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。     

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。     

基于5G通信技术的配电网精准控制端到端承载方案研究

5G通信技术具有大带宽、低时延、高可靠性、服务化网络架构等优势,被认为是解决智能电网、智能交通、工业4.0等控制类应用场景通信需求的新型无线通信技术。从配电网精准控制保护业务底层原理出发,通过分析保护装置差动电流触发故障隔离控制指令机制、保护业务规约报文与传输模式、装置热稳定性等,精确定义配电网差动保护业务通信模式、传输带宽、接收时延、时间同步和网络安全防护等通信需求;结合5G通信技术最新标准化进程,开展面向配电网差动保护业务端到端网络组网方案、安全认证等方面的设计,并通过承载实验验证了方案的技术可行性。     

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。     

基于5G无线通信的配电网自适应差动保护技术探讨

针对大量分布式电源接入配电网以及用户对供电可靠性要求不断提高的问题,提出了一种基于5G无线通信的配电网拓扑自适应差动保护技术。该技术运用5G无线通信低延时、高带宽的特点,采用采样点插值同步法,实现故障的精确定位与隔离,有效地减少了终端运维的工作量,为配电网自动处理故障提供了新方向。为验证所提出的配电网自适应差动保护技术,在5G示范工程进行了通信性能测试、差动保护业务测试。除目前外场环境下不具备测试条件的测试项以外,其他所有测试项的结果均符合预期。     

基于5G配电网差动保护安全防护策略研究

对5G承载配电网差动保护的网络安全防护策略进行了讨论。首先,给出了配电网差动保护的架构和实现原理;其次,对比分析了5G和4G的安全防护策略和机制,并在此基础上结合5G的自身安全挑战,分析了基于5G配电网差动保护安全防护需求,首次提出了两种5G独立组网和非独立组网模式下基于5G配电网差动保护的安全防护策略和目标;最后,根据配电网差动保护业务数据流向和边界条件给出了基于5G配电网差动保护的安全风险点和应对措施。     

配电网保护通信时延需求约束的5G通信切片接入优化研究

5G通信的高可靠性和低时延性为配电网的差动保护提供了有效的技术支撑,但是5G通信存在的时延和抖动仍然会对差动保护的动作结果产生影响。为了减少配电网保护采集电流数据通过5G传输时产生的时延和抖动,提出了一种基于5G网络切片接入优化的配电网差动保护方法。首先对5G通信在配电网中使用场景进行分析,并建立5G通信接入时延的数学模型;然后根据该模型,研究差动信号时延最小化的优化目标函数,并依据所提优化目标函数采用拉格朗日乘数法和分支定界法求解最大化利用通信信道资源的5G切片选择,实现差动信号传输的时延最小;最后通过仿真并与其他方法对比,验证所提方法的优越性和鲁棒性。     

探究5G技术在配电网电流差动保护业务中的应用

<正>主要探讨了5G技术在配电网电流差动保护业务中的应用。介绍了电流差动保护的基本原理和5G技术的优势,分析了5G技术在电流差动保护业务中的应用场景和实现方式,总结了5G技术在配电网电流差动保护业务中的应用优势。     

基于5G通信技术的差动保护实用化方案

基于5G通信技术的线路差动保护在分布式能源广泛接入的配电网中具有明显的优势,其可行性已经得到证明,但仍存在一些实际问题需要解决。介绍了基于5G通信技术的线路差动保护的实现方案;针对保护的可靠性和快速性等问题进行了分析,提出了实用化的解决方案,并进行了验证。结果表明：采用矢量和采样值结合的差动报文形式,可以解决省流量通信模式下差动保护装置功能完整性的问题;发送侧报文冗余与接收侧自适应插值算法可以解决保护动作可靠性的问题;改进的差动算法和电压快速启动可以解决保护动作快速性的问题;保护联跳可以解决两侧动作行为不一致的问题。     

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。     

5G通信下配电网差动保护数据同步方法研究与应用

5G通信的出现为配电网差动保护数据传输提供了新的思路,但其传输时延抖动较大,影响数据同步甚至是保护控制功能的实现。对此,提出了一种不依赖于时标信息与固定时延计算、可以消除时延抖动影响的数据同步方法。该方法基于构建的配电网模型以及获取的差动保护两侧数据信息计算得到传输时延,从而进行插值获得同步序列,以序列号同步作为配电网中差动保护两侧数据同步的方式。试验结果表明,该方法可以有效实现配电网5G通信传输下的数据同步。     

基于5G的配电网线路差动保护时间同步算法

配电网具有多电源、多分段、多分支、功率双向流动等特征。传统三段式电流保护方法难以保证选择性和灵敏性,而传统差动保护方法需要敷设光纤,其建设和维护成本高,难以在配电网广泛应用。5G通信具有大带宽、低时延、高可靠等特点,可为配电网的故障精确定位、隔离与恢复供电提供新的解决办法。但无线通信信道传输时延和时延抖动具有不确定性,会对差动保护动作判据计算的准确性产生不利影响。针对这一问题,分析了5G配电网差动对时延抖动的要求,针对非故障状态和故障状态分别提出了基于相关系数和基于概率统计的时间同步算法。通过仿真验证了所提算法的有效性,为基于5G的配电网差动保护提供同步采样方法选择。     

5G用作配电网差动保护通道的可行性分析

光纤铺设费用高且普及率较低,不利于配网差动保护的大面积推广。5G的高性能和商用化为解决配网差动保护通道问题提供了理想机遇。通过理论分析和计算,提出差动保护对于通信通道的要求,包括通道速率、时延、可靠性以及安全性等方面。介绍并分析了5G差动保护实现的技术基础——网络切片、切片架构以及基于网络切片的电网安全体系。最后,通过分析5G的主要性能指标,得出5G对于配电网差动保护具有良好的适配性,可以取代光纤成为配网差动保护新的数据通道。     

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。     

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。     

电力5G低时延技术在电力系统中研究与应用

配电网稳定保护业务通信须经过多次无线传输和核心网转发,导致时延累积环节多、时延控制难度大和通信丢包率较高等问题。针对这些问题,基于双路径传输技术,开展5G低延时、低抖动技术和5G承载调控业务的关键技术研究,形成5G承载电力控制业务的核心技术,研发基于实时操作系统和5G时钟同步的高精度授时网关,并在实验室测试时延、抖动和丢包率等参数。测试结果表明,所提技术可实现5G无线双路径传输、降低丢包率和时延,为配电网稳定保护业务规模化应用进行技术验证。     

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。     

基于5G通信的配电网区域保护应用及整定分析

5G网络为配电网各断路器保护装置之间的信息交互提供了通信平台。为解决配电网传统过流保护定值因整定失配造成的越级风险,文中提出一种基于5G通信的配电网区域保护方案,通过在成都配电网开展的实际应用,验证了该方案的可行性。首先,给出了配电网5G区域保护的架构;其次,分析了配电网5G区域保护的动作逻辑,该方案依据区域内断路器的过流及方向标志的组合信号进行故障定位;最后,给出了配电网5G区域保护的整定计算原则。