基于5G和光纖綜合通道的輸電線路差動(dòng)保護(hù)方法

婁 為，韓學(xué)軍，韓 俊，陸金鳳，李 奔，趙青春，徐曉春

基于5G和光纖綜合通道的輸電線路差動(dòng)保護(hù)方法

婁 為1，韓學(xué)軍1，韓 俊1，陸金鳳2，李 奔2，趙青春2，徐曉春2

(1.國(guó)家電網(wǎng)有限公司華東分部，上海 200000；2.南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210000)

現(xiàn)有輸電線路差動(dòng)保護(hù)均基于光纖通道設(shè)計(jì)，其通道要求高，限制了雙通道三路由的推廣應(yīng)用。另外，現(xiàn)有差動(dòng)保護(hù)不具備識(shí)別通道路由延時(shí)不一致的能力，存在差動(dòng)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。從數(shù)據(jù)格式、采樣同步、同步監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)安全等方面研究了對(duì)通道要求降低的輸電線路差動(dòng)保護(hù)解決方案，并提出了基于5G和光纖綜合通道的線路差動(dòng)保護(hù)方法。重點(diǎn)研究了基于數(shù)據(jù)通道可靠性提升的同步方法、基于外部同步時(shí)鐘的同步方法和多模式數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步監(jiān)測(cè)策略，實(shí)現(xiàn)綜合通道差動(dòng)保護(hù)同步。通過(guò)仿真試驗(yàn)，基于5G和光纖綜合通道的輸電線路差動(dòng)保護(hù)方法，實(shí)現(xiàn)了可路由的差動(dòng)數(shù)據(jù)處理，降低了差動(dòng)保護(hù)對(duì)通道的要求，對(duì)采樣同步狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了差動(dòng)保護(hù)的可靠性，有利于雙通道三路由的推廣應(yīng)用。

差動(dòng)保護(hù)；5G；光纖；綜合通道；同步

0 引言

輸電線路差動(dòng)保護(hù)理論上具有輸電線路內(nèi)部短路時(shí)動(dòng)作的絕對(duì)選擇性，被廣泛用于輸電線路的主保護(hù)[1-4]。目前輸電線路差動(dòng)保護(hù)均基于光纖通道設(shè)計(jì)[5-6]，導(dǎo)致存在一些問(wèn)題。

1) 要求通道收發(fā)路由延時(shí)一致，但又不具備監(jiān)測(cè)其是否一致的能力[7]。目前，需通過(guò)人工配置一致的收發(fā)路由來(lái)確保收發(fā)路由延時(shí)一致。但這種方式存在兩個(gè)問(wèn)題：a) 人工配置要求通信人員必須對(duì)保護(hù)功能有一定的了解，否則，可能出現(xiàn)配置不滿足要求，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的情況；b) 即使通道收發(fā)路由配置一致，若通信設(shè)備異常，仍有可能出現(xiàn)收發(fā)路由延時(shí)不一致導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的情況。

2) 支持的通道類型有限。除光纖直連通道外，現(xiàn)有差動(dòng)保護(hù)只能使用時(shí)分復(fù)用、透明傳輸?shù)腟DH通信網(wǎng)[8-9]。但是，SDH通信網(wǎng)傳輸容量和靈活性有限，越來(lái)越難滿足電網(wǎng)日益增加的多樣化通信需求。光纖差動(dòng)保護(hù)對(duì)通道的要求限制了對(duì)現(xiàn)有SDH網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造，制約了電力系統(tǒng)自動(dòng)化通信業(yè)務(wù)的發(fā)展。

3) 現(xiàn)有SDH通信網(wǎng)路由資源緊張，特別是對(duì)處于SDH通信網(wǎng)絡(luò)邊緣的新能源廠站和負(fù)荷站，沒(méi)有足夠的獨(dú)立路由，導(dǎo)致無(wú)法完全滿足雙通道三路由的改造要求[10-11]。

文獻(xiàn)[12-15]提出了利用5G網(wǎng)絡(luò)作為差動(dòng)保護(hù)的通道。然而目前的文獻(xiàn)只研究了在配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)上的應(yīng)用[16-19]，暫未涉及高壓差動(dòng)保護(hù)，而且未考慮外部時(shí)鐘不可靠時(shí)的差動(dòng)保護(hù)解決方案。

本文提出了一種基于5G和光纖綜合通道的輸電線路差動(dòng)保護(hù)方法。該方法能夠適用于通信可靠性較低且收發(fā)路由延時(shí)不一致的通道，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采樣是否同步，提高了差動(dòng)保護(hù)的安全性和可靠性。為驗(yàn)證方法的有效性，本文使用通信時(shí)延不確定、通信可靠性和安全性均相對(duì)光纖通信較差的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)——5G通信網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明，本文提出的差動(dòng)保護(hù)解決方案適用于包括SDH通信網(wǎng)在內(nèi)的各種光纖通信網(wǎng)絡(luò)以及新一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，降低了差動(dòng)保護(hù)對(duì)通道的要求，緩解了系統(tǒng)內(nèi)SDH網(wǎng)絡(luò)備用路由不足的問(wèn)題，有利于雙通道三路由的推廣應(yīng)用。

1 差動(dòng)保護(hù)同步方法

電流差動(dòng)保護(hù)在算法上要求參與運(yùn)算的各側(cè)電氣量的采樣時(shí)刻必須同步[20-22]，這是實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的關(guān)鍵所在。

1.1 基于數(shù)據(jù)通道的同步方法

基于數(shù)據(jù)通道的同步方法[23-24]不依賴于外部時(shí)鐘源，可靠性很高。該方法建立在通道收發(fā)傳輸時(shí)延一致的基礎(chǔ)之上，同步結(jié)果受通道收發(fā)時(shí)延一致程度影響。

當(dāng)通道收發(fā)傳輸時(shí)延相同時(shí)，可計(jì)算出通道延時(shí)為

1.2 基于外部同步時(shí)鐘的同步方法

基于外部同步時(shí)鐘[25-27](如北斗信號(hào))的同步方法不受收發(fā)通道時(shí)延不一致的影響，但這種同步方法依賴于外部時(shí)鐘源，同步結(jié)果受外部時(shí)鐘同步程度影響。

1.3 綜合通道差動(dòng)保護(hù)裝置

為保證差動(dòng)保護(hù)同步的可靠性，本文提出了一種5G和光纖綜合通道的差動(dòng)保護(hù)多模式同步方法和基于綜合通道的保護(hù)裝置。裝置包括2個(gè)光纖通道和1個(gè)5G通道，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)通道條件選擇投入的通道個(gè)數(shù)及采用的通道類型。保護(hù)裝置通信接線示意圖如圖1所示。

圖1 綜合通道差動(dòng)保護(hù)裝置通信示意圖

圖1中，裝置在傳統(tǒng)差動(dòng)保護(hù)裝置雙光纖通道接口的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)5G通道接口，該接口能外接通道收發(fā)路由延時(shí)不一致的通道。

2 綜合通道的差動(dòng)保護(hù)多模式同步方法

針對(duì)新增通道可能存在的收發(fā)通道時(shí)延不一致、時(shí)延抖動(dòng)等問(wèn)題，本文采用以下方法實(shí)現(xiàn)5G及光纖綜合通道的同步策略，該策略包括：5G通道自適應(yīng)同步和同步狀態(tài)自監(jiān)測(cè)。

2.1 5G通道自適應(yīng)同步策略

1) 當(dāng)綜合通道的差動(dòng)保護(hù)裝置具備正常光纖通道時(shí)，5G通道采用基于數(shù)據(jù)通道的同步方法，并利用外部同步時(shí)鐘對(duì)光纖通道和5G通道的同步進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

5G通道和光纖通道的發(fā)送數(shù)據(jù)是同源的，當(dāng)光纖通道同步正常時(shí)，5G通道兩側(cè)的采樣時(shí)刻也同步。

圖25G差動(dòng)基于數(shù)據(jù)通道的同步方法

在兩側(cè)采樣同步后，通過(guò)對(duì)比兩側(cè)裝置同一采樣時(shí)刻與外部同步時(shí)鐘秒脈沖的偏差值是否一致，監(jiān)視兩側(cè)采樣是否同步，如圖3所示。

圖3 利用外部同步時(shí)鐘監(jiān)測(cè)兩側(cè)采樣同步狀態(tài)

2) 當(dāng)綜合通道的差動(dòng)保護(hù)裝置不具備光纖通道或具備光纖通道但光纖通道異常時(shí)，5G通道采用基于外部同步時(shí)鐘的同步方法，并利用電氣量對(duì)5G通道的同步進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

主機(jī)和從機(jī)均實(shí)時(shí)調(diào)整采樣間隔，保證兩側(cè)裝置采樣時(shí)刻與外部同步時(shí)鐘秒脈沖的偏差在允許的誤差范圍內(nèi)。同步過(guò)程如圖4所示。

圖4中，5G通道通過(guò)外部同步時(shí)鐘秒脈沖實(shí)現(xiàn)同步后，對(duì)兩側(cè)的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行編號(hào)，外部同步時(shí)鐘秒脈沖時(shí)刻的數(shù)據(jù)編號(hào)為0，之后的采樣數(shù)據(jù)編號(hào)依次增加，直到下一個(gè)外部同步時(shí)鐘秒脈沖時(shí)刻到來(lái)。5G通道根據(jù)收到的帶編號(hào)的采樣數(shù)據(jù)，在本側(cè)的數(shù)據(jù)緩存區(qū)內(nèi)找到對(duì)應(yīng)的同步采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算。

圖4 5G差動(dòng)基于外部同步時(shí)鐘的同步方法

在兩側(cè)采樣同步后，利用電氣量對(duì)5G通道的同步進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。電氣量監(jiān)視同步校驗(yàn)方法僅在線路正常運(yùn)行時(shí)投入，線路上存在故障或有異常時(shí)，自動(dòng)退出電氣量監(jiān)視邏輯。輸電線路正常運(yùn)行時(shí)，差動(dòng)保護(hù)裝置的差動(dòng)電流應(yīng)僅為線路上的電容電流。

圖5 輸電線路π形等值模型

線路內(nèi)部無(wú)故障且5G差動(dòng)通道同步時(shí)，滿足式(6)。

因此5G通道同步狀態(tài)監(jiān)測(cè)判據(jù)如下。

監(jiān)測(cè)判據(jù)的門(mén)檻根據(jù)CT傳變一致性、線路參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

2.2 綜合通道的同步邏輯圖

基于5G和光纖綜合通道的線路差動(dòng)保護(hù)方法，光纖通道仍然采用基于數(shù)據(jù)通道的同步方法，不依賴于外部時(shí)鐘源。在同步優(yōu)先級(jí)上，傳輸時(shí)延短的光纖通道＞傳輸時(shí)延長(zhǎng)的光纖通道。當(dāng)傳輸時(shí)延短的光纖通道正常時(shí)，保護(hù)裝置通過(guò)該光纖通道對(duì)兩側(cè)采樣時(shí)刻進(jìn)行嚴(yán)格同步；當(dāng)傳輸時(shí)延短的光纖通道不正常，且另一光纖通道正常時(shí)，保護(hù)裝置通過(guò)另一光纖通道對(duì)兩側(cè)采樣時(shí)刻進(jìn)行同步。

圖6總結(jié)了基于5G和光纖多通道的線路差動(dòng)保護(hù)裝置的多模式同步策略。

圖6 綜合通道的線路差動(dòng)保護(hù)裝置同步策略

圖6中，在光纖通道正常時(shí)，采用基于數(shù)據(jù)通道的同步方法并利用外部同步時(shí)鐘對(duì)通道的同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)；避免由于誤配路由或通信設(shè)備異常導(dǎo)致收發(fā)延時(shí)不一致，進(jìn)而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)未接入光纖通道或光纖通道異常時(shí)，采用基于外部同步時(shí)鐘的同步方法，并利用電氣量對(duì)通道的同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)；避免由于外部時(shí)鐘丟失或跳變導(dǎo)致兩側(cè)裝置時(shí)鐘不同步，進(jìn)而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

本策略根據(jù)不同的運(yùn)行工況，實(shí)時(shí)調(diào)整5G通道的同步方法，最大程度確保了5G通道差動(dòng)保護(hù)的采樣同步；同時(shí)，采用外部同步時(shí)鐘、電氣量等多模式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采樣同步狀態(tài)，避免了由于采樣不同步導(dǎo)致的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)；本策略的應(yīng)用提高了差動(dòng)保護(hù)的可靠性。

3 綜合通道的差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸方案

出于成本控制、產(chǎn)業(yè)融合和技術(shù)演進(jìn)的考慮，全I(xiàn)P化網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)。若能夠使用IP化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)，則可極大豐富保護(hù)通道的選擇性。

3.1 5G通道數(shù)據(jù)格式

現(xiàn)有光纖通道為提高通道利用率，通常通過(guò)高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)；而鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)由于缺少網(wǎng)絡(luò)層信息，無(wú)法直接在IP化網(wǎng)絡(luò)中傳輸。為使新增5G通道能夠使用IP化網(wǎng)絡(luò)傳輸差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)，需要研究新的數(shù)據(jù)格式。

本文提出了一種基于可路由采樣值(Routable Sampled Value, R-SV)[28-29]機(jī)制傳輸差動(dòng)數(shù)據(jù)的方法。傳統(tǒng)的SV報(bào)文在結(jié)構(gòu)上缺少傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層，導(dǎo)致其缺失相關(guān)的路由功能，僅局限在變電站內(nèi)部傳輸。R-SV報(bào)文封裝了傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層信息，具備路由功能，可以實(shí)現(xiàn)變電站間的信息互聯(lián)。5G通道的R-SV報(bào)文采用如圖7所示的報(bào)文結(jié)構(gòu)。

圖7 5G通道R-SV報(bào)文結(jié)構(gòu)

圖7中，R-SV報(bào)文幀頭包括：以太網(wǎng)類型、APPID、幀長(zhǎng)度、幀擴(kuò)展長(zhǎng)度和八階統(tǒng)計(jì)量的CRC，幀尾為提升數(shù)據(jù)傳輸安全性的擴(kuò)展信息，應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元為差動(dòng)保護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)。為提高信道利用率，應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元不采用標(biāo)準(zhǔn)SV報(bào)文格式，而是采用基于數(shù)據(jù)拼接方式的自定義報(bào)文格式。

3.2 5G通道數(shù)據(jù)安全

與光纖通道相比，新增的5G通道數(shù)據(jù)可能需要借助公網(wǎng)傳輸，若不建立合理的安全機(jī)制則安全性低于既有光纖通道[30-31]。為了保證5G通道的數(shù)據(jù)安全，提出了數(shù)據(jù)安全處理策略。

1) 數(shù)據(jù)訂閱機(jī)制。僅當(dāng)接收數(shù)據(jù)的IP地址、Appid、SVID、ConfRev版本號(hào)、ASDU數(shù)目、通道數(shù)、接收端口號(hào)信息與訂閱一致時(shí)，才認(rèn)為是有效數(shù)據(jù)。

2) 流量控制機(jī)制。當(dāng)接收的訂閱報(bào)文流量超流控閾值時(shí)，關(guān)閉報(bào)文接收；當(dāng)報(bào)文流量小于流控返回閾值時(shí)，恢復(fù)報(bào)文接收。

3) 應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴的措施。當(dāng)接收到重復(fù)的訂閱報(bào)文時(shí)，短時(shí)關(guān)閉報(bào)文接收。

4) 應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊的措施。設(shè)置接收數(shù)據(jù)白名單，過(guò)濾掉所有不在白名單上的報(bào)文。

此外，5G通道通信采用了基于IEC 62351消息認(rèn)證碼機(jī)制，并應(yīng)用國(guó)密SM4-SM3算法替換了推薦的HMAC-SHA256與AES-GMAC消息認(rèn)證碼算法；應(yīng)用幀尾的時(shí)間擴(kuò)展信息，基于時(shí)間報(bào)文發(fā)送時(shí)間與消息認(rèn)證碼的不可篡改性實(shí)現(xiàn)了報(bào)文的防重放功能。

3.3 5G通道數(shù)據(jù)流量控制

與光纖通道相比，新增的5G通道數(shù)據(jù)可能需要借助公網(wǎng)傳輸。為了降低通信成本，提出了數(shù)據(jù)流量控制策略。

1) 當(dāng)綜合通道差動(dòng)保護(hù)裝置具備正常光纖通道時(shí)，5G通道每20 ms傳輸一次采樣時(shí)標(biāo)及采樣時(shí)刻與外部同步時(shí)鐘的偏差，不傳輸保護(hù)用模擬量信息，可節(jié)省99%的數(shù)據(jù)流量。

2) 當(dāng)綜合通道差動(dòng)保護(hù)裝置不具備光纖通道或具備光纖通道但光纖通道異常時(shí)：若保護(hù)未啟動(dòng)，5G通道每20 ms發(fā)送一次帶采樣序號(hào)的模擬量數(shù)據(jù)，用于監(jiān)測(cè)采樣同步狀態(tài)，可節(jié)省95%的數(shù)據(jù)流量；若保護(hù)啟動(dòng)，5G通道實(shí)時(shí)發(fā)送完整差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)。

本文采用R-SV機(jī)制傳輸5G通道數(shù)據(jù)，可以繼承現(xiàn)有站內(nèi)SV的安全機(jī)制，保證綜合通道的安全性，為差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)提供了數(shù)據(jù)高安全性保障和處理基礎(chǔ)。5G通道的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)安全研究，提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?；?shù)據(jù)流量控制提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性。

4 仿真分析

4.1 測(cè)試系統(tǒng)

基于RTDS搭建了500 kV輸電線路仿真模型。500 kV線路的具體參數(shù)如表1所示。

表1 測(cè)試系統(tǒng)線路參數(shù)

測(cè)試系統(tǒng)由2臺(tái)基于5G和光纖綜合通道的線路差動(dòng)保護(hù)裝置、2個(gè)接入北斗對(duì)時(shí)源的客戶前置設(shè)備(Customer Premise Equipment, CPE)[32-33]、1個(gè)通道延時(shí)設(shè)備構(gòu)成，如圖8所示。

圖8 測(cè)試系統(tǒng)

綜合通道的差動(dòng)保護(hù)裝置配置2路光纖通道和1路5G通道。

4.2 光纖通道+5G通道

接入正常光纖通道時(shí)，裝置基于數(shù)據(jù)通道進(jìn)行同步，5G通道同步情況良好，利用電氣量對(duì)5G通道的同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如表2所示。

表2中，5G通道兩側(cè)判據(jù)①差動(dòng)電流、判據(jù)②電壓值均較小，5G通道同步正常，差動(dòng)保護(hù)功能投入。

通過(guò)通道延時(shí)設(shè)備模擬通道收發(fā)延時(shí)不一致，裝置基于數(shù)據(jù)通道進(jìn)行同步后，通過(guò)對(duì)比兩側(cè)采樣

表2 光纖通道正常時(shí)的5G通道信息

時(shí)刻與外部同步時(shí)鐘偏差值，監(jiān)測(cè)到兩側(cè)同步狀態(tài)異常，光纖通道差動(dòng)保護(hù)功能退出。此時(shí)，可投入5G通道差動(dòng)保護(hù)功能。

4.3 5G通道+同步對(duì)時(shí)源

不接入光纖通道或光纖通道異常時(shí)，5G通道采用基于外部同步時(shí)鐘的同步方法。保護(hù)裝置利用電氣量對(duì)通道的同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如表3所示。

表3 無(wú)光纖通道且北斗對(duì)時(shí)源正常時(shí)的5G通道信息

表3中，5G通道兩側(cè)判據(jù)①差動(dòng)電流僅0.01 A，判據(jù)②的電壓值為3.98 V，僅為額定電壓的6.9%，5G通道同步正常，差動(dòng)保護(hù)功能投入。

4.4 5G通道+非同步對(duì)時(shí)源

不接入光纖通道或光纖通道異常時(shí)，5G通道采用基于外部同步時(shí)鐘的同步方法。由于時(shí)鐘源不同步，保護(hù)裝置基于異步的外部同步時(shí)鐘進(jìn)行同步。保護(hù)裝置利用電氣量對(duì)通道的同步進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如表4所示。

表4 無(wú)光纖通道且北斗對(duì)時(shí)源異常時(shí)的5G通道信息

表4中，5G通道兩側(cè)判據(jù)①差動(dòng)電流0.29 A，判據(jù)②電壓值59.69 V，均大于采樣同步校驗(yàn)門(mén)檻，5G通道同步失敗，差動(dòng)保護(hù)功能退出。

4.5 仿真結(jié)果分析

1) 接入正常光纖通道時(shí)，裝置基于數(shù)據(jù)通道進(jìn)行同步，5G通道差動(dòng)保護(hù)功能正常；

2) 光纖通道收發(fā)延時(shí)不一致時(shí)，利用外部同步時(shí)鐘能夠監(jiān)測(cè)到采樣同步異常，并閉鎖光纖差動(dòng)功能；

3) 不接入光纖通道或光纖通道異常時(shí)，5G通道采用基于外部同步時(shí)鐘的同步方法，5G通道差動(dòng)保護(hù)功能正常；

4) 基于外部同步時(shí)鐘同步，但兩側(cè)時(shí)鐘源不同步時(shí)，利用電氣量能夠監(jiān)測(cè)到采樣同步異常，并閉鎖5G通道差動(dòng)功能。

因此，綜合通道線路差動(dòng)保護(hù)方案能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)多樣的應(yīng)用場(chǎng)景。

1) 無(wú)光纖通道的應(yīng)用場(chǎng)景：隨著新能源的發(fā)展，可能出現(xiàn)部分處于SDH通信網(wǎng)絡(luò)邊緣的源端和荷端線路無(wú)光纖通道的應(yīng)用場(chǎng)景，此時(shí)采用5G通道。

2) 單光纖通道的應(yīng)用場(chǎng)景：對(duì)于通道路由資源緊張，部分間隔僅具備單光纖通道接入能力的廠站，為了提高差動(dòng)保護(hù)雙通道的覆蓋率，采用光纖通道和5G通道組成雙通道。

3) 雙光纖通道應(yīng)用場(chǎng)景：對(duì)要求配置雙通道、三路由的線路，當(dāng)光纖通道資源受限，無(wú)法滿足三路由要求時(shí)，使用5G通道作為備用通道；任一光纖通道異常時(shí)，投入5G通道，提高線路保護(hù)裝置的整體可靠性。

綜合通道線路差動(dòng)保護(hù)方案的實(shí)現(xiàn)，有利于雙通道三路由的推廣應(yīng)用。

5 結(jié)論

本文研究了差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)的可路由處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了差動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)的組幀傳輸，再?gòu)牟蓸油?、同步監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)安全等方面研究了對(duì)通道要求降低的輸電線路差動(dòng)保護(hù)解決方案，重點(diǎn)研究了基于5G通道、光纖通道相結(jié)合的多模式綜合通道的線路差動(dòng)保護(hù)同步方法。

當(dāng)綜合通道的差動(dòng)保護(hù)裝置具備正常光纖通道時(shí)，采用基于數(shù)據(jù)通道的同步方法，并利用外部同步時(shí)鐘對(duì)采樣同步進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)綜合通道的差動(dòng)保護(hù)裝置光纖通道退出時(shí)，采用基于外部同步時(shí)鐘的同步方法，并利用電氣量對(duì)采樣同步進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

試驗(yàn)驗(yàn)證表明：基于5G和光纖綜合通道的輸電線路差動(dòng)保護(hù)方法，降低了差動(dòng)保護(hù)對(duì)通道的要求，有利于雙通道三路由的推廣應(yīng)用，降低了因光纖通道缺失導(dǎo)致失去主保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)對(duì)采樣同步進(jìn)行多模式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高了差動(dòng)保護(hù)的安全性和可靠性。

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A transmission line differential protection method based on 5G and optical fiber integrated channels

LOU Wei1, HAN Xuejun1, HAN Jun1, LU Jinfeng2, LI Ben2, ZHAO Qingchun2, XU Xiaochun2

(1. East China Branch, State Grid Corporation of China, Shanghai 200000, China;2. NR Engineering Co., Ltd., Nanjing 210000, China)

Existing transmission line differential protection is designed based on an optical fiber channel. It has high channel requirements which limit the popularization and application of dual channel and three route. In addition, the existing differential protection does not have the ability to identify inconsistent channel routing delays, resulting in the risk of differential protection misoperation. This paper studies transmission line differential protection with reduced channel requirements from the aspects of data format, sampling synchronization, synchronous monitoring and network security. It puts forward a line differential protection method based on 5G and an optical fiber integrated channel. The focus is on a synchronization method based on the improvement of the reliability of the data channel and on the external synchronization clock, and the real-time synchronization monitoring strategy of multi-mode data to realize the synchronization. Through the simulation test, the method realizes routable differential data processing, reduces the requirements of differential protection for the channel, monitors the sampling synchronization status in real time, improves the reliability of differential protection, and is conducive to the popularization and application of dual channel and three route.

differential protection; 5G (5th generation mobile networks); optical fiber; integrated channels; synchronize

10.19783/j.cnki.pspc.210204

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目資助(SGHD0000DKJS 2000106)

This work is supported by the Science and Technology Project of State Grid Corporation of China (No. SGHD0000DKJS2000106).

2021-02-27；

2021-08-18

婁 為(1973—)，男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化(繼電保護(hù)、新能源、城市配電網(wǎng))；E-mail: lou_w@ec.sgcc.com.cn

韓學(xué)軍(1964—)，男，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)；E-mail: han_xj@ec.sgcc.com.cn

韓 俊(1985—)，男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)。E-mail: 383359412@qq.com

(編輯 葛艷娜)