论文部分内容阅读
DG的大量接入使配网的结构发生改变，过流保护难以适应;传统的配电自动化存在停电初期故障切除时间长，停电范围大的现象，供电可靠性不高。差动保护可以很好地解决上述困难。但差动保护应用在配网中面临两个困难:首先是光纤的铺设成本过高，不适合作为配网差动的首选通道形式。其次是常规的同步方式受限于应用环境或成本等因素并不能直接应用在配网当中。5G通信可以提供高可靠低时延通信场景，并且5G+网络切片技术可以为数据传输提供专用的通道，安全性可以得到保证。5G中带有高精度的时间信息，可以为保护装置授时，实现同步采样。5G的出现为解决上述问题提供了一个新的途径。基于以上背景，本文展开了如下几项工作:
(1)分析了5G用作差动保护通信通道的可行性。首先对配网中差动保护对通道的各项指标要求做出了理论推导，提出配网差动保护通道指标。其次对5G的网络架构和各项性能做出介绍和分析，论证其在各种通信环境下还能否满足差动保护实时传输数据的要求。
(2)提出了适用于配网差动保护的保护判据和同步方式。根据配网与主网故障特性的不同，选择幅值比较式和比率制动式的组合判据形式，并对其对同步误差的耐受性做出了推导和分析。比较常规同步方式和自同步方式的优劣，并对自同步算法的最大误差做出推导和分析。最后，结合5G通信与自同步算法的特点，提出了一种基于5G的自同步方式。
(3)开发出5G差动保护装置。在传统STU(SmartTerminalUnit，智能终端)的基础上开发出配网5G差动保护装置，并对配网中常用的通信协议做出性能分析，选择适合5G差动保护的协议类型。对装置的软件系统进行开发，使其在各种配网场景下能可靠动作，同时适配5G时延高于光纤的特点。
(4)完成了实验室和场外环境下的保护装置测试。搭建5G+RTDS(realtimedigitalsimulationsystem，实时数字仿真系统)配网仿真模型，对所开发装置进行RTDS闭环测试实验，验证其可靠性和速动性等性能指标。进一步地，对所开发装置进行了场外试验测试验证，验证了保护的性能指标和自同步算法的准确性。
(1)分析了5G用作差动保护通信通道的可行性。首先对配网中差动保护对通道的各项指标要求做出了理论推导，提出配网差动保护通道指标。其次对5G的网络架构和各项性能做出介绍和分析，论证其在各种通信环境下还能否满足差动保护实时传输数据的要求。
(2)提出了适用于配网差动保护的保护判据和同步方式。根据配网与主网故障特性的不同，选择幅值比较式和比率制动式的组合判据形式，并对其对同步误差的耐受性做出了推导和分析。比较常规同步方式和自同步方式的优劣，并对自同步算法的最大误差做出推导和分析。最后，结合5G通信与自同步算法的特点，提出了一种基于5G的自同步方式。
(3)开发出5G差动保护装置。在传统STU(SmartTerminalUnit，智能终端)的基础上开发出配网5G差动保护装置，并对配网中常用的通信协议做出性能分析，选择适合5G差动保护的协议类型。对装置的软件系统进行开发，使其在各种配网场景下能可靠动作，同时适配5G时延高于光纤的特点。
(4)完成了实验室和场外环境下的保护装置测试。搭建5G+RTDS(realtimedigitalsimulationsystem，实时数字仿真系统)配网仿真模型，对所开发装置进行RTDS闭环测试实验，验证其可靠性和速动性等性能指标。进一步地，对所开发装置进行了场外试验测试验证，验证了保护的性能指标和自同步算法的准确性。