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。     

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的需求响应通信安全问题分析与应用挑战

无线技术的升级换代带来了网络服务架构的变革,5G通过逻辑专网能够为电力等垂直行业提供更便利的服务.随着5G与电网应用深度融合,其安全影响范围扩大,因此对5G背景下需求响应(demand response,DR)通信发展的安全防护问题进行了讨论.首先,给出了电力需求响应通信架构,分析了5G技术支撑下的DR通信安全需求;其次,设计了基于5G网络切片技术的需求响应安全防护体系,在网络协议安全、设备资源安全、云和虚拟化安全及安全管理能力等方面制定了具体的安全防护策略;最后,根据5G组网策略的差异、网络切片隔离方面的不足,给出了5G应用于需求响应所要面临的挑战和解决思路.     

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。     

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。     

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。     

智能配电网应用差动保护技术相关问题研究

差动保护技术应用于智能配电网,存在配电网拓扑变化频繁导致相关参数配置维护工作量大和配电网多等通信方式。馈线中既有断路器又有负荷开关混合组网的适应性的问题。对上述问题进行了分析研究,提出了相应的解决方案,分别提出了拓扑变化自适应,多种通信方式下的全网数据同步和对时、断路器负荷开关混合组网的故障处理。基于提出的解决方案,研制了应用于智能配电网的差动保护设备样机,在基于RTDS的仿真测试环境和示范工程应用中验证了提出的相应问题解决方案的可行性。     

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。     

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。     

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。