【摘 要】
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传统配电网大多是单电源辐射型网络,功率流向单一,继电保护方法以三段式电流保护为主,通过多段配合来实现全线保护,其保护定值整定较为容易,但是动作延迟会导致保护速动性不足。分布式电源入网率的提升,使得配电网逐渐发展成为多源多端的复杂拓扑结构,传统上仅考虑单端电气量的保护原理不能继续满足多源网络的“四性”保护需求,因此通过基于双端信息的保护原理来实现全线速动就成为首选。馈线自动化与差动保护这类双端信息原
【基金项目】
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河北省省级科技计划（20314301D）； 国家电网公司科技项目（kj2020-064）；
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传统配电网大多是单电源辐射型网络,功率流向单一,继电保护方法以三段式电流保护为主,通过多段配合来实现全线保护,其保护定值整定较为容易,但是动作延迟会导致保护速动性不足。分布式电源入网率的提升,使得配电网逐渐发展成为多源多端的复杂拓扑结构,传统上仅考虑单端电气量的保护原理不能继续满足多源网络的“四性”保护需求,因此通过基于双端信息的保护原理来实现全线速动就成为首选。馈线自动化与差动保护这类双端信息原理需要两侧数据同步比对,通常采用的是光纤作为通信介质,虽然其材料价格已大幅下降,但是配网线路复杂多变,使得光纤铺设与维护难度较高,因此该类保护在配网中推广使用进程较为缓慢。5G通信技术的出现不仅是通信行业的进步,更是电网技术提升的新的窗口,理论上完全可以满足配网保护的通信指标需求,同时费用低,部署易,维护快。因此本文旨在实现配网馈线自动化的5G化,研究5G通信在配网保护业务中的种种问题,为配网保护业务的升级提供新的思路。基于以上背景,本文开展了如下几项工作:（1）分析了5G通信用作配网业务通信方式时效果不佳的原因及解决方案。首先对影响通信质量不确定性最大的空口环节进行分析,比较多种物理因素造成的影响,讨论空口技术因素的限制,提出D2D技术在配网中应用方向。然后对MEC部署方案进行论证,重点解决电力设施融合部署以及安全问题。最后对比分析了5G电力专网多种功能方案的安全漏洞并提出改进措施。（2）提出了基于5G通信的馈线自动化方案。根据配网中STU交互采用的GOOSE报文特点,利用UDP组播方式实现GOOSE协议IP化,从而实现GOOSE报文经5G通信进行交互。分析5G通信对规程中保证报文低延时高可靠性的手段,按照配网业务的需求对报文传输方案进行完善。设计利用STU对等无线通信的拓扑识别技术以及以此为基础的馈线自动化技术,实现故障隔离与非故障区段恢复。（3）提出通过机器学习进行延迟短期预测,动态调整STU等待搜索时间的方法,以减少因延迟问题导致装置闭锁的概率。利用贝叶斯优化方法对Light GBM算法进行参数寻,并通过K折交叉验证与最优权重配比来提高模型的预测精度。在数据集上对模型进行训练与预测,设计集中-分布式预测方法,终端根据接收的预测值动态加权调整,并作为下一时间段的等待搜索时间。（4）开发了5G通信馈线自动化装置。基于以上理论研究,以可靠性与便于推广使用为目的选择硬件组合,在传统终端的基础上开发出能实现5G通信的馈线自动化终端,并将终端挂网测试,对装置的通信与保护功能进行测试,使其在多种故障场景下能可靠判别并动作。
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