杨俊哲、张海燕、杨树兴
内蒙古电力（集团）有限责任公司乌海电业局，内蒙古乌海市016000
摘要：现阶段，对于5G无线通信的相关研究不断深入，大量分布式电源接入配电网和相关用户对现有供电能力提出了更高的要求，并正式提出了基于5G无线通信的配电网自适应差动保护技术。本文针对上述内容展开研究，阐述该技术的特征，分析技术优势所在，总结相关工作经验，为同领域工作者提供合理化发展建议，为无线通信保护技术研究贡献一份力量。
关键词：差动保护技术；5G无线通信；配电网自适应
前言：随着大量的分布式电源被正式接入到系统配电网中，此时的配电网故障概率、潮流方向、电流等级发生了较大变化，部分传统三段式过流保护无法有效满足配电网保护中的“四性”要求，应用的光纤差动保护需要对配电网故障进行妥善处理，为日后阶段的差动保护提供全新的发展方向。但是，城区内敷设的各种光纤成本较高，同时难以解决配电网点中的无光纤覆盖以及配置保护问题。对于5G无线通信技术而言，将其与纳米技术进行有效结合，使得信号覆盖范围更广，利用其高带宽、低延时的特点首次将5G通信作为系统的差动保护信息数据传输通道，能够有效满足差动保护对系统通信提出的要求。
一、基于5G的无线通信技术
5G技术作为一种即将得到普及新时期无线通信技术，本身具备高带宽、高可靠性、低时延等诸多方面的优点，将其合理应用到系统配电网差动保护工作中，能够进一步提升配电网对于故障位置的定位精确性，同时隔离与供电恢复工作也迎来了全新的发展机遇。基于5G通信技术的配电网差动保护能够更高标准的满足差动保护对无线通信提出的3项要求，能够更好的保证差动保护系统采用的传统光差保护处于统一采样频率，也就是每周波24点的频率标准，同时还能根据1200 Hz的实时频率向对侧/网络进行采样值传输[1]。
二、基于不确定传输技术的差动保护技术
通常情况下，传统光纤形式的差动保护大多会使用乒乓原理对最终采样时刻进行评价，保证参加两端或者多端的保护程序属于同一时刻采样，这种方法并需要完全依赖外部时钟，便可以实现两端系统之间的数据和信息同步，但在其上升到各种多端系统后，不同装置之间的通信接口与对应的通道运维均呈现出了复杂度方面的变化特点。配电网自身并不具备确定性传输的信息通道，同时通道传输延时存在不稳定性，但是，光纤差动保护同时又对确定性数据传输通道作出了要求，并且需要保证通道双向之间的延时处于相等状态[2]。
三、故障精确定位技术
对于配电网的实际运行情况而言，为进一步减少各种一次设备支出的投资成本量，一般会使用断路器或者负荷开关进行混合使用系统运维管理方式。在自身线路明确检测到差流后，正是启动下述搜索策略：首先，判断此开关是否属于断路器，如果是，则在此时直接跳闸；如果属于负荷开关，则对本地环网柜内相邻开关进行观察，判断其是否有存在过流检测开关。针对部分过流开关而言，如果属于断路器，则在此时直接跳闸；如果检测过流开关属于负荷开关类型，则可以向此开关相邻的检测开关发送搜索指令，保证上游符合IEC 61850标准的GOOSE报文能够得到直接控制，这种操作需要一直持续检测过流断路器发生跳闸现象为止。将这种方式与传统光纤差动保护体系的逐级跳闸，并直至找到最终故障点的方式进行对比，这种方法仅仅需要停掉所在故障区域范围内很小一部分的电流负荷即可，能够有效缩小实际停电范围，进一笔提高供电系统的运行可靠性。在此基础上，这种方法并不依赖主站系统的信息处理能力，因此可以节省出大量的检测时间，提升实时监测效率[3]。
四、动态自适应装置保护方法
将双环网作为主要研究内容，其配电网终端配置和线路连接中的每一个主干线进出均需要动态自适应保护，保持电流接地选线、分段处配置自愈能力，通过对馈线配置提供的保护作用，能够实现动态自适应提出的选线功能保障。
动态自适应保护装置需要在环网单元中布置的进出线装置或者母联保护装置中，此时这一配置主要对5G无线网络起到保护作用，同时与本装置进行直接连接的电缆对侧断路器保护装置过流启动判断信号，同时对本装置所在母线区域中的进出线或者母联断路器保护装置产生的过流启动信号进行判断；配置动态自适应模式的过流保护装置能够用于检测故障部分电流超出动态自适应标准的过流定值后，此时动态自适应系统中的过流保护装置会自动启动，在此期间如果装置接收到过流启动信号，均会判断为“真”，本装置此时的动态自适应保护正式被闭锁并可以判断为设备区外故障；如果此时该装置收到的过流启动信号均有且仅有1个为假，此时会判为区内故障，同时如果是环网电缆能够对侧断路器提供的保护装置均会对过流判断信号设定为“假”，并正式确认该环网电缆故障。如果本母线中的进出线或者母联断路器装置中的保护装置启动判断信被判定号为“假”，此时本装置所在母线处于故障状态，装置动态本身的自适应能力与过流保护装置延时期间，需要快速动作出口用于切除故障。如果配置所述的各种保护功能装置发生故障情况或者出现通信异常，此时需要自动降低一个等级的时间级差，动态自适应装置的过流保护功能延时段设置为固定延时状态，并将其作为后备保护装置[4]。
五、5G关键技术分析
（1）毫米波：一般情况下，毫米波频谱自身的资源丰富，运行天线较小，即使相关研究尚处于初级阶段，但是前景十分乐观.
（2）微基站：微基站大多应用在城区和室内空间中，但是未来阶段的5G通信架构将不会再依赖宏基站，相对应的微基站整体数目需要不断增加，此时基站小，设备功率低，产生的总辐射反而会越来越小。
（3）多天线技术：这种多根天线发送信号，多根天线接收信号，LTE 时代基站上布置的天线数量较少，但是在5G时代到来后，天线数量将需要以阵为单位进行计算，大的天线阵列对于频率较高的天线孔径保护作用更强。
（4）波束赋形技术:利用该空间复用技术，主要有全向信号覆盖转化成为精准指向服务，此时波束之间并不会产生干扰，处于相同空间中的通信链路更多，同时还能够更高标准的提升基站总体服务容量[5]。
（5）全双工技术：对于物理层技术，越发灵活的双工技术能够将数据资源传输分配任意传输方向，同时还能够允许更多用户使用带宽通信方式。
结语：
综上所述，因为5G网络在当前阶段处于商用部署的初级阶段，技术层面依旧需随实时检测标准的不断变化进行迭代并加以平滑演进，此时最终测试数据的显示更为准确。当前阶段的5G通信技术依旧存在链路时延以及抖动不稳定等方面的问题，因此，下一步研究需要针对差动保护的时时在线、传输抖动等比较小的缺点加以优化，同时配电终端需要向基于差动保护的馈线自动化发展，需针对无线通信技术做针对性的性能优化，进一步扩充缓存时间以及相关应用功能。
参考文献：
[1]汪敏，孙达山，张健.5G技术在配电网电流差动保护中的应用[J].数字化用户，2019，025(027)：23-23.
[2]吕玉祥，杨阳，董亚文，等.5G技术在配电网电流差动保护业务中的应用[J].电信科学，2020，036(002)：83-89.
[3]邢占礼，雷晨昊，吴伟丽，等.5G通信技术在配电网过电压类故障边缘计算中应用框架研究[J].智能电网，2020，010(004)：7-7.
[4]黄维芳，金鑫，文安，等.基于4G无线通信的自适应分布式差动保护系统[J].低压电器，2017，064(006)：48-51.
[5]王常玲，赵元.基于5G承载网的电力差动保护业务时延抖动分析[J].通信世界，2019，825(32)：35-38.