姚坦
国网安徽省电力有限公司合肥市肥东县供电公司，安徽 合肥 231600
摘要：长期以来，配电网继电保护主要依靠本地信息进行故障判别，上下游通过定值整定和时间级差进行配合，故障切除时间长，且不适应存在分布式电源的情形。借助完善的通信手段，上下游保护能够交换更多的信息，构成纵联保护甚至区域保护，可以大幅提高继电保护性能，缩短故障切除时间。在光纤通信基础设施覆盖率低的地区，5G通信以其高速率、大容量、低时延的特性，引起了继电保护工作者的高度关注。然而无线通信的不确定性，需要继电保护本身做一些适应性的改变，通信接口的标准化也亟待解决。
关键词： 5G;配电网;继电保护;应用
引言
我国配电网线路主要采用三段式过流保护作为主保护，随着配电网拓扑结构的日益复杂，以及大量分布式电源的接入，过流保护存在无法兼顾快速性和选择性要求、定值整定困难等问题，其诱发越级跳闸和大范围停电事件的风险越来越高。基于光纤通道的纵联电流差动保护具有良好的选择性、速动性和灵敏性，抗过渡电阻能力强，不受系统方式潮流影响，整定简单，能够快速准确定位和隔离故障，有利于配电网可靠运行。但是光纤通道建设存在周期长、成本高、难度大、通道利用率低等缺点，影响了差动保护在配电网的推广和应用。
1继电保护与配电自动化发展概述
配电自动化。是在计算机技术、数据传输技术、控制技术基础上所打造出的信息管理系统，其借助先进的设备和完善的网络监督控制体系能够对电网运行实际情况进行监督管理，及时消除配电网运行潜在的安全隐患，从而更好的提升配电方案的安全性、可靠性，确保配电网的供电安全。继电保护。配电系统在运行过程中会受到外界多个因素的影响，一个因素处理不恰当就易引发故障，最终对电力系统的安全性、稳定性造成不利影响。在电网运行管理中有触点继电器能够有效保护电力系统，实现对电力系统的继电保护。电力系统继电保护的基本原理体现如下：在电线路上电流数值超过最大负荷电流时电压降低；在发生故障时各个点上的电压也会降低，距离越近短路点的电压数值越低；测量阻抗在正常情况下会和负荷阻抗保持在一致的状态上，在发生短路时测量阻抗会转变为线路阻抗。继电保护与配电自动化配合的配电网多级保护的原理和操作可行性。对于供电半径长、分段少的配电线路，在线路发生故障时，故障上方位分段开关短路电流会出现较大差异。对于这种差异明显的电流可采取三级保护方式，根据实际情况有选择的切断故障。对于供电半径较短的开环城市配电段线路或农村配电段线路，在出现故障时故障位置上游各个分段开关的电流不会出现明显差异，想重新设置电流数值也较困难，这时可依靠保护动作的延迟时间差来切除故障。多级级差的配合是指通过对变电站10kV出线开关和馈线开关分别设置保护动作来实现对配电网的保护。为能更好减少断路电流对配电网正常运行的冲击，需将变电站变压器低压侧开关过流保护时间设定为0.5s。
25G在配电网继电保护中的应用
2.1通信协议和数据帧结构
5G差动终端之间的通信采用面向连接的TCP/IP协议，数据帧由报文头、电流量、电压量、开关量、时间标签、采样值标号、控制位、校验位、报文尾等信息组成。其中，电流信息可以根据保护判据的需要选择三相电流相量、三相电流瞬时值、序分量等不同形式，也可以包含全部；电压信息则根据现场条件及判据需要选择相电压、线电压或零序电压相量。一帧数据的字节数将会因传送不同形式的电流、电压信息而发生变化，考虑备用信息裕度后将不少于60字节。5G终端工作时需要置入SIM卡，通过在CPE中设置镜像连接，使保护发出的数据帧可以由CPE经过5G切片网络发送至对端。
正常运行情况下，保护装置通过定间隔发送测试帧来实时监测通道状态。故障状态下，两端保护启动并执行故障处理程序，通过交换数据帧实现差动判定。
2.2网络切片
5G网络切片(NetworkSlicing)是指基于软件定义网络(SoftwareDefinedNetwork)和网络功能虚拟化(NetworkFunctionVirtualization)技术，在通用的物理硬件平台上构建多个定制化、虚拟化、专用的和相互隔离的逻辑网络，不同的逻辑网络满足不同的业务需求。传统的在一个网络基础上增加网络容量的方法，已经无法满足5G业务多样化的需求。5G网络切片在电力行业中具有多种典型应用。以配电网业务中的差动保护、配网自动化三遥、智能电表为例。差动保护对网络的延时和可靠性要求较高，但对带宽要求较低，可应用在uRLLC场景；配网自动化三遥对网络的带宽要求较高，但对延时要求较低，可应用在eMBB场景；智能电表对网络的接入数量要求较高，但对延时要求较低，可应用在mMTC场景。5G网络切片可以在无线接入网、承载网、核心网多个环节实现逻辑隔离，提供良好的安全性，还可以针对业务需求灵活配置，在电力行业应用中提供与配电网差动保护、配网自动化三遥、智能电表相匹配的虚拟网络。
2.3系统运作的整体开展方案
配电系统的高品质运作很大程度上关乎着大众的日常生活与工作品质，若配电系统产生故障问题会对大众的日常带来负面影响，更为严重的甚至会对国内整体经济带来不好的作用。因此配电线路在线故障的诊断系统也需依据严格的流程方案来执行，从而更好保障配电线路的运作品质性。第一，对故障开展检测。配电系统在平稳化运作的阶段，需要针对线路开展检测，运用优异的科学技术将产生的故障问题探明清楚；第二，针对故障进行分类。在相关故障问题被检测探知后，可妥善运用HHT的方式对故障开展较为严密的类别划分，借助此种方式可让专业工作人员针对现行情况开展实际解析，对故障开展精准的解除；第三，定位故障。当故障分类全面完成后也需对故障开展定位，故障开展定位核心是运用电力线路的分支定位，运用在配电线路中安置的传感装置获取有关数据，同时对相关数据开展严密的解析与处理，最终实现对故障区域的精准定位。
2.4跨基站通信环境
跨基站测试时，STU1+CPE1位于测试点1，STU2+CPE2位于测试点2，两台装置之间通过基站1和基站2进行数据交换。由于两台STU相距超过3km，无法利用继保仪同时施加故障信号，因此测试时模拟单端电源供电区段内部故障的场景，检验保护的相应情况。具体做法是：利用继保仪给STU1施加反映故障类型的故障信号，模拟电源侧保护装置；而处在测试点2的STU2不施加故障信号，模拟故障点下游保护装置。该模拟场景下，STU1因流过故障电流能够可靠启动，而STU2因无电流流过不会启动；此时差动保护需要执行单端启动远方跳闸逻辑。在所进行的35次模拟测试中(每一故障类型做5次)，两端保护均判定为内部故障。
结语
此外，通信基础设施可以和电力基础设施深度融合，形成共生生态：供电部门为5G基站提供站址资源、供电设施；电信部门为供电部门提供私有网络切片和移动/多接入边缘计算资源（mobile/multi-accessedgecomputing，MEC），用户面功能（userplanefunction，UPF）下沉，同时带一定储能资源和分布式发电设施的5G基站作为可调度负荷。
参考文献
[1]杨晶晶,林凡勤,周成瀚,等.含分布式电源的馈线电流序分量比较式保护[J].电力系统保护与控制,2019,47(15):116-123.
[2]高岩,李永丽,陈晓龙,等.基于电流幅值比的有源配电网自适应差动保护原理[J/OL].电力系统及其自动化学报:1-7[2021-02-26].