鄒曉峰，沈 冰，蔣獻(xiàn)偉

5G通信條件下配網(wǎng)差動保護(hù)快速動作方案研究

鄒曉峰，沈 冰，蔣獻(xiàn)偉

(國網(wǎng)上海市電力公司，上海 200437)

針對傳統(tǒng)差動保護(hù)邏輯在5G環(huán)境中使用時動作速度較慢的問題，提出了一種適用于5G通信的差動保護(hù)方法。首先，分析以光纖為傳輸媒介時，傳統(tǒng)差動保護(hù)的邏輯原理和動作時序。其次，分析5G差動保護(hù)的通信現(xiàn)狀以及將傳統(tǒng)的差動保護(hù)邏輯應(yīng)用在5G環(huán)境下存在的問題。并通過測算網(wǎng)絡(luò)通信延時，分析了減少信息傳遞次數(shù)的必要性。最后，優(yōu)化差動保護(hù)邏輯以降低通信延時對動作速度的影響。通過實驗驗證，改進(jìn)后的差動保護(hù)動作時間加快了10～15 ms，約為信息在5G環(huán)境下的傳輸時延。

5G通信；差動保護(hù)；快速動作

0 引言

2020年4月28日，國務(wù)院常務(wù)會議提出了“加快推進(jìn)新基建，推動產(chǎn)業(yè)和消費升級”，按照黨中央、國務(wù)院部署，加快信息網(wǎng)絡(luò)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以“一業(yè)帶百業(yè)”，既助力產(chǎn)業(yè)升級、培育新動能，又帶動創(chuàng)業(yè)就業(yè)，利當(dāng)前惠長遠(yuǎn)。要根據(jù)發(fā)展需要和產(chǎn)業(yè)潛力，推進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。要瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)升級和智能制造發(fā)展，引導(dǎo)各方合力建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，適應(yīng)群眾數(shù)字消費新需求，促進(jìn)網(wǎng)上辦公、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等應(yīng)用[1-3]。

2020年6月15日，國家電網(wǎng)公司在京舉行“數(shù)字新基建”重點建設(shè)任務(wù)發(fā)布會暨云簽約儀式，面向社會各界發(fā)布“數(shù)字新基建”十大重點建設(shè)任務(wù)，并與華為、阿里、騰訊、百度等合作伙伴簽署合作協(xié)議[4-5]。利用5G大速率、高可靠、低時延、廣連接等技術(shù)優(yōu)勢，聚焦輸變電智能運(yùn)維、電網(wǎng)精準(zhǔn)負(fù)控和能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新業(yè)務(wù)應(yīng)用，推進(jìn)與電信運(yùn)營商、服務(wù)商深入合作，加強(qiáng)5G關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用、行業(yè)定制化產(chǎn)品研制、電力5G標(biāo)準(zhǔn)體系制定，拓展智慧城市等領(lǐng)域5G應(yīng)用，年內(nèi)打造一批“5G+能源互聯(lián)網(wǎng)”典型應(yīng)用[6-9]。

配網(wǎng)差動保護(hù)是解決配網(wǎng)保護(hù)選擇性、提高配網(wǎng)供電可靠性的有效手段[10-11]。差動保護(hù)要求各側(cè)裝置采樣同步[12-13]，并能將本側(cè)采樣數(shù)據(jù)快速傳到對側(cè)，因此對通信通道的延時和帶寬均有一定的要求。高壓線路差動保護(hù)通常要求通道雙向時延一致，并且單向時延不超過15 ms，要求帶寬不小于64 kbps，可靠性不低于99.999%，通常采用點對點通信[14]。

光纖通道能滿足上述要求，并在高壓線路保護(hù)中廣泛應(yīng)用[15]。但由于配網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，改造頻繁，多端線路光纖互通難度大，因此架空線路差動保護(hù)并不適合采用光纖通道。

在uRLLC(Ultra Reliable & Low Latency Communication，即低時延高可靠)應(yīng)用場景下，5G通信克服了穩(wěn)定性方面的缺陷，傳輸可靠性達(dá)99.999%，5G通信空口時延1 ms，端到端時延約10 ms，有能力替代光纖成為配網(wǎng)電流差動保護(hù)的新通道。

目前，5G應(yīng)用于配電網(wǎng)差動保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸尚處于起步階段。文獻(xiàn)[16]通過分析5G的主要性能指標(biāo)，得出了5G可以成為配網(wǎng)差動保護(hù)新數(shù)據(jù)通道的結(jié)論；文獻(xiàn)[17]驗證了用IEC61850- 9-2協(xié)議取代HDLC協(xié)議，并通過CPE接入到5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行差動保護(hù)的方案，但沒有考慮5G通信的帶寬需求和流量成本，在遵循標(biāo)準(zhǔn)IEC61850-9-2格式下，每幀報文大約在300 Byte，每秒4000幀，且收發(fā)同時進(jìn)行，則月流量約為6.22 TB，長期使用成本昂貴。為了消除 5G 通信中時延抖動對差動保護(hù)數(shù)據(jù)帶來的影響，文獻(xiàn)[18]提出了動態(tài)時間規(guī)劃算法，但該方法計算量大且涉及到保護(hù)判據(jù)修改，工程應(yīng)用難度較大；在差動電流數(shù)據(jù)同步方面，為克服差動保護(hù)裝置需要外接對時裝置帶來的不便，有依賴5G基站進(jìn)行高精度授時同步的研究[19-20]，也有不依賴外部對時數(shù)據(jù)的同步技術(shù)研究[21]；文獻(xiàn)[22]結(jié)合工程實踐提出了5G差動保護(hù)的省流量模式和報文亂序處理方式。

現(xiàn)有的研究中，從5G差動保護(hù)方案的提出到應(yīng)用均取得了長足的進(jìn)步，但缺乏針對5G網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)光纖的差異而進(jìn)行的差動保護(hù)邏輯改進(jìn)。傳統(tǒng)的差動保護(hù)邏輯是以光纖為傳輸媒介而設(shè)計的，為此，分析了光纖網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了適用于5G網(wǎng)絡(luò)的差動保護(hù)邏輯方案，并通過實驗驗證改進(jìn)后的效果。

1 傳統(tǒng)差動保護(hù)邏輯原理

差動保護(hù)基本原理是采用電流基爾霍夫定律來判斷被保護(hù)對象是否發(fā)生故障，即流向一個節(jié)點的電流之和等于零。

典型的光纖差動保護(hù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 光纖差動保護(hù)示意圖

傳統(tǒng)的光纖差動保護(hù)邏輯判據(jù)如圖2所示。

為防止CT斷線導(dǎo)致差動誤動，在線路差動保護(hù)動作邏輯中，需要對側(cè)發(fā)送過來的差動允許信號開放差動保護(hù)元件，在收到差動允許條件且本側(cè)差動方程均滿足后差動保護(hù)動作。

向?qū)?cè)發(fā)送允許信號的邏輯判據(jù)如圖3所示。

圖2 光纖差動保護(hù)邏輯圖

圖3 光纖差動允許信號發(fā)送邏輯圖

圖4 傳輸時序圖

現(xiàn)有的研究實踐中，利用5G實現(xiàn)的差動保護(hù)，動作時序與傳統(tǒng)光纖相同，但5G的通道時延遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光纖的通道時延。

2 ?傳統(tǒng)差動保護(hù)通信

目前國內(nèi)外常見的差動保護(hù)均采用復(fù)用或?qū)Ｓ霉饫w通道進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。

20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，由于光纖通信帶寬的限制，多采用復(fù)用PCM(脈碼調(diào)制)的64 Kbps通道進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)內(nèi)容為ABC三相每相各16位的電流瞬時采樣值，2～4個字節(jié)開關(guān)量，16位CRC校驗的HDLC私有報文。

為了節(jié)約通道帶寬，僅傳送電流信息和少量開關(guān)量信息。為防止CT斷線導(dǎo)致的差動保護(hù)誤動，傳統(tǒng)光纖差動保護(hù)需要收到對側(cè)傳送來的允許信號后才能開放差動保護(hù)，信號在光纖中的傳輸速度快、延時短，故通過收到允許信號開放本地差動保護(hù)，對差動保護(hù)的動作速度影響很小，但卻極大地節(jié)約了通道帶寬。

隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖帶寬資源足夠富裕，采用E1接口可減少PCM設(shè)備投資。保護(hù)裝置開始采用E1接口進(jìn)行通信，其帶寬為2048 bps，除了傳輸電流和開關(guān)量瞬時值外，也傳輸電壓瞬時值，用于電壓啟動等輔助判據(jù)。但傳統(tǒng)差動保護(hù)的邏輯方案經(jīng)過實踐檢驗，已非常成熟穩(wěn)定，無需更改。

3 ?5G差動保護(hù)通信現(xiàn)狀

3.1 通信傳輸實現(xiàn)方式

HDLC協(xié)議作為鏈路層傳輸協(xié)議，沒有網(wǎng)絡(luò)層，無法通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸。5G差動終端之間的通信采用面向連接的TCP/IP協(xié)議，數(shù)據(jù)幀內(nèi)容可以自由定義，可由報文頭、三相電流信息、三相電壓信息、開關(guān)量、時標(biāo)、校驗位、報文尾等組成，差動保護(hù)裝置通過CPE接入5G無線網(wǎng)絡(luò)，并采用自定義的報文交互采樣數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)差動。正常運(yùn)行時，保護(hù)裝置以固定時間間隔發(fā)送報文，傳送電流、電壓的向量值；故障狀態(tài)下，保護(hù)啟動后，傳送電流、電壓的瞬時值，并提高數(shù)據(jù)的傳送頻率。

5G差動的數(shù)據(jù)信息傳輸實現(xiàn)方式如圖5所示。M側(cè)設(shè)備信號由CPE轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)過空口接入5G基站，由承載網(wǎng)進(jìn)行切片分組(SPN)，并由核心網(wǎng)處理轉(zhuǎn)發(fā)回到承載網(wǎng)，再由基站經(jīng)空口傳到N側(cè)設(shè)備。

圖5 傳輸示意圖

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信延時

5G端到端的時延主要由無線接入側(cè)的空口時延、承載網(wǎng)傳輸時延以及核心網(wǎng)時延三部分組成。對于空口時延，目前國內(nèi)主要應(yīng)用TDD網(wǎng)絡(luò)下的2.5 ms雙周期幀結(jié)構(gòu)，能達(dá)到的雙向時延最大為5.5?ms，最小為2?ms，平均為3.25?ms。承載網(wǎng)傳輸時延主要為數(shù)據(jù)從基站向核心網(wǎng)的傳輸時延，傳輸通道一般為光纖，加上路由轉(zhuǎn)發(fā)時間，可以控制在1 ms左右。核心網(wǎng)時延，5G核心網(wǎng)分為Core (5GC, 5G核心網(wǎng))和MEC(邊界計算平臺)兩部分，對于差動保護(hù)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄徒渴鸬腗EC處理即可，不必經(jīng)過上層核心網(wǎng)，省去了回傳時間，數(shù)據(jù)在MEC中處理的速度很快，最大不超過5 ms?；谝陨蠒r延分析，在URLLC場景下，5G通信的端到端時延在15 ms以內(nèi)[24]。

由表1可以看出：測試延時與5G宣稱的端到端時延約15 ms的指標(biāo)有差距，原因是統(tǒng)計時間中含有TCP/IP報文解析時間和發(fā)送時間、保護(hù)設(shè)備和CPE之間信息交互時間及操作系統(tǒng)的任務(wù)處理時間。由于采用的TCP/IP協(xié)議有丟包重傳機(jī)制，并未出現(xiàn)丟包，但丟包重傳會導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)幀延時較大。目前變電站10 kV線路速斷保護(hù)一般整定為0.3 s，按照時間級差0.15 s考慮，在除去開關(guān)的物理延時和電弧完全熄滅時間大概50 ms左右，保護(hù)動作時間應(yīng)該在100 ms之內(nèi)。根據(jù)第1節(jié)的時序分析，總動作時間為，差動保護(hù)動作時間按照40 ms考慮，則要求時間不應(yīng)大于30 ms，按照目前的時延情況，有0.09%以上的時間不能滿足要求，這是在無干擾的5G試驗環(huán)境下的實驗結(jié)果，實際應(yīng)用中，5G由于背景環(huán)境干擾，延時會相對更大，故在5G差動保護(hù)通信中，信息傳遞一次的延時占總動作時間的比例較大，降低了5G差動保護(hù)的可靠性，因此減少信息傳播占用的時間有極大的必要性。

表1 5G延時分布統(tǒng)計

4 ?適用于5G網(wǎng)絡(luò)的差動保護(hù)邏輯方案

由圖3可以看出，允許信號判別邏輯中所需的對側(cè)TWJ且無流，對側(cè)突變量啟動、對側(cè)零序電流啟動、對側(cè)相或相間電壓小于60%且無PT斷線等信息，均可以通過開關(guān)量的形式以5G信號傳遞到對側(cè)，對側(cè)直接進(jìn)行允許信號的就地判別，同時每幀數(shù)據(jù)增加的傳送信息小于2個字節(jié)(16個bit位)，對5G流量消耗影響不大。允許信號就地判別后，差動保護(hù)動作滿足，無需等待對側(cè)允許信號即可動作，從來使得差動保護(hù)數(shù)據(jù)信息只需要一次傳播，減少了差動判別時延。

允許信號的就地判別邏輯如圖7所示。

圖7 5G差動允許信號就地判別邏輯圖

改進(jìn)后差動保護(hù)的數(shù)據(jù)在5G中的傳輸時序流程如圖8所示。

圖8 改進(jìn)5G差動邏輯時序圖

5 ?動作性能測試

利用無線應(yīng)用場景實驗室的5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行差動保護(hù)的相關(guān)測試，測試網(wǎng)絡(luò)為SA組網(wǎng)，基站提供uRLLC切片服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境如圖9所示。

模擬線路發(fā)生金屬性接地故障，觀察并對比采用傳統(tǒng)差動保護(hù)邏輯的5G差動保護(hù)動作時間和改進(jìn)后的5G差動保護(hù)邏輯動作時間，如圖10所示，藍(lán)色為改進(jìn)前的差動整組動作時間，橙色為改進(jìn)后的差動整組動作時間。

圖9 網(wǎng)絡(luò)測試環(huán)境

圖10 動作時間對比

結(jié)合實驗結(jié)果，改進(jìn)后的整組動作時間加快了10～15 ms，約為信息在5G環(huán)境中的傳輸時延，與理論分析的結(jié)果一致。

6 ?結(jié)論

本文首先詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)差動保護(hù)的邏輯原理和動作時序，并分析了在5G環(huán)境中使用傳統(tǒng)差動保護(hù)邏輯存在通信延時長導(dǎo)致保護(hù)可靠性低的問題，進(jìn)而提出通過優(yōu)化差動保護(hù)邏輯的方法，以降低通信延時對動作速度的影響，并在5G網(wǎng)絡(luò)的實驗室中進(jìn)行了對比驗證。結(jié)果表明，改進(jìn)后的5G差動保護(hù)整組動作速度更快，提高了在5G環(huán)境下應(yīng)用差動保護(hù)的可靠性。

[1] 張瑤, 王傲寒, 張宏. 中國智能電網(wǎng)發(fā)展綜述[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(5): 180-187.

ZHANG Yao, WANG Aohan, ZHANG Hong. Overview of smart grid development in China[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(5): 180-187.

[2] 陳皓勇, 李志豪, 陳永波, 等. 基于 5G 的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2020, 48(3): 1-8.

CHEN Haoyong, LI Zhihao, CHEN Yongbo, et al. Ubiquitous power internet of things based on 5G[J]. Power System Protection and Control, 2020, 48(3): 1-8.

[3] 張呈宇, 李紅五, 屈陽, 等. 面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的5G邊緣計算發(fā)展與應(yīng)用[J]. 電信科學(xué), 2021, 37(1): 129-136.

ZHANG Chengyu, LI Hongwu, QU Yang, et al. 5G edge computing development and application for industrial internet[J]. Telecommunication Science, 2021, 37(1): 129-136.

[4] 關(guān)鵬程, 古慶利. 5G通信與新基建的發(fā)展機(jī)會展望[J].集成電路應(yīng)用, 2021, 38 (6): 86-87.

GUAN Pengcheng, GU Qingli. Prospect of 5G communication and new infrastructure development opportunities[J]. Applications of IC, 2021, 38(6): 86-87.

[5] 雍培, 張寧, 慈松, 等. 5G 通信基站參與需求響應(yīng)：關(guān)鍵技術(shù)與前景展望[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報, 2021, 41(16): 5540-5551.

YONG Pei, ZHANG Ning, CI Song, et al. 5G Communication base stations participating in demand response: key technologies and prospects[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41(16): 5540-5551.

[6] 陳文偉, 朱玉坤, 張寧池, 等. 面向能源互聯(lián)網(wǎng)的 5G 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用場景研究[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2021, 19(8): 83-90.

CHEN Wenwei, ZHU Yukun, ZHANG Ningchi, et al. Research on 5G key technologies and application scenarios for energy internet[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2021, 19(8): 83-90.

[7] 黃震, 劉軍, 李洋. 5G 商用元年發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用挑戰(zhàn)[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2020, 18(1): 18-25.

HUANG Zhen, LIU Jun, LI Yang. Development status and application challenges in the first year of 5G commercial era[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2020, 18(1): 18-25.

[8] 張寧, 楊經(jīng)緯, 王毅, 等. 面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的 5G 通信: 技術(shù)原理與典型應(yīng)用[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報, 2019, 39(14): 4015-4024.

ZHANG Ning, YANG Jingwei, WANG Yi, et al. 5G communication for the ubiquitous internet of things in electricity: technical principles and typical applications[J]. Proceedings of the CSEE, 2019, 39(14): 4015-4024.

[9] 王智慧, 汪洋, 孟薩出拉, 等. 5G 技術(shù)架構(gòu)及電力應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)概述[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2020, 18(8): 8-19.

WANG Zhihui, WANG Yang, MENG Sachula, et al. 5G technology architecture and key technologies of power application[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2020, 18(8): 8-19.

[10] 朱聲石. 高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)[M]. 北京: 中國電力出版社, 2014.

[11] 王彥國, 趙希才. 智能分布式配電保護(hù)及自愈控制系統(tǒng)[J]. 供用電, 2019, 36(9): 1-8.

WANG Yanguo, ZHAO Xicai. Intelligent distributed protection and self-healing control system for distribution network[J]. Distribution & Utilization, 2019, 36(9): 1-8.

[12] 高厚磊, 李娟, 朱國防, 等. 有源配電網(wǎng)電流差動保護(hù)應(yīng)用技術(shù)探討[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(5): 40-44.

GAO Houlei, LI Juan, ZHU Guofang, et al. Study on application technology of current differential protection in active distribution network[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(5): 40-44.

[13] 許建德, 陸以群. 新型數(shù)字電流差動保護(hù)裝置中的數(shù)據(jù)采樣同步和通信方式[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 1993, 17(4): 23-26.

XU Jiande, LU Yiqun. A new scheme of sampling synchronization & communication for digital current differential relay[J]. Automation of Electric Power Systems, 1993, 17(4): 23-26.

[14] 金華鋒, 葉紅兵, 凌昉, 等. 復(fù)用通道誤碼和延時對線路縱差保護(hù)的影響[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2005, 29(21): 63-66, 84.

JIN Huafeng, YE Hongbing, LING Fang, et al. Principle and realization of presetting and following-setting compensation mode in resonant groinded system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2005, 29(21): 63-66, 84.

[15] 南瑞繼保公司. RCS-931系列超高壓線路成套保護(hù)裝置技術(shù)和使用說明[Z]. 南京: 南京南瑞繼保電氣有限公司, 2003.

Nari-Relays Co. RCS-931 series ultra-high voltage line complete protection device technology and operating instructions[Z]. Nanjing: Nari Electric Co., 2003.

[16] 高維良, 高厚磊, 徐彬, 等. 5G用作配電網(wǎng)差動保護(hù)通道的可行性分析[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(8): 1-9.

GAO Weiliang, GAO Houlei, XU Bin, et al. Feasibility analysis of adopting 5G in differential protection of distribution networks[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(8): 1-9.

[17] 王廷凰, 余江, 許健, 等. 基于5G無線通信的配電網(wǎng)自適應(yīng)差動保護(hù)技術(shù)探討[J]. 供用電, 2019, 36(9): 18-21, 27.

WANG Tinghuang, YU Jiang, XU Jian, et al. Discussion on adaptive differential protection technology of distribution network based on 5G wireless communication[J]. Distribution & Utilization, 2019, 36(9): 18-21, 27.

[18] 黃福全, 王廷凰, 張海臺, 等. 基于5G通信和動態(tài)時間規(guī)劃算法的配電網(wǎng)線路差動保護(hù)[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報, 2021, 44(4): 77-85.

HUANG Fuquan, WANG Tinghuang, ZHANG Haitai, et al. Differential protection of the distribution line based on 5G communication and dynamic time wrapping algorithm[J]. Journal of Chongqing University, 2021, 44(4): 77-85.

[19] 袁通, 高厚磊, 徐彬, 等. 5G高精度時間同步及在電網(wǎng)中的應(yīng)用模式研究[J]. 電力信息與通信技術(shù), 2020, 18(8): 47-53.

YUAN Tong, GAO Houlei, XU Bin, et al. Research on 5G high-precision time synchronization and its application mode in power grid[J]. Electric Power Information and Communication Technology, 2020, 18(8): 47-53.

[20] 向珉江, 袁通, 蘇善誠, 等. 基于5G授時的配網(wǎng)差動保護(hù)數(shù)據(jù)同步方案[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2021, 49(8): 8-15.

XIANG Minjiang, YUAN Tong, SU Shancheng, et al. 5G timing base data synchronization scheme for differential protection of distribution networks[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(8): 8-15.

[21] 陳從靖, 霍銀龍, 岳峰, 等. 5G通信下配電網(wǎng)差動保護(hù)數(shù)據(jù)同步方法研究與應(yīng)用[J]. 浙江電力, 2021, 40(2): 68-72.

CHEN Congjing, HUO Yinlong, YUE Feng, et al. Research and application of data synchronization method for differential protection of distribution network based on 5G communication[J]. Zhejiang Electric Power, 2021, 40(2): 68-72.

[22] 宋志偉, 徐舒, 王潤路, 等. 5G通信條件下的線路差動保護(hù)優(yōu)化策略研究[J]. 供用電, 2021, 38(5): 68-72.

SONG Zhiwei, XU Shu, WANG Runlu, et al. Research on optimization strategy of line differential protection under 5G communication conditions[J]. Distribution & Utilization, 2021, 38(5): 68-72.

[23]高厚磊, 江世芳, 賀家李. 數(shù)字電流差動保護(hù)中幾種采樣同步方法[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 1996, 20(9): 46-49, 53.

GAO Houlei, JIANG Shifang, HE Jiali. Sampling synchronization methods in digital current differential protection[J]. Automation of Electric Power Systems, 1996, 20(9): 46-49, 53.

[24] 劉鵬. 5G超低時延技術(shù)分析[J]. 通信電源技術(shù), 2018, 35(10): 199-200, 203.

LIU Peng. Analysis of 5G low latency technology[J]. Telecom Power Technologies, 2018, 35(10): 199-200, 203.

A quick action scheme of differential protection for a distribution network with 5G communication

ZOU Xiaofeng, SHEN Bing, JIANG Xianwei

(State Grid Shanghai Electric Power Company, Shanghai 200437, China)

To solve the problem that the traditional differential protection logic has a slow action speed in the 5G environment, a differential protection method suitable for 5G communication is proposed. First, this paper analyzes the logical principle and action sequence of traditional differential protection when optical fibers are used as transmission media. Secondly, the current communication situation of 5G differential protection is analyzed, and the problems existing in the application of the traditional differential protection logic in this environment are also analyzed. By measuring the network communication delay, the necessity of reducing the number of times of information transmission is analyzed. Finally, the differential protection logic is optimized to reduce the influence of communication delay on the action speed. Through experimental verification, the improved differential protection action time is accelerated by 10～15 ms, which is about the transmission delay of information in the 5G environment.

5G communication; differential protection; quick action

10.19783/j.cnki.pspc.211494

This work is supported by the Science and Technology Project of the Headquarters of State Grid Corporation of China (No. 52094020000Y).

國家電網(wǎng)公司總部科技項目資助(52094020000Y)；國網(wǎng)上海市電力公司科技項目資助(52094019006B)

2021-11-04；

2022-03-09

鄒曉峰(1985—)，男，碩士，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)；E-mail: unisamuel@hotmail.com

沈 冰(1985—)，男，博士，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)自動化；E-mail: ee_shen_bing@hotmail.com

蔣獻(xiàn)偉(1979—)，男，碩士，高級工程師，研究方向為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。E-mail: jiang_xianwei@sh.sgcc.com.cn

(編輯 魏小麗)