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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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...     

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。     

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。     

基于机器学习的配电网异常缺失数据动态清洗方法

针对传统配电网数据清洗过程中异常数据判断阈值需要人为设定、缺失数据填补效率不佳的局限性,提出基于机器学习的配电网异常缺失数据一体化动态清洗方法。首先,基于局部异常因子检测算法和高斯混合模型,提出一种异常数据动态检测改进算法,实现配电网异常数据阈值的准确自动选择。其次,基于随机森林算法与最小二乘回归法,提出一种配电网缺失数据动态填补算法。根据缺失数据时间长度自适应优化填补算法,在保证数据填补精度的同时降低计算时间。在此基础上,通过异常数据检测和缺失数据填补共同构建一体化动态清洗架构。采用湖南某地区配电网数据进行实例验证,结果表明所提方法可实现异常辨识阈值准确自动选择,有效检测配电网异常数据,并且实现缺失数据填补精度与速度的平衡,具有较好的工程应用价值。     

有源配电网含不可测分支线路新型电流幅值差动保护判据

电流幅值差动保护的动作性能受不可测分支等实际工程因素的影响。为此,着重分析了有源配电网中含不可测分支线路两侧电流的幅值之差在正常运行以及区内、区外不同故障场景下的特征。在此基础上,利用故障前后被保护线路两侧电流正序分量的幅值之差,分别构成制动量和动作量,提出一种新型电流幅值差动保护判据。仿真结果表明,所提判据能适应不同的不可测分支接入容量。     

有源配电网电流差动保护判据研究

电流差动保护是解决有源配电网保护问题的有效手段。由于故障特征不同,应用于输电线路的差动保护判据不能直接移植到配电网中。针对上述问题,首先分析了有源配电网故障电流的幅相关系,并在幅相平面中给出适用于有源配电网的制动区域。进而提出了一种提升保护性能的扇形制动区设计方法。在此基础上,考虑有源配电网常见的CT饱和情形,进一步引入二次电流的谐波含量比和基波幅值比构造辅助判据。最后提出了抗CT饱和的整体电流差动保护方案。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果证明,与常规差动保护判据相比,该方案在保证可靠性的前提下具有更高的灵敏度,且具有很强的抗CT饱和能力,能够满足有源配电网的需求。     

A d-axis based current differential protection scheme for an active distribution network

The emergence of distributed generators has changed the operational mode and fault characteristics of the distribu tion network, in a way which can severely influence protection. This paper proposes a d-axis-based current differential protection scheme. The d-axis current characteristics of inverter-interfaced distributed generators and synchronous generators are analyzed. The differential protection criterion using sampling values of the d-axis current component is then constructed. Compared to conventional phase-based current differential protection, the proposed protection reduces the number of required communication channels, and is suitable for distribution networks with inverter interfaced distributed generators with complex fault characteristics. Finally, a 10 kV active distribution network model is built in the PSCAD platform and protection prototypes are developed in RTDS. Superior sensitivity and fast speed are verified by simulation and RTDS-based tests.     

基于幅相关系的有源配电网多端差动保护方案

分布电源的大量接入使配电网从传统单向潮流的辐射状网络逐步转变为双向潮流的多端电源供电的配电网,出现了以T型接线为代表的多段线路.文章从多种类型分布式电源的故障特性入手,分析短路故障下有源配电网的多端电流的幅相关系,提出基于多端电流幅相关系的差动保护方案.保护方案包括启动判据和复合动作判据,启动判据兼具区分部分区外故障的...     

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。     

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。     

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。