一种用于智能分布式配网自动化终端的交互实现方法

摘要

本发明提供了一种用于智能分布式配网自动化终端的交互实现方法，包括：确定智能分布式配网自动化终端中的配电终端基于配电网的分布位置；基于分布位置，建立配电终端之间的相互通信，并进行交互；根据馈线自动化以及交互结果，判断是否存在有故障的配电终端；若存在，控制对应的断路器执行相应的保护措施；否则，继续进行交互。通过配电终端之间的交互通信，便于进行有效且及时的故障检测，通过设置断路器，便于有效的隔离故障区域，提高工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及电路技术领域，特别涉及一种用于智能分布式配网自动化终端的交互实现方法。

背景技术

随着电力电网技术的发展，智能电网成为当下电力行业的热点。智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。然而，现有技术中，还存在当配电网中配电终端等存在故障时，使得由于该故障，导致对整个系统造成瘫痪，进而影响系统的工作效率。

因此，本发明提出一种用于智能分布式的配电终端交互的实现方法。

发明内容

本发明提供一种用于智能分布式的配电终端交互的实现方法，用以解决上述提出的技术问题。

本发明提出一种用于智能分布式配网自动化终端的交互实现方法，包括：

确定智能分布式配网自动化终端中的配电终端基于配电网的分布位置；

基于所述分布位置，建立所述配电终端之间的相互通信，并进行交互；

根据馈线自动化以及交互结果，判断是否存在有故障的配电终端；

若存在，控制对应的断路器执行相应的保护措施；

否则，继续进行交互。

在一种可能实现的方式中，所述智能分布式配网终端是基于分布式配电线路实现的；

所述分布式配电线路包括：变电站A和变电站B；

所述变电站A和变电站B分别连接有出口断路器CB1、CB2；

所述分布式配电线路中还连接有开关一、开关二、开关三、开关四；

所述开关一、开关二、开关三、开关四以及出口断路器CB1、CB2均电连接，且开关之间相互收发信号进行通信。

在一种可能实现的方式中，所述智能分布式配网自动化终端中还设置有：故障定位装置，用于定位所述分布式配电线路中的故障，所述故障包括：线路故障、与线路连接的配电终端故障；

当所述分布式配电线路中发生故障时，确定与所述故障距离最近的断路器，并控制所述断路器执行保护动作；

同时，寻找与所述故障相对应的故障区域，并控制所述故障区域相邻开关自动分闸来隔离所述故障。

在一种可能实现的方式中，还包括：检测所述分布式配电线路中是否存在故障，其包括：

当所述配电网正常运行时，所述出口断路器CB1、CB2为变电站出口断路器，开关一、开关二、开关三为分段断路器，开关四为握手互带联络断路器；

当所述配电网开环运行时，所述出口断路器CB1、CB2为变电站出口断路器，开关一、开关二、开关三断路器在合位，其中，出口短路器CB1带载至开关四左侧负荷，出口断路器CB2带载至开关四右侧负荷；

其中，当所述配电网故障点上游的变电站的出口断路器CB1、开关一、开关二同时采集到故障电流特征突变量时，判定所述配电网在开关二和开关三之间发生故障，且所述分布式配电线路中存在故障；

同时，所述配电网故障点上游的变电站的出口断路器CB1、开关一、开关二相互通知，同时，故障点下游无故障电流特征突变量时，下游开关三通知开关二，确定所述故障的具体位置。

在一种可能实现的方式中，当确定所述故障的具体位置之后还包括：

所述开关二通知开关一、出口断路器CB1，控制所述开关一、出口断路器CB1不跳闸断开，控制所述开关二跳闸断开；

同时，当捕捉到故障点下游无故障电流的特征突变量时，控制下游开关三、开关二相互交互，且控制对应的开关三向开关二发送信息，且所述信息为：开关三没有检测到故障；

同时，控制所述开关二向开关三发送信息，且所述信息为：开关二检测到故障；

根据所述开关二、开关三，判断所述故障的具体位置。

在一种可能实现的方式中，当根据所述开关二、开关三，判断出所述故障的具体位置之后，还包括：

控制所述开关二通知开关三，并控制所述开关二跳闸，在预设时间段后控制所述开关三跳闸。

在一种可能实现的方式中，当所述配电网处于开环运行网络保护模式或者闭环运行网络保护模式时，控制所述故障定位装置开始工作。

在一种可能实现的方式中，确定智能分布式配网自动化终端中的配电终端基于配电网的分布位置的过程中，包括：

获取智能分布式配网自动化终端的结构图，并基于所述结构图确定所述配电终端的第一位置；

实时监测所述配电终端，并获取对应的第二位置；

基于所述第一位置以及第二位置，确定同个配电终端的偏移量，若所有的偏移量都小于预设量，将对应的所述第一位置作为配电终端基于配电网的分布位置，并按照标准通信交互方式进行交互；

若所有的偏移量都大于或等于预设量，将所述第二位置作为配电终端基于配电网的分布位置，并按照第一通信交互方式进行交互；

否则，捕获所述偏移量大于或等于预设量的第一终端以及捕获偏移量小于预设量的第二终端，基于配电网，确定每个所述第一终端与每个所述第二终端之间的第一距离，同时，还获取每个所述第一终端的第一偏移量；

对所述第一终端进行编号，同时，确定每个第一终端的通信范围；

根据所述第一距离、第一偏移量以及对应的通信范围，确定所述第一终端与第二终端的匹配度，并获取第三终端；

建立所述第一终端与第三终端的通信连接，并对配电终端的标准通信交互方式进行调整。

在一种可能实现的方式中，建立所述第一终端与第三终端的通信连接，并对配电终端的标准通信交互方式进行调整包括：

建立所述第一终端与第三终端的通信链路，并基于所述第一终端、第三终端以及配电网，确定所述通信链路的通信配置信息；

采集所述配置网对于所述第一终端的第一频率波段以及对于所述第二终端的第二频率波段；

确定所述第一终端接收的不同频段的第一频率波概率以及第二终端接收的不同频段的第二频率波概率，同时，确定所述第一终端在接收第一频率波段的第一损耗信息以及第二终端接收第二频率波段的第二损耗信号；

基于所述第一频率波概率以及第一损耗信息，确定所述第一终端的有效通信范围；

同时，基于所述第二频率波概率以及第二损耗信息，确定所述所述第二终端的有效通信范围；

判断所述通信链路在通信传输过程中的稳定性参数，并将所述稳定性参数与预设参数进行比较，获取差异参数，同时，还提取与所述差异参数对应的预设参数；

基于所述有效通信范围、差异参数以及与所述差异参数对应的预设参数，对所述通信配置信息进行调整，获得新的配置信息；

按照所述新的配置信息，对配电终端的标准通信交互方式进行调整。

在一种可能实现的方式中，根据馈线自动化以及交互结果，判断是否存在有故障的配电终端包括：

根据交互结果，确定每个配电终端的交互集合，且所述交互集合中包括：n条交互信息，且所述n条交互信息包括n1条向外传输的交互信息、n2条接收外部传输的交互信息、n3条未响应的交互信息，且n1+n2+n3＝n；

获取故障评估模型，并基于所述交互信息对每个配电终端进行故障评估，获取每个故障评估指标对应的故障评估结果，并基于如下公式，计算每个配电终端的故障评估值S；

其中，p

当所述故障评估值S大于或等于预设评估值时，判定对应的配电终端存在故障，并获取每个所述故障评价结果的特征参数，并根据所述特正参数以及馈线自动化，确定对应配电终端的故障类型，从修复数据库中，提取与所述故障类型相关的修复模型，对存在故障的配电终端进行修复；

当所述故障评估值S小于所述预设评估范围的最小值时，判定对应的配电终端不存在故障。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种用于智能分布式的配电终端交互的实现方法的流程图；

图2为本发明智能分布式配电自动化结构示意图；

图3为本发明电网开关连接示意图；

图4为本发明电网发生故障示意图；

图5为本发明左侧故障判断示意图；

图6为本发明左侧故障判断示意图；

图7为本发明故障定位示意图；

图8为本发明故障切除示意图；

图9为本发明故障隔离示意图；

图10为本发明无故障区恢复供电示意图；

图11为本发明开环运行电流潮流图；

图12为本发明闭环运行电流潮流图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本发明提出一种用于智能分布式配网自动化终端的交互实现方法，如图1所示，包括：

步骤1：确定智能分布式配网自动化终端中的配电终端基于配电网的分布位置；

步骤2：基于所述分布位置，建立所述配电终端之间的相互通信，并进行交互；

步骤3：根据馈线自动化以及交互结果，判断是否存在有故障的配电终端；若存在，控制对应的断路器执行相应的保护措施；否则，继续进行交互。

该实施例中，确定分布位置可以是通过智能分布式配网自动化终端本身的结构图确定的，或者是通过对配电终端的位置进行实时监测确定的。

该实施例中，建立配电终端之间的相互通信并交互，是为了降低对配电主站的依赖，保证自身可以独立交互，确保进行有效且及时的故障检测。

该实施例中，通过控制断路器执行相应的保护措施，是为了便于隔离故障区域，确保其他区域的正常工作。

上述技术方案的有益效果是：通过配电终端之间的交互通信，便于进行有效且及时的故障检测，通过设置断路器，便于有效的隔离故障区域，提高工作效率。

实施例2：

基于实施例1的基础上，所述智能分布式配网终端是基于分布式配电线路实现的；

所述分布式配电线路包括：变电站A和变电站B；

所述变电站A和变电站B分别连接有出口断路器CB1、CB2；

所述分布式配电线路中还连接有开关一、开关二、开关三、开关四；

所述开关一、开关二、开关三、开关四以及出口断路器CB1、CB2均电连接，且开关之间相互收发信号进行通信。

该实施例中，智能分布式配网自动化终端，是采用高端A8微处理器，基于RTEMS的实时多任务操作系统开发，该操作系统网络处理能力强，任务处理实时性高。具有强大的通讯管理能力，提供相互独立的多网络通道与规约支持，提供RS-232、RS-485、电/光以太网等多种通讯接口以及IEC60870-5-101/104、IEC61850-MMS、IEC61850-GOOSE等通讯规约，可实现各终端间的实时对等交互通讯，实现配电线路的故障快速定位、快速就地隔离故障、快速转供电负荷、快速自愈非故障区供电。

如图2所示，为智能分布式电网结构示意图，其中包括变电站A和变电站B，变电站A和变电站B之间通过光纤环网连接。智能分布式电网是通过配电终端之间的相互通信和馈线自动化(FA)、微机继电保护配合，不依赖于配电主站控制，判断故障区域、隔离故障，恢复非故障区域供电，并上报处理过程及结果。网络式交互信息保护实现了保护快速性和选择性的完美统一。

上述技术方案的有益效果是：便于有效判断故障区域，进行隔离故障，进而恢复非故障区域供电。

实施例3：

基于实施例2的基础上，所述智能分布式配网自动化终端中还设置有：故障定位装置，用于定位所述分布式配电线路中的故障，所述故障包括：线路故障、与线路连接的配电终端故障；

当所述分布式配电线路中发生故障时，确定与所述故障距离最近的断路器，并控制所述断路器执行保护动作；

同时，寻找与所述故障相对应的故障区域，并控制所述故障区域相邻开关自动分闸来隔离所述故障。

在一种可能实现的方式中，当所述配电网处于开环运行网络保护模式或者闭环运行网络保护模式时，控制所述故障定位装置开始工作。

该实施例中，故障定位装置，因应用基于对等通信网络，将每个终端的信息与相邻终端实时共享，实现了毫秒级的保护协调和配合，自适应于智能配电网各种接线模式。

该实施例中，如图11-12所示，电网开环运行网络保护模式：系统开环运行时，网络拓扑为树状结构，故障电流流经的线路为从电源到故障点的一条路径。故障区段必定位于从电源到末梢方向的最后一个经历了故障电流的开关和第一个未经历故障电流的开关之间。对于对等式网络保护的开环模式，主要的判据来源是开关本身及其相邻开关的故障状态，即：故障末端的开关除自身感受过流，其相邻的开关只有一个开关(上游开关)会经历故障电流。

保护区域内包括多种类型的开关，普通开关、边界电源开关、末梢开关。对于保护区域内每一个处于闭合状态的开关，开关满足下列条件，判定为故障末端，应跳闸隔离故障：

对于普通开关：1)自身感受到故障电流；2)相邻开关中有且只有一个感受到故障电流；

对于边界电源开关：1)自身感受到故障电流；2)相邻开关没有感受到故障电流；

对于末稍开关：自身感受到故障电流(无须相邻过流信息)；

电网闭环运行网络保护模式：系统闭环运行时，以一个开关及其四周相邻开关为研究对象，根据与基尔霍夫电流定律类似的原理，在一个节点(或区域)，其流入和流出的电流相等。在某一开关和与其相邻的开关所组成的区域中，当有一个大电流从某一个开关流入该区域时，则必有一个大电流流出该区域，如果未有大电流从另一个开关流出，则必定有故障点在该区域内。

对于保护区域内的每一个处于闭合状态的开关，满足下列条件，判定为故障末端，应跳闸隔离故障：

对于普通开关：1)自身感受到故障电流；2)有故障电流流入本区域，而没有故障电流流出本区域；

对于边界电源开关：1)自身感受到故障电流；2)没有故障电流流出本区域；

对于末梢开关：自身感受到故障电流(无须相邻过流信息)。

上述技术方案的有益效果是：通过设置故障定位装置，便于对线路中的故障进行有效定位。

实施例4：

基于实施例2的基础上，还包括：检测所述分布式配电线路中是否存在故障，如图3-5所示，其包括：

当所述配电网正常运行时，所述出口断路器CB1、CB2为变电站出口断路器，开关一、开关二、开关三为分段断路器，开关四为握手互带联络断路器；

当所述配电网开环运行时，所述出口断路器CB1、CB2为变电站出口断路器，开关一、开关二、开关三断路器在合位，其中，出口短路器CB1带载至开关四左侧负荷，出口断路器CB2带载至开关四右侧负荷；

其中，当所述配电网故障点上游的变电站的出口断路器CB1、开关一、开关二同时采集到故障电流特征突变量时，判定所述配电网在开关二和开关三之间发生故障，且所述分布式配电线路中存在故障；

同时，所述配电网故障点上游的变电站的出口断路器CB1、开关一、开关二相互通知，同时，故障点下游无故障电流特征突变量时，下游开关三通知开关二，确定所述故障的具体位置。

如图4所示，当配电网电路中，在开关二和开关三之间发生故障，例如电线短路、漏电，或者由于线路中设备损坏，线路故障等。

上述技术方案的有益效果是：通过开关、断路器以及对应的电流特真图变量，便于有效的确定故障的具体位置，提高工作效率。

实施例5：

基于实施例4的基础上，如图6-10所示，当确定所述故障的具体位置之后还包括：

所述开关二通知开关一、出口断路器CB1，控制所述开关一、出口断路器CB1不跳闸断开，控制所述开关二跳闸断开；

同时，当捕捉到故障点下游无故障电流的特征突变量时，控制下游开关三、开关二相互交互，且控制对应的开关三向开关二发送信息，且所述信息为：开关三没有检测到故障；

同时，控制所述开关二向开关三发送信息，且所述信息为：开关二检测到故障；

根据所述开关二、开关三，判断所述故障的具体位置。

在一种可能实现的方式中，当根据所述开关二、开关三，判断出所述故障的具体位置之后，还包括：

控制所述开关二通知开关三，并控制所述开关二跳闸，在预设时间段后控制所述开关三跳闸。

上述技术方案的工作原理是：配电网故障点上游的变电站出口断路器CB1、开关一、开关二相互通知；CB1向开关一互相发送信息：我检测到了故障。同时，开关一和开关二之间也有互相发送的信息：我检测到了故障。即CB1、开关一、开关二之间互相得知各自均检测到故障信号，由于开关二位于最右侧，所以，开关二判断出，故障必然发生在开关二的后边，即故障肯定不位于CB1、开关一、开关二之间，而是位于开关二之右边某个位置；因此，在判断出结果之后，开关二通知开关一、CB1：开关一、CB1均不需要跳闸断开，而由开关二进行跳闸断开。同时，由于故障点下游无故障电流特征突变量，下游第一个开关三与开关二之间也互相发送信息，开关三向开关二发送信息：我没有检测到故障；开关二向开关三发送信息：我检测到了故障。从而，开关二和三均能判断出：故障必然在开关二和开关三之间，从而确定了故障具体位置。随后，开关二通知开关三：开关二将先进行跳闸，令开关三随后延迟预定时长之后再跳闸。于是开关执行跳闸操作。上述过程中，检测到故障的时间小于100ms。

配电网故障点上游的开关二跳闸，随后，开关三收到了开关二的消息，于是开启一定时器，于预定时长之后进行跳闸，从而断开开关，保护后方电路，完成故障区域隔离。所述故障隔离时间小于200ms。

配电网故障点下游的握手互带联络开关四因无故障电流特征值且开关三分闸失压，投入CB2握手互带电源恢复开关三下游非故障区供电，完成非故障区域自愈。

该实施例中，开关一、开关二、开关三、开关四可用开关1、开关2、开关3、开关4表示。

上述技术方案的有益效果是：根据开关便于有效的确定对应的故障位置，间接提高后续的工作效率。

实施例6：

基于实施例1的基础上，确定智能分布式配网自动化终端中的配电终端基于配电网的分布位置的过程中，包括：

获取智能分布式配网自动化终端的结构图，并基于所述结构图确定所述配电终端的第一位置；

实时监测所述配电终端，并获取对应的第二位置；

基于所述第一位置以及第二位置，确定同个配电终端的偏移量，若所有的偏移量都小于预设量，将对应的所述第一位置作为配电终端基于配电网的分布位置，并按照标准通信交互方式进行交互；

若所有的偏移量都大于或等于预设量，将所述第二位置作为配电终端基于配电网的分布位置，并按照第一通信交互方式进行交互；

否则，捕获所述偏移量大于或等于预设量的第一终端以及捕获偏移量小于预设量的第二终端，基于配电网，确定每个所述第一终端与每个所述第二终端之间的第一距离，同时，还获取每个所述第一终端的第一偏移量；

对所述第一终端进行编号，同时，确定每个第一终端的通信范围；

根据所述第一距离、第一偏移量以及对应的通信范围，确定所述第一终端与第二终端的匹配度，并获取第三终端；

建立所述第一终端与第三终端的通信连接，并对配电终端的标准通信交互方式进行调整。

该实施例中，第一位置是根据本身的结构图确定的，且结构图是预先设置的，第二位置时根据实时监测确定的。

该实施例中，偏移量是指第一位置与第二位置之间的坐标偏移差值；

该实施例中，标准通信交互方式，是指按照结构图进行布置之后，按照出厂设置好的交互方式交互的。

该实施例中，预设量的取值范围例如为[8m,20m]中的任何一个数值。

该实施例中，第一通信交互方式也是预先设置好的备用交互方案。

该实施例中，匹配度是指建立通信连接并进行交互的可靠性，是基于第一距离、第一偏移量以及对应的通信范围确定的。

该实施例中，第三终端是从第二终端中获取到的，且对标准通信交互方式进行调整，是为了便于保证其后续通信的可靠性。

上述技术方案的有益效果是：通过两种方式确定配电终端的位置，并获取其的偏移量，其次，通过获取相应的第一距离、第一偏移量以及通信范围，便于根据匹配度确定第三终端，进而对标准通信方式进行调整，保证后续通信的可靠性，进一步提高其的工作效率。

实施例7：

基于实施例6的基础上，建立所述第一终端与第三终端的通信连接，并对配电终端的标准通信交互方式进行调整包括：

建立所述第一终端与第三终端的通信链路，并基于所述第一终端、第三终端以及配电网，确定所述通信链路的通信配置信息；

采集所述配置网对于所述第一终端的第一频率波段以及对于所述第二终端的第二频率波段；

确定所述第一终端接收的不同频段的第一频率波概率以及第二终端接收的不同频段的第二频率波概率，同时，确定所述第一终端在接收第一频率波段的第一损耗信息以及第二终端接收第二频率波段的第二损耗信号；

基于所述第一频率波概率以及第一损耗信息，确定所述第一终端的有效通信范围；

同时，基于所述第二频率波概率以及第二损耗信息，确定所述所述第二终端的有效通信范围；

判断所述通信链路在通信传输过程中的稳定性参数，并将所述稳定性参数与预设参数进行比较，获取差异参数，同时，还提取与所述差异参数对应的预设参数；

基于所述有效通信范围、差异参数以及与所述差异参数对应的预设参数，对所述通信配置信息进行调整，获得新的配置信息；

按照所述新的配置信息，对配电终端的标准通信交互方式进行调整。

该实施例中，不同频段的第一频率波概率指的是第一终端接收第一频率波段中每个频率的概率，因此成为第一频率波概率，同时，第二频率波概率的解释与上述类似。

该实施例中，第一损耗信号可以是指的第一终端在接收第一频率波段中的频率波时所损耗的网络通信能量，同时，第二损耗信号的解释与上述类似。

该实施例中，通信范围，是指由于频率波段中频率的不同，对应产生的通信范围不同，有效通信范围，是指终端可大概率接收的频率波，此时，对应的频率波产生的通信范围即为有效通信范围。

该实施例中，稳定性参数是指与通信链路相关的通信参数，如网速、传输容量等。

该实施例中，差异参数是指稳定性参数与预设参数存在不一致时，其不一致参数即为差异参数。

该实施例中，通信配置信息是指建立通信链路过程中产生的各种参数。

该实施例中，新的匹配信息是指对通信配置信息中的某些参数进行了调整。

上述技术方案的有益效果是：通过采集频率波段，并确定损耗信息，便于有效的确定有效通信范围，通过获取稳定性参数，并与预设参数进行比较，进而对通过通信配置信息进行有效调整，最后实现对标准通信交互方式的调整，保证通信的可靠性，便于保证配电终端之间的交互通信，便于进行有效且及时的故障检测，间接提高工作效率。

实施例8：

基于实施例1的基础上，根据馈线自动化以及交互结果，判断是否存在有故障的配电终端包括：

根据交互结果，确定每个配电终端的交互集合，且所述交互集合中包括：n条交互信息，且所述n条交互信息包括n1条向外传输的交互信息、n2条接收外部传输的交互信息、n3条未响应的交互信息，且n1+n2+n3＝n；

获取故障评估模型，并基于所述交互信息对每个配电终端进行故障评估，获取每个故障评估指标对应的故障评估结果，并基于如下公式，计算每个配电终端的故障评估值S；

其中，p

当所述故障评估值S大于或等于预设评估值时，判定对应的配电终端存在故障，并获取每个所述故障评价结果的特征参数，并根据所述特正参数以及馈线自动化，确定对应配电终端的故障类型，从修复数据库中，提取与所述故障类型相关的修复模型，对存在故障的配电终端进行修复；

当所述故障评估值S小于所述预设评估范围的最小值时，判定对应的配电终端不存在故障。

该实施例中，

上述技术方案的有益效果是：通过交互结果，便于获取配电终端的交互集合，通过故障评估模型，获取故障评估结果，并根据上述公式，求取每个配电终端的综合故障评估值，进而，通过获取对应的特征参数以及馈线自动化，便于获取修复模型，对配电终端进行修复，便于保证配电终端之间的交互通信，便于进行有效且及时的故障检测。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。