G的差动保护在应用中存在差动电流数据量大、丢包率较高以及报文乱序等问题,提出了省流量模式、冗余发送机制以及乱序报文处理等优化策略,并通过实验室数据分析以及现场工程应用验证了优化策略的可行性及有效性,为今后5G差动保护的推广和应用提供了借鉴。     

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...     

5G技术在智能电网中的实践和验证

5G技术以其大带宽、低时延、广连接技术优势,可以广泛地应用于电网行业全流程的生产和运营管理中。通过对5G切片、边缘计算等技术在差动保护等典型应用场景的实践和应用,验证了5G端到端的网络切片对电网业务隔离和保护的有效性,满足差动保护、配电网三遥对5G授时精度、端到端时延的指标要求。因此,5G网络可为配电网提供高可靠的无线通信服务,具有广阔的商业前景。     

5G冗余双通道通信技术在配电网差动保护中的应用研究

目前电流差动保护技术在配电网保护中的应用已经成熟。差动保护业务主要使用电力光纤专网承载,铺设费用高,易受外力破坏。为解决此类问题,提出使用两家运营商的5G无线网络替代电力光纤专网的技术方案,通过构建5G冗余双通道试验验证环境,分别对业务可靠性及网络性能进行测试。试验结果验证了将5G冗余双通道通信技术应用于配电网差动保护的可行性。方案为今后5G无线网络应用于配电网差动保护提供了数据参考与借鉴。     

光纤电流差动保护有关通道若干问题的探讨

光纤电流差动保护是高压线路主保护的发展趋势。阐述不同保护通道光纤电流差动保护的保护配置及应用原则、同步问题的解决方案,并以在系统中经常使用的P544、REL561、RCS-931A、PSL-603G、CSC-103A光纤电流差动保护装置为例,讲述装置的内部设置、光功率衰耗允许范围以及通道告警处理一般方法等通道方面相关问题,以供调试和缺陷处理参考。     

5G通信条件下配网差动保护快速动作方案研究

针对传统差动保护逻辑在5G环境中使用时动作速度较慢的问题,提出了一种适用于5G通信的差动保护方法。首先,分析以光纤为传输媒介时,传统差动保护的逻辑原理和动作时序。其次,分析5G差动保护的通信现状以及将传统的差动保护逻辑应用在5G环境下存在的问题。并通过测算网络通信延时,分析了减少信息传递次数的必要性。最后,优化差动保护逻辑以降低通信延时对动作速度的影响。通过实验验证,改进后的差动保护动作时间加快了10~15 ms,约为信息在5G环境下的传输时延。     

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。     

计及5G通信异常工况的有源配电网快速综合保护方案

随着分布式电源的高比例接入,传统三段式电流保护已难以适应日益复杂的配电网故障形态。在5G通信不断兴起的背景下,性能完备的电流相量差动保护在配电网中应用前景广阔,可不再受制于光纤铺设等附加的高额费用。但是,一旦出现5G通信信号失去同步甚至中断的极端情况,电流相量差动保护将无法正常工作。对此,针对5G通信异常场景,提出一套有源配电网综合快速保护方案,即适应5G通信失去同步但未中断场景的电流幅值差动保护判据、适应5G通信完全中断场景的相继速动保护判据,通过实时监测信道环境实现判据自适应切换。在PSCAD/EMTDC中搭建10 kV有源配电网模型。仿真结果表明,所提保护判据在不同故障场景下均能可靠动作。     

基于5G通信的继电保护技术研究

为应对电力系统现有通信信道故障定位困难和长距离通信可靠性不足等难题,基于继电保护通信性能要求,从报文格式、带宽需求、传输延时、通信架构、安全性和数据同步技术等方面探讨了5G通信在继电保护中应用的可行性。进一步地,明确基于5G通信的纵联保护在配电系统中应用的优越性和在中高压电力系统中应用时基于网络结构和转发协议的优化方向。最后,针对误码、丢帧、通信中断、延时异常、授时异常等异常情况,提出了基于5G通信的纵联保护的保护策略,为5G通信技术在电力系统继电保护领域的工程应用提供参考。     

基于5G授时的配网差动保护数据同步方案

在配网中实现基于5G通信电流差动保护的关键技术之一是区段两端电流数据的同步问题。分析现有数据同步方法应用于5G电流差动保护的适应性;介绍5G协议中时间同步指标及实现架构;在此基础上,提出利用5G通信中的高精度时间信息实现数据同步的实用化路线。在该路线中,设计一种基于5G信号参数的基站授时方案;给出两种适用于配网电流差动保护的对时信号;最后提出基于B码对时信号的电流差动保护数据同步方法并分析其误差。理论上所提方案可实现线路两端时间同步偏差不超过20.8μs,对应两侧电流相角偏差不足0.5°,完全满足电流差动保护要求。     

基于5G组网的智能分布式配电网保护研究与应用

为解决分布式电源接入下的多源网络问题,以及传统配电网阶段式过流保护在整定配合上的难题,提出配网保护纵联化、广域化解决方案,实现多种运行方式下配网相间短路故障的全线速动。利用5G uRLLC高可靠低时延网络技术,提出了基于5G通信的配电终端自组网、快速对等通信以及组网方案。基于QoS+DNN+UPF专享的端到端网络组网方式,有效降低了配网保护业务时延,同时保障了数据传输的安全性。该技术路线已于2019年8月在安徽电网完成了国内首次试点应用,实践证明,所提出的方案能有效实现配网故障的精准定位与隔离,显著提升配网供电可靠性,具有较好的实用性和推广价值。     

应对线路差动主保护丢失的后备保护应急方案

超高压输电系统中,存在单间隔或多间隔线路差动主保护丢失后后备保护在线路区内故障时可能存在动作延时长、失配导致的误动或拒动风险。针对单间隔或多间隔线路保护装置闭锁、通信设备异常、通信通道故障导致的线路差动主保护丢失工况,分析了后备保护的适应性,提出了基于站域开关量信息采集来判断不同工况导致主保护丢失的识别逻辑。并制定了基于站域共享信息的后备保护主动和被动加速自调整应急优化方案,缩短后备保护的动作时间和自适应调整后备保护的动作范围,并通过仿真验证。仿真表明,优化后的应急后备保护实现线路差动主保护丢失后由距离保护和零序保护快速有序切除故障。     

基于区域自组网的配电线路无线差动保护技术研究及应用

差动保护为配电线路下的故障快速精准隔离提供了可靠有效的手段,但传统的光纤通道敷设困难,运维成本高,限制了其在配电网的应用。提出了一种无线通信下的配电线路差动保护设计方案。采用区域自组网技术构建差动保护的通信通道,信息传输不依赖于公共网络传输设备。采用动态定向补偿技术实现各侧数据的精准同步,不依赖于外部对时设备。采用多级安全策略加强网络安全,提高保护业务数据传输及接入的安全性。采用无线通信抗干扰技术避免电磁波干扰,保证数据传输可靠性。通过实验室搭建试验平台进行系统测试,结果表明基于区域自组网的无线通道传输延时短,延时抖动小,数据传输可靠性高,通道及保护功能各项性能指标完全满足配电线路差动保护要求。最后通过试运行验证了该技术具备工程应用推广价值。     

基于结构熵的电力骨干通信网抗毁性研究

电力骨干通信网抗毁性分析对于评价电力通信网络的生存性能,制定网络的保护策略具有重要的意义。结合复杂网络异构性,基于电力骨干通信网拓扑结构,构建了网络节点差异性矩阵。依据电力通信的业务特点,将链路传输流量作为链路的权重,构建了网络链路差异性矩阵。融合节点及链路差异性定义了节点重要度及电力骨干通信网的结构熵。以一个实例网络对网络的节点重要度及蓄意攻击下以结构熵为指标的网络抗毁性进行了仿真分析,结果表明了所提方法的合理性和有效性。