分布式差動(dòng)保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)配電線路故障區(qū)段的準(zhǔn)確定位與快速隔離，是解決當(dāng)前配電網(wǎng)繼電保護(hù)問(wèn)題的最佳選擇。然差動(dòng)保護(hù)要求保護(hù)裝置之間實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，之前只有光纖通道滿足這種高要求，但存在布點(diǎn)多、敷設(shè)難、投資大、周期長(zhǎng)等諸多困難。5G通信具有高帶寬、低時(shí)延、高可靠等特點(diǎn)，為解決配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)通道問(wèn)題提供了新的契機(jī)。電氣學(xué)院高厚磊教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合電網(wǎng)公司和生產(chǎn)廠家，在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展5G通信在配網(wǎng)保護(hù)中的應(yīng)用研究；經(jīng)兩年多刻苦攻關(guān)，研制開(kāi)發(fā)出基于5G切片網(wǎng)絡(luò)和故障時(shí)刻自同步技術(shù)的新型配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)裝置，獲得國(guó)家發(fā)明專利授權(quán)，并于2020年6月掛網(wǎng)試點(diǎn)運(yùn)行。

為進(jìn)一步考核5G差動(dòng)保護(hù)對(duì)電網(wǎng)真實(shí)故障的檢測(cè)能力，3月19日，國(guó)網(wǎng)青島供電公司、國(guó)網(wǎng)山東電科院、山東大學(xué)聯(lián)合組織實(shí)施了國(guó)內(nèi)首次10kV線路人工短路試驗(yàn)并獲得成功。這是繼2019年10月該團(tuán)隊(duì)成功實(shí)施國(guó)內(nèi)首例跨基站5G通信差動(dòng)保護(hù)試驗(yàn)后，在工程應(yīng)用方面取得的重大突破，標(biāo)志著該成果已具備工程化應(yīng)用條件。

試驗(yàn)在青島市黃島軍民融合區(qū)顧家變電站10kV康大線進(jìn)行。該線路為青島供電公司5G差動(dòng)保護(hù)試點(diǎn)工程落點(diǎn)，在T1與T1-01環(huán)網(wǎng)柜投運(yùn)了團(tuán)隊(duì)研發(fā)的兩套5G通信差動(dòng)保護(hù)裝置，裝置之間通過(guò)5G專用切片網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。通過(guò)在T1-01環(huán)網(wǎng)柜母線引出線實(shí)施人工單相接地短路，使故障點(diǎn)處在一套保護(hù)的內(nèi)部和另外一套保護(hù)的外部，同時(shí)考核兩套保護(hù)裝置的差動(dòng)保護(hù)性能，包括通信延時(shí)及可靠性、數(shù)據(jù)同步誤差、區(qū)段內(nèi)外部故障識(shí)別能力、保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、故障隔離時(shí)間等技術(shù)指標(biāo)。

按照試驗(yàn)方案，分別進(jìn)行了中性點(diǎn)不接地方式下單相金屬性接地短路和小電阻接地方式下分別經(jīng)0Ω、100Ω、500Ω、900Ω過(guò)渡電阻的單相接地短路試驗(yàn)。在所實(shí)施的所有短路故障中，兩套保護(hù)裝置的響應(yīng)全部正確；區(qū)內(nèi)故障保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為33-51ms，平均39.8ms；故障切除時(shí)間為71-90ms,平均79ms；5G通信端到端延時(shí)平均為10.35ms,保護(hù)裝置端到端通信延時(shí)平均為12.3ms；數(shù)據(jù)傳輸丟包率為0，可靠性為100%；低阻情況下兩端相量同步測(cè)量誤差小于一個(gè)采樣間隔（3º），高阻故障情況下兩端同步誤差不大于兩個(gè)采樣間隔（6º）。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，所開(kāi)發(fā)5G通信差動(dòng)保護(hù)的各項(xiàng)性能指標(biāo)已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；三個(gè)方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)得到充分驗(yàn)證。一是采用自適應(yīng)電流差動(dòng)判據(jù)，既能正確判定各種相間短路又能靈敏反應(yīng)小電阻接地方式下的單相接地故障，允許過(guò)渡電阻能力達(dá)1000Ω；二是采用故障時(shí)刻自同步方法，對(duì)實(shí)際故障電流的同步檢測(cè)精度在2個(gè)樣點(diǎn)之內(nèi)，滿足工程應(yīng)用要求；三是采用5G uRLLC切片網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)通道，使差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作快速、可靠，實(shí)現(xiàn)了60ms內(nèi)跳閘出口和100ms內(nèi)的故障隔離。試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)，5G差動(dòng)保護(hù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用和推廣對(duì)于消除保護(hù)越級(jí)跳閘、縮短故障停電時(shí)間、降低人身觸電風(fēng)險(xiǎn)、提高供電可靠性具有重要支撐作用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

國(guó)網(wǎng)青島供電公司、國(guó)網(wǎng)山東電科院、山東大學(xué)、國(guó)網(wǎng)黃島區(qū)供電公司、山東科匯公司、中國(guó)石油大學(xué)（華東）等單位的40余人參與并見(jiàn)證了本次試驗(yàn)過(guò)程。

      1.試驗(yàn)人員到位                   2. 設(shè)置短路的環(huán)網(wǎng)柜T1-01

 3. 現(xiàn)場(chǎng)接地控制開(kāi)關(guān)及接地相電纜                4. 接地點(diǎn)及過(guò)渡電阻

          5. T1-01 環(huán)網(wǎng)柜保護(hù)裝置監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)                                           6. T1環(huán)網(wǎng)柜保護(hù)裝置監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

7. 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)區(qū)內(nèi)金屬性單相接地故障錄波圖

8. 小電阻接地系統(tǒng)區(qū)內(nèi)單相經(jīng)500Ω過(guò)渡電阻接地故障錄波圖