提升抗时延抖动和数据异常性能的配电网故障自同步5G差动保护方案

配电网5G差动保护信道的来回时延不等导致传统同步算法无法应用,需要增加额外的同步装置。另外,5G信道存在时延抖动和数据异常等问题会对保护的可靠性产生影响。针对这些问题,首先提出了基于变频插值的故障自同步法,在保护装置启动后利用插值法处理故障前特定时刻数据窗来实现同步误差校正。以此为基础,分析保护可能面临的异常数据特征,提出了考虑舍去极值的Hausdorff故障判别算法。最后设计了一种能够提升抗时延抖动和数据异常性能的配电网故障自同步5G差动保护方案。在PSCAD对方案进行仿真验证,结果表明所提方案能够在不增设额外同步装置的前提下有效提升抗时延抖动和数据异常的性能,保证发生各类故障和存在大噪声时的保护可靠性。该方案可为配电网5G差动保护的可靠性提供保障。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于EPON 通信的智能配电网馈线差动保护

智能配电网正朝着网格化、多电源的拓扑结构发展,传统配电网保护、馈线自动化(FA)已经越来越难以满足智能配电网自愈的要求。电流差动保护由于其优越的速动性、灵敏性和选择性而广泛地应用于输电线路,现有的方法是采用专用光纤通道或者基于同步数字系列/准同步数字系列(SDH/PDH)技术的复用通道来实现,但架设这些通信设备费用高且通信速率慢。文中提出并研制了一种适用于智能配电网的差动保护的装置,该装置基于以太无源光网络(EPON)来实现差动保护装置之间采样数据的传输,配以抗延时抖动及IEEE 1588同步算法,实现多端线路差动保护。测试表明,保护能够准确动作,满足精度和动作时间的要求。该装置已在某10 kV线路挂网运行。     

基于5G的配电网差动保护与CPE接口技术研究

5G技术具有超高可靠性、低时延的性能,为配电网控制保护技术的深度发展奠定了良好的通信基础。基于5G的配电网差动保护在极大提升配电网故障隔离水平的同时,也促进了5G的垂直行业应用。围绕基于5G的配电网差动保护通信架构,分析了5G配电网差动保护与无线通信接口设备的通信协议,以及差动业务和三遥业务的共端口可行性,提出了差动保护的流量控制措施。为验证接口方案的可行性,分阶段开展外场联合测试。试运行的结果表明,所提出的硬件接口要求可以实现两类装置的有效对接,确保差动业务可靠投入运行。     

基于5G通信的城市配电网分布式纵联保护策略研究

大量分布式电源的接入以及运行模式的多样化使城市电网呈现复杂形态,传统三段式电流保护难以适应。基于终端之间对等通信的分布式保护是一种好的解决思路,而5G通信则为分布式保护的快速数据交换提供了新的无线信道。介绍了5G通信高可靠低时延关键技术,论述了城市配电网3种典型场景及其故障特性,依据故障特性提出了适配于不同场景的分布式纵联保护策略,分析了不同保护策略对通信和数据同步方面的技术需求。研究表明,所提基于5G通信的分布式保护策略可有效应对城市配电网不同场景下面临的保护问题。     

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。     

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通信的有源配电网多点同步保护方案

基于遥信数据的线性区段定位方法没有考虑通信时延和可靠性的影响，且仅适用于大电流故障和单重故障，对此，提出一种基于5G通信的有源配电网多点同步保护方案。首先，建立基于5G通信的区段定位通信架构，并分析其通信时延和可靠性；其次，在分析暂态零序电流方向分布特点的基础上，对开关函数重新进行定义，提出一种适用于小电流故障的逻辑关系定位模型；然后，采用左右逼近方法，将根据逻辑关系建立的开关函数线性化，最终使得线性化后的逻辑关系定位模型不仅适用于单重故障，而且适用于多重故障；最后，基于不同拓扑结构和5G通信的有源配电网算例对所提保护方案进行了验证，结果表明所提方案不仅能够实现多点同步保护，而且适用于小电流故障和多重故障。     

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。     

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。     

基于多端差动电流的配电网区域保护方案研究

针对传统配电网继电保护动作延时过长、时限配合复杂、纠错能力弱等问题,以多源配电网结构为例,提出一种基于多端差动电流的广域保护方案.首先,利用区域划分网络,形成子域故障信息矩阵;其次,结合同步采样对时方式由智能电子终端改进矩阵算法实现快速准确定位故障要求;最后,以简单配电网系统算例分析验证该保护方案的有效性与补救能力。     

基于多端差动电流的配电网区域保护方案研究

针对传统配电网继电保护动作延时过长、时限配合复杂、纠错能力弱等问题,以多源配电网结构为例,提出一种基于多端差动电流的广域保护方案。首先,利用区域划分网络,形成子域故障信息矩阵;其次,结合同步采样对时方式由智能电子终端改进矩阵算法实现快速准确定位故障要求;最后,以简单配电网系统算例分析验证该保护方案的有效性与补救能力。