一种基于配电CPS的集中式与分布式FA协同故障处理方法与流程

本发明属于电力系统及其自动化领域。

背景技术：

近年来，在世界范围内的节能减排浪潮和信息技术快速发展的推动下，电力系统正在发生深刻的变革。智能电网的研发已成为电力工业界和学术界关注的焦点，并已在部分国家进入前期发展或工程示范阶段。智能电网广泛使用广域传感和测量、高速信息通信网络、先进计算和柔性控制等技术，实现发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的信息化、自动化、互动化。在智能电网中，越来越多的电力设备采用嵌入式系统结构，大量的电气设备、数据采集设备和计算设备通过电网、通信网两个实体网络互连，在一定程度上已经具备CPS的基本特征。配电CPS是在满足智能配电网对可再生能源、分布式电源、互动用户的安全可靠接入等需求的同时，更融合CPS的技术特征实现计算、通信、传感、控制和电力系统的无缝集成，显著提升配电网的信息感知、集成、共享和协同能力。因此必须在满足信息系统与物理系统安全的基础上实现电网的自组织、自适应的能力的提升：配电CPS将通过信息与网络的融合，可支持全局优化与局部控制的协同。此外，配电CPS具有自适应功能，对负荷控制、设备特性和用户偏好等信息有比较准确的把握，具有自动排除各种系统故障(包括物理系统故障和信息通信系统故障)、保证系统正常运行的能力。

而目前尚未有成熟的技术方案能够实现上述功能。

技术实现要素：

发明目的：一种基于配电CPS的集中式与分布式FA协同故障处理方法，构建了基于新一代主站系统与配电终端的配电CPS集中式与分布式FA协同控制架构；在协同控制的框架下，充分运用基于分布式馈线终端的快速分布式FA实现故障的快速切除和故障恢复，从而实现区域故障的快速自治自愈；其次，通过主站的全局故障处理、故障恢复、及全局优化，实现协同故障处理对区域自治式快速分布式FA的有效补充。相对于传统配电系统的故障处理，具有更快的故障处理速度和更好的协同故障处理能力，从而具有很高的应用价值。

为实现上述发明目的，本发明可采用如下技术方案：

一种基于配电CPS的集中式与分布式FA协同故障处理方法，其特征在于，包括：

设置配电CPS集中式与分布式FA协同控制架构，包括在配电主站系统配置主站集中式与分布式FA协同控制模块，主站集中式与分布式FA协同控制模块通过正方向安全隔离连接专网采集服务器，专网采集服务器通过纵向加密装置经光纤通道连接调度数据网配网交换机；

当存在配电终端通信故障、拒动等情况，提出分布式FA无缝过渡到集中式FA的协同控制方法，包括：

(1)、在分布式FA执行期间，配电主站系统处于监视状态；

(2)、主站集中式FA配合终端分布式FA进行故障处理辅助决策，主站集中式FA对包括通信异常、开关拒动、开关越级跳的异常情况处理；

(3)、当发生不满足分布式FA功能运行条件时，则退出分布式FA功能，并将控制权移交配电主站系统，即采用集中式FA来处理。

本发明的有益效果在于：

基于主站系统与配电终端的配电CPS集中式与分布式FA协同控制架构为分布式FA故障处理为主、集中式FA故障处理为辅在通信的物理架构上、策略的无缝过渡上奠定基础，分布式快速FA基于对等通信的快速通信机制及后备处理机制可提高分布式故障处理的快速性和后备可靠性，集中式FA与分布式FA的协同控制策略实现了分布式FA在异常情况及正常复杂情况下故障处理功能到集中式FA的无缝过渡，达到了分布式自治的快速性和全局控制的安全稳定性的有效互补。

进一步的，还包括优先基于分布式馈线终端的快速分布式FA实现故障的快速切除和故障恢复，其中分布式配电终端之间顺序两两对等通信，分布式FA完成故障信息的收集，与断路器配合后完成故障的隔离，通过出口断路器和联络开关的配合实现配电主干线路的快速故障自愈。

进一步的，所述配电CPS集中式与分布式FA协同控制通信架构，在配电主站系统通过正方向安全隔离连接专网采集服务器，采集服务器通过纵向加密装置经光纤通道连接调度数据网配网交换机，从而实现与各个分布式配电终端的三遥、二遥通信，而分布式配电终端之间顺序实现两两对等通信，是主站集中式FA与分布式FA功能实现与无缝切换的重要支撑。

附图说明

图1为本发明配电CPS主站集中式与分布式FA协同控制架构的示意图。

图2为本发明配电CPS主站集中式与分布式FA协同控制策略示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明采用的技术方案主要分为构建基于新一代主站系统与配电终端的配电CPS集中式与分布式FA协同控制架构，支持实现分布式FA故障处理为主、集中式FA故障处理为辅的协同控制策略，同时保证分布式控制方式与全局控制方式的协同配合与无缝过渡等三部分内容。

(一)、基于新一代主站系统与配电终端的配电CPS集中式与分布式FA协同控制架构

请参阅图1所示，本发明中采用了新一代主站系统与配电终端，是基于新一代主站系统与配电终端的配电CPS集中式与分布式FA协同控制架构。盖架构遵循配电CPS开放、协同、自治、安全的理念，构建基于新一代主站系统与配电终端的配电CPS集中式与分布式FA协同控制通信架构，按照国网最新的信息安全防护要求，在配电主站系统安全一区配置主站集中式与分布式FA协同控制模块，通过正方向安全隔离连接专网采集服务器，采集服务器通过纵向加密装置经光纤通道连接调度数据网配网交换机，从而实现与各个分布式配电终端的三遥、二遥通信；分布式配电终端之间顺序实现两两对等通信。在满足国网最新的信息安全防护需求的基础上，基于配电CPS信息与网络的融合，实现配电CPS系统自治、协同的控制目标，为基于分布式FA的快速分布式故障处理与基于集中式FA的全局控制间的协同与互补切换实现奠定基础。

(二)、基于配电CPS的快速分布式FA故障处理

遵循配电CPS的自治、安全的理念，在配电CPS协同控制的框架下，提出优先基于分布式馈线终端的快速分布式FA实现故障的快速切除和故障恢复，从而实现区域故障的快速自治自愈，针对智能分布式FA对通信可靠性要求较高的不足，提出了基于对等通信的高速通信处理机制的智能分布式FA实现方法及通道失效的后备处理机制，既满足了有源配电网FA的需求，又实现了故障处理对终端之间通信信息的依赖最小化，高速通信机制和通道失效的后备处理机制不仅加快了故障处理速度，也提高了通信的可靠性。分布式FA在故障发生时可在极短时间内完成故障信息的收集，与断路器配合后完成故障的隔离，在秒级内通过出口断路器和联络开关的配合实现配电主干线路的快速故障自愈，从而恢复非故障区段的供电。

(三)、基于配电CPS的主站集中式与分布式FA协同控制策略如图2所示，

首先，正常状态下，在分布式FA执行期间，配电CPS主站处于监视状态。在就地馈线自动化处理快速处理故障之后实现全网的优化。集中式优化由于掌握配电网的全局信息，所以可以应用在复杂的网络结果下，同时满足更高级的故障处理要求，提高设备利用率，同时扩大配网供电能力。除此之外，在配电网正常运行时，可以借助配电网CPS主站强大的分析应用子系统的功能，比如潮流计算、网络估计、网络重构等功能，利用配电网的全局信息，提前制定好开关调度计划，使配电网能够安全、稳定、经济地运行。

其次，在一些特殊情况下，可以处理开关据动、信息非健全情况下的故障，也用以处理大面积断电的快速恢复。主站集中式FA配合终端分布式FA进行故障处理辅助决策，对通信异常、开关拒动、开关越级跳等异常情况的处理，充分结合就地分布故障处理快速以及主站全局监控修正控制的优势。在故障处理的过程中，通过终端上送的动作原因信号(如“下游故障信号”、“上游故障信号”、“开关拒动信号”、“联络开关合闸”等)，判断故障处理是否执行成功。当发生不满足分布式FA功能运行条件时，则退出分布式FA功能，并将控制权移交配电主站系统，即采用集中式FA来处理。

本发明所达到的有益效果：基于新一代主站系统与配电终端的配电CPS集中式与分布式FA协同控制架构为分布式FA故障处理为主、集中式FA故障处理为辅在通信的物理架构上、策略的无缝过渡上奠定基础，分布式快速FA基于对等通信的快速通信机制及后备处理机制可提高分布式故障处理的快速性和后备可靠性，集中式FA与分布式FA的协同控制策略实现了分布式FA在异常情况及正常复杂情况下故障处理功能到集中式FA的无缝过渡，达到了分布式自治的快速性和全局控制的安全稳定性的有效互补。

以上实施例仅是对本发明技术方案的说明，而本发明的保护范围并非局限于此，任何熟悉本专业的人员对本发明的具体实施例进行的修改或等同替换，均应包含在本发明的权利要求范围之内。