基于5G差动保护配网自动化方案研究

(整期优先)网络出版时间:2022-07-10
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基于5G差动保护配网自动化方案研究

陈赟1,龚明1,龙自平1,赵志亮1,蒋怀震2

(1.云南农垦电力有限责任公司,云南省 景洪市,666100;2.许继电气股份有限公司,河南省 许昌市,461000)

摘要:针对云南农垦10kV及以下配电网升级改造前三段式的过流保护,存在无法兼顾选择性和灵敏性,越级跳闸风险高,而当前的光纤差动保护存在的成本高、敷设难、覆盖率低的问题,本文提出基于5G差动保护的配网自动化方案,经过试验,证明该方法可以实现保护范围内的全线速动,无需与其他保护配合,具有优良的速动性、灵敏性和选择性,能够快速准确定位隔离故障点,缩短故障停电时长,提高供电稳定性和可靠性,可以作为未来云南农垦电网数字化和智能化升级技术方案之一。

关键词:5G差动保护;过流保护;配网自动化

1前言

当前配电网光纤通信的差动保护建设和维护成本高[1-2]。由于5G技术具有高速率、高可靠、低时延、广连接等方面的特点,可以实现配电网纵联差动保护,快速准确动作的同时兼顾保护间的优化配合,快速隔离故障区间,最大程度缩短故障停电范围和停电时间[3-4]。云南农垦电力有限责任公司着手5G无线通信技术处理配电网故障的研究。

2方案设计

2.1网架结构设计

本文在研究文献[5-7]基础上,提出一种符合云南农垦电网现状的环网接线方式,如图1所示。其中一个开关站或一条线路出现故障或者设备故障时,可由线路转供,满足“N-1”要求。

图1 双环网带站内联络接线图

2.2设备配置

本文在研究文献[8-10]基础上,提出一种符合云南农垦电网智能化和数字化发展趋势的双配网环网柜结构形式,环进环出和馈线单元的信号等回路采用标准化的接口设计,经二次航空插头将信息汇集到DTU单元的航插室;母线设备单元的电源、电压等回路,经二次航空插头将信息汇集到DTU单元的航插室。主站系统与DTU之间的自动化信息信道采用光纤通信网实现通信互联。

3基于5G通信的配电网保护方案

我们设计在每个环网柜中每个支线负荷开关(采用断路器代替)上安装分布式DTU及恒相位元件(CPE),分布式DTU配置5G差动保护、5G动态自适应保护,利用5G通信网络实现数据交互共享。完成配电网全线路主干线(联络线)故障定位、环网站母线故障定位、环网站馈线(用户线路)故障定位,然后分布式DTU就地驱动出口跳开相应间隔断路器,合上分段开关或者联络开关,完成配电网全线保护及转供电。

主干线(联络线)故障首先由5G配网差动保护完成,若由于电流差动保护流量大等原因退出差动保护功能,则由5G动态自适应保护的线路保护功能完成定位,并就地出口控制线路两端断路器跳闸,完成主干线(联络线)故障隔离,5G动态自适应保护分为T1、T2、T3时限,其中T1时限先决条件为通信正常,T2时限先决条件为两端通信异常,T3时限为全线兜底后备保护时限,全线无需时间级差配合且在其中一段通信异常时全线保护仍具备选择性。

环网单元母线故障由动态自适应保护功能完成定位,同一母线所有保护终端就地交互过流启动及方向判别信息进行母线故障区内外判别。

环网馈出线故障由动态自适应馈线保护功能完成定位,其动作延时与主干线及母线上动态自适应保护T1时限进行一个时间级差配合。

主干线所有保护装置经5G网络分享合联络开关信息,联络开关处安装保护装置收到合联络开关命令,判别符合合闸条件进行联络开关合闸控制,完成线路转供电;如若网架为双环网,转供电由分段开关处快速备自投完成站内转供电。

联络线的故障隔离功能由配置在线路上的线路5G差动保护功能和动态自适应保护功能完成;开关站母线故障由配置在开关站进线上的动态自适应保护隔离;合联络或分段完成恢复供电功能。

4结论

我们设计的基于5G通信差动保护的配电网保护方案,能够解决传统三段式过流保护,无法兼顾选择性和灵敏性,存在越级跳闸风险以及光纤差动保护存在的成本高、敷设难、覆盖率低的问题,可以实现保护范围内的全线速动,无需与其他保护配合,具有优良的速动性、灵敏性和选择性,能够快速准确定位隔离故障点缩短故障停电时长,提高供电稳定性和可靠性。该技术方案可以作为云南农垦电网下一阶段配网数字化和智能化规划研究的参考。

参考文献

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