基于5G边缘计算的组网传输...值光纤差动保护同步测试分析_曹玉文.pdf

42 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月Computer Engineering计算机工程0 引言 以往的电路差动保护是在电压小以及电流差较小的情况下完成的，不能够及时解决故障问题，且线路保存时间短，危险性较高，给工作人员以及用户带来了很多麻烦。网络传输的光纤差动保护是目前为止应用最多的技术之一，主要采集不同的数据信息，利用线路两端电流的不稳定性来启动差动保护，不但可靠性高，也弥补了传统方法的不足，其结合当今最新的网络技术，已经成为电网中最主要的保护屏障。尤其是在输电线路的处理上，光纤的差动保护避免了大多数的故障侵害，其能够对故障的发生提出警告。第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）边缘计算已经不局限于网络的使用。由此，设计基于5G边缘计算的组网传输分散采样值光纤差动保护同步测试方法，作者简介：曹玉文，河北广电网络集团秦皇岛有限公司；研究方向：电子通信技术。收稿日期：2022-08-14；修回日期：2023-06-12。摘要：阐述光纤差动保护中，当同步误差超过一定限值时，会引起误动与拒动，为此设计一个组网传输分散采样值光纤差动保护同步测试方法。直接对各组网两侧传输分散采样，标记数据的序列号，分析差动最佳角度；基于第五代移动通信技术5G边缘计算，利用同步电流法处理同步电流统一向量，信息同步传输，为两个距离较近的变电站同时发射出信号样本给予相同的电流；构建信号通过的时间的表达式，计算网络速度变化与采样数量带来的时间差，利用时间差的取值范围判断故障的部位，实现光纤差动保护同步测试。实验结果表明，该方法在稳态幅值、稳态相位、静态幅值、静态相位、本侧电流幅值与对侧电流幅值六个指标对比上，测试准确性都较高，满足方法的设计需求。关键词：5G边缘计算，组网传输，分散，采样值，光纤，同步。中图分类号：TM773文章编号：1000-0755(2023)06-0042-04文献引用格式：曹玉文.基于5G边缘计算的组网传输分散采样值光纤差动保护同步测试分析J.电子技术,2023,52(06):42-45.基于5G边缘计算的组网传输分散采样值光纤差动保护同步测试分析曹玉文（河北广电网络集团秦皇岛有限公司，河北 066001）Abstract This paper explains misoperation and rejection in optical fiber differential protection,when the synchronization error exceeds a certain limit.Therefore,a synchronization test method for optical fiber differential protection with network transmission and distributed sampling value is designed.Distribute sampling directly on both sides of the transmission network,mark the serial number of the data,and analyze the best differential angle.Based on 5th Generation Mobile Communication Technology 5G edge computing,the synchronous current method is used to process the unified vector of synchronous current,and the information is transmitted synchronously to give the same current to the signal samples sent by two substations that are close to each other at the same time.The expression of signal passing time is constructed to calculate the time difference caused by the change of network speed and the number of samples.The value range of the time difference is used to determine the fault location and realize the synchronous test of optical fiber differential protection.The experimental results show that the test accuracy of the method is high in comparison with the six indicators of steady state amplitude,steady state phase,static amplitude,static phase,local current amplitude and opposite current amplitude,meeting the design requirements of the method.Index Terms 5G edge computing,networking transmission,dispersion,sampling value,optical fiber,synchronization.Analysis of Synchronous Test of Distributed Sampling Value Optical Fiber Differential Protection Based on 5G Edge Computing CAO Yuwen（Hebei Radio and Television Network Group Qinhuangdao Co.,Ltd.,Hebei 066001,China.)电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 43Computer Engineering计算机工程期望解决当前存在的问题。本文创新性地基于5G边缘计算，利用同步电流法处理同步电流统一向量，使采样值信息得到同步传输；构建信号通过的时间的表达式，同时计算网络速度变化与采样数量带来的时间差，最终利用时间差的取值范围判断故障的部位，实现光纤差动保护同步测试。1 组网传输分散数据采样2 基于5G边缘计算的采样值动态同步计算5G边缘计算能够将互联网平台与电力系统结合到一起，集中处理对应电力数据，形成各种尺寸的微型数据中心，通常可在50400kWh之间，也可以在设备边缘等小型专用机器上分配计算任务，在边缘结点处理这些数据将会带来极小的响应时间、减轻网络负载、保证用户数据的私密性，得到的结果通过系统的储存模块进行保留。然而在应用5G边缘计算处理采样值时，信息通过各种接口会出现不同的延迟，因此信息无法同步传输，需要一种同步计算方法来测试性能，以提供更准确和安全的搜索位置，具体过程如下。44 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月Computer Engineering计算机工程为了达到相对一样的差动保护效果，使数据具有最大的可用性，若两个距离较近的变电站同时发射出信号，收集样本后必须给予相同的电流10，从根本上控制差动保护程度，电流的表达式变为式（13）。（13）利用同步电流法统一向量后，为光纤差动保护同步测试提供基础。3 差动保护同步测试实现电路差动保护可以提前预知线路的短路等情况，根据线路中每个点的不同电流值确定故障的类型以及原因。经过光纤通道的加持，区域变化会更加明显11。以此，采用光纤作为信号通道，以弥补恶劣的网络环境。同时，对线路上的所有点进行采样12，如果光纤通道的环境不变，信号通过的时间的表达式为式（14）。4 实验对比为验证基于5G边缘计算的组网传输分散采样值光纤差动保护同步测试方法的有效性，进行实验。4.1 实验环境利用某公司生产的32位浮点数字信号处理器的软件仿真器对数值仿真计算。实验采样同步结构如图1所示。在实验中，结合类似的数据。根据间隔IED的分类功能，筛选差异数据，并同步传输至变电站处理器，合并单元起到保护数据的作用。基于设备间的联动，刺激各单元，然后通过网络传输的方式采集数据，最后与变电站设备同步。4.2 实验结果分析 预先采用所提出的光纤差动保护同步测试方法测试稳态幅值，并将所提出的测试方法与实际的幅值对比，结果如图2所示。基于图2可知，所研究的同步测试方法与实际的测试曲线，基本能够保持一致。对比可知，幅值误差小于1.0%，具有较高的同图1 实验结构图图2 稳态幅值误差图电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 45Computer Engineering计算机工程步测试效果。稳态相位误差图对比结果如图3所示。基于图3可知，算例100150存在故障情况，当线路处于差动保护时，即处于正常情况时，采样值会保持稳定，使用的时间也会小于正常值，当出现故障时，不但电流加速增大，幅值变化较大，样本还会处于波动状态。所提方法在此结果获得上与实际结果相差较小，具有较好的同步测试效果。在此基础上，分析二电流升流过程中本侧幅值与对侧幅值，对比结果如表1所示。对侧幅值的变化情况如表2所示。基于表1和表2可知，在升流过程中，实际的本侧幅值与对侧幅值之间存在差流，所提方法能够较为准确地测试幅值变化情况，与实际对侧幅值相差较少。5 结语完成基于5G边缘计算的组网传输分散采样值光纤差动保护同步测试方法的研究，在保证了测试准确性的同时，提高了同步测试的稳定性。但是在实际的测试中，受到周围因素的影响，导致测试结果出现测量误差与状态感知误差，后续研究中将继续优化该方法，进一步提高光纤差动保护同步测试效果，为相关领域提供帮助。参考文献1 黄景光,罗亭然,赵娇娇等.多端纵联差动保护突变量数据自愈同步算法J.电力系统及其自动化学报,2019,31(09):66-71.2 陈建平,桑林卫,吴在军等.基于幅相关系的有源配电网多端差动保护方案J.电测与仪表,2021,58(09):71-77.3 李一泉,吴梓亮,王峰等.基于Hausdorff距离算法的自适应线路差动保护方案J.电力自动化设备,2019,39(07):175-180+187.4 童宁,范理想,林湘宁等.不依赖边界元件及同步对时的多端柔直电网波形匹配式差动保护原理J.中国电机工程学报,2019,39(13):3820-3833.5 杨子荷,李永丽,宋金钊等.直流馈入下交流系统故障特性分析及故障分量电流差动保护改进J.电力自动化设备,2019,39(09):3-10.6 张雪松,马啸,章雷其等.有源配电网含不可测分支线路新型电流幅值差动保护判据J.电力自动化设备,2020,40(02):76-84.7 郑涛,国兴超,胡鑫等.逆变侧换流变压器故障性涌流产生机理及其对差动保护的影响J.电力自动化设备,2019,39(09):39-45.8 吴沛锋,张国云,孔令号.基于全波电流关联性的线路差动保护算法J.电网技术,2019,43(07):2584-2591.9 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