[发明专利]适用5G差动保护的数据传输和保护系统、方法及存储设备

说明书

本发明的一种适用5G差动保护的数据传输和保护系统、方法及存储设备，差动保护硬件单元包括差动保护控制模块，完成所在节点电压电流电气信息采集、逻辑运算和断路器跳合闸控制；外部精确授时模块，基于北斗授时、GPS授时、5G授时或者多模式混合应用这些外部精确授时系统完成差动保护各端节点的授时；5G通讯模块，基于5G通讯网络完成线路各端的差动保护装置模块间数据通讯。本发明能够在较低采样数据传输流量的情况下，实现满足应用需要的中压配电网5G差动保护性能，在正常运行状态下不发送采样点数据，只是每一周波或每数周波发送一次相量数据每次发送两遍，在故障状态下增加发送采样点数据，差动保护产生的无线流量大大降低。

技术领域

本发明涉及电力系统继电技术领域，具体涉及一种适用5G差动保护的数据传输和保护系统、方法及存储设备。

背景技术

差动保护相比电流保护和距离保护具有择性好、快速灵敏、简单可靠等优点，所以高压特高压输电线路保护中光纤差动保护已成为标准配置。随着“碳达峰碳中和”全球发展战略的日益深化落地，配电网正在形成以光伏和风电为主的分布式电源(DG)多点接入、DG渗透率快速大幅提升、多电源合环运行的高渗透率有源配电网局面。为了应对高渗透率有源配电网的发展、提升城市配电网的供电可靠性，在中压配电网中采用差动保护的必要性越加凸显。随着具有高可靠、超低时延5G无线通讯技术的大规模成熟应用，在光纤通讯未覆盖地区，采用基于5G无线通讯的中压配电网线路差动保护正在成为技术趋势。

当前智能变电站线路光纤纵差保护装置普遍采用每周波80点采样，如果每个差动保护按照每个采样点都向差动保护其他节点发送采样点数据和相量数据，每帧传输按100字节计算，单节点每个月的数据发送流量为：100字节×80点×50Hz×60秒×60分钟×24小时×30天＞1TB。以往电力系统高压线路差动保护均采用光纤实现数据传输无需考虑通讯流量问题，而基于5G通讯的差动保护相对于光纤通讯，过高的无线通讯流量消耗以及流量成本将是限制其推广应用的重要障碍，所以研究通过有效数据传输方法用较低的流量消耗实现5G差动保护是推广应用5G差动保护的重要命题。

发明内容

本发明提出的一种适用5G差动保护的数据传输和保护系统、方法及存储设备，能够在较低采样数据传输流量的情况下，实现满足应用需要的中压配电网5G差动保护性能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种适用5G差动保护的数据传输和保护系统，基于差动保护硬件单元，所述差动保护硬件单元包括差动保护控制模块、5G通讯模块和外部精确授时模块，所述5G通讯模块和外部精确授时模块分别与差动保护控制模块对应的接口连接；

差动保护每一端节点部署一套差动保护硬件单元，或者每一端节点部署两套差动保护硬件单元构成双重化差动保护系统；

其中，

差动保护控制模块，用于完成所在节点电压电流电气信息采集、逻辑运算和断路器跳合闸控制；

外部精确授时模块，基于北斗授时、GPS授时、5G授时或者多模式混合应用这些外部精确授时系统完成差动保护各端节点的授时；

5G通讯模块，基于5G通讯网络完成线路各端的差动保护装置模块间数据通讯。

进一步的，各节点5G通讯根据运行状态按每一周波1次或者每数周波1次或者每个采样间隔1次向本差动保护其他节点发送模拟量相量数据或者采样点数据报文，报文的有效数据信息包含：主节点标志、本节点号、外部授时标志、本节点系统频率、采样同步标志、相量数据第一个采样点或者采样数据本采样点的采样序号和采样点时间标签、三相电压数据、三相电流数据、开关量、逻辑控制信息。

另一方面，本发明还公开一种适用5G差动保护的数据传输和保护方法，基于上述系统的差动保护控制模块，包括以下步骤，