高厚磊教授团队5G通信配网差动保护成功通过10kV线路短路试验

2021-04-01 0 新闻公告来源：山东大学新闻网

［本站讯］分布式差动保护能够实现配电线路故障区段的准确定位与快速隔离，是解决当前配电网继电保护问题的最佳选择。然差动保护要求保护装置之间实时交换数据，之前只有光纤通道满足这种高要求，但存在布点多、敷设难、投资大、周期长等诸多困难。5G通信具有高带宽、低时延、高可靠等特点，为解决配网差动保护通道问题提供了新的契机。电气学院高厚磊教授团队联合电网公司和生产厂家，在国内率先开展5G通信在配网保护中的应用研究；经两年多刻苦攻关，研制开发出基于5G切片网络和故障时刻自同步技术的新型配网差动保护装置，获得国家发明专利授权，并于2020年6月挂网试点运行。

为进一步考核5G差动保护对电网真实故障的检测能力，3月19日，国网青岛供电公司、国网山东电科院、山东大学联合组织实施了国内首次10kV线路人工短路试验并获得成功。这是继2019年10月该团队成功实施国内首例跨基站5G通信差动保护试验后，在工程应用方面取得的重大突破，标志着该成果已具备工程化应用条件。

试验在青岛市黄岛顾家古镇口变电站10kV康大线进行。该线路为青岛供电公司5G差动保护试点工程落点，在T1与T1-01环网柜投运了团队研发的两套5G通信差动保护装置，装置之间通过5G专用切片网络进行通信。通过在T1-01环网柜母线引出线实施人工单相接地短路，使故障点处在一套保护的内部和另外一套保护的外部，同时考核两套保护装置的差动保护性能，包括通信延时及可靠性、数据同步误差、区段内外部故障识别能力、保护动作时间、故障隔离时间等技术指标。

按照试验方案，分别进行了中性点不接地方式下单相金属性接地短路和小电阻接地方式下分别经0Ω、100Ω、500Ω、900Ω过渡电阻的单相接地短路试验。在所实施的所有短路故障中，两套保护装置的响应全部正确；区内故障保护动作时间为33-51ms，平均39.8ms；故障切除时间为71-90ms,平均79ms；5G通信端到端延时平均为10.35ms,保护装置端到端通信延时平均为12.3ms；数据传输丢包率为0，可靠性为100%；低阻情况下两端相量同步测量误差小于一个采样间隔（3º），高阻故障情况下两端同步误差不大于两个采样间隔（6º）。

试验数据表明，所开发5G通信差动保护的各项性能指标已达到预期目标；三个方面的创新设计得到充分验证。一是采用自适应电流差动判据，既能正确判定各种相间短路又能灵敏反应小电阻接地方式下的单相接地故障，允许过渡电阻能力达1000Ω；二是采用故障时刻自同步方法，对实际故障电流的同步检测精度在2个样点之内，满足工程应用要求；三是采用5G uRLLC切片网络作为数据通道，使差动保护动作快速、可靠，实现了60ms内跳闸出口和100ms内的故障隔离。试验结果进一步证实，5G差动保护在配电网的应用和推广对于消除保护越级跳闸、缩短故障停电时间、降低人身触电风险、提高供电可靠性具有重要支撑作用，将产生巨大的经济和社会效益。

国网青岛供电公司、国网山东电科院、山东大学、国网黄岛区供电公司、山东科汇公司、中国石油大学（华东）等单位的40余人参与并见证了本次试验过程。