一种基于区域代理模式的配电网分布式智能控制方法与流程

本发明涉及一种配电网分布式智能控制方法，尤其是一种基于区域代理模式的配电网分布式智能控制方法。

背景技术：

配电网故障分布式控制具有控制速度快的优点，同时分布式控制也具有一定的安全隐患，因为配电终端stu的运算能力受限，不能做复杂的加密认证工作，局域网内的设备防护能力较弱。本发明采用代理控制方式下的分布式fa，为了保证整个系统的安全性，采用广域网对主站通信，局域网装置之间通信的双网结构，广域网采用复杂加密方式，考虑局域网内相对安全，stu与src间采用相对简单的数字签名措施，保证通讯的安全性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于区域代理模式的配电网分布式智能控制方法，包括如下步骤：

步骤1，在配电网中指定一台终端作为区域代理服务器src，由区域代理服务器src定时向系统中的各个信号电源监控单元stu发送密钥，密钥包括公钥和私钥；

步骤2，信号电源监控单元stu在检测到故障后，利用当前接收私钥对故障检测信息进行签名，再将签名后的故障指示信息发送至区域代理服务器src；

步骤3，区域代理服务器src在接收到故障指示信息以及出线开关上报的开关变位信息后，利用公钥对签名后的故障检测信息进行验证，并在验证合格后进行故障定位；

步骤4，区域代理服务器src在故障定位完成后查询出故障边界开关，再向故障边界开关处的信号电源监控单元stu下发利用私钥签名后的开关分闸命令；

步骤5，信号电源监控单元stu在接收到区域代理服务器src发送的开关分闸命令后，利用公钥对签名后的开关分闸命令进行验证，并在验证合格后按照开关分闸命令执行相应开关的分闸操作，再将分闸操作完成信息利用私钥签名后发送至区域代理服务器src；

步骤6，区域代理服务器src收到分闸操作完成信息后，利用公钥对签名后的开关操作完成信息进行验证，并在验证合格后向出线开关对应的信号电源监控单元stu发送出线开关合闸信号，再由区域代理服务器src获取故障下游信号电源监控单元stu在故障前的负荷日志，根据负荷日志按照甩负荷算法计算出能恢复的边界区域，再向边界区域位置处的信号电源监控单元stu发送利用公钥对签名后的开关合闸命令进行故障恢复控制。

采用src定时向系统中的各个stu发送密钥，实现区域内加密管理，增强信号传输的安全性和可靠性；采用区域代理服务器src获取故障下游信号电源监控单元stu在故障前的负荷日志，根据负荷日志按照甩负荷算法计算出能恢复的边界区域，从而最大限度地实现供电恢复，降低停电损失。

作为本发明的进一步限定方案，在步骤3中，区域代理服务器src进行故障定位的具体步骤为：

步骤3.1，确定收到出线开关上报的开关变位信息和信号电源监控单元stu的故障指示信息；

步骤3.2，根据拓扑结构从出线开关向下游拓扑，找到拓扑下游中上报故障指示信息的信号电源监控单元stu，故障便为此信号电源监控单元stu与出线开关之间。

利用出线开关上报的开关变位信息和信号电源监控单元stu的故障指示信息来确定出现故障，确保发生故障的可靠性，如果只收到了故障指示信号，未收到出线开关跳闸信号，则说明故障是瞬时故障，不进行故障隔离和恢复处理。

作为本发明的进一步限定方案，信号电源监控单元stu定时保存负荷信息到日志文件。采用保存负荷信息到日志文件能够便于故障后恢复供电时进行查看，从而最大限度的实现供电恢复。

作为本发明的进一步限定方案，区域代理服务器src每隔30分钟生成一次秘钥，并通过udp组播发送给信号电源监控单元stu，信号电源监控单元stu接收到密钥后保存，在通过gooseoverudp或iec104规约与区域代理服务器src通信时均利用保存的密钥进行签名或验证。

作为本发明的进一步限定方案，步骤6中，根据负荷日志按照甩负荷算法计算出能恢复的边界区域的具体步骤为：

步骤6.1，通过故障下游信号电源监控单元stu保存的负荷值，计算出线开关与下游信号电源监控单元stu间的区域负荷值；

步骤6.2，获取备用电源点的负荷信息，并通过备用电源点的额定容量和现在的负荷值计算出可拥有恢复供电的容量；

步骤6.3，若可恢复供电容量大于故障下游所有负荷值的和，则进行完整恢复供电，不用甩负荷，若不能完整恢复，则从联络开关处开始添加区域负荷值，直到再添加区域后无法满足供电需求后停止，保存此时的边界开关。

按照甩负荷算法计算出能恢复供电的边界区域，从而实现可恢复供电容量的合理分配，实现可拥有恢复供电的容量充分利用。

本发明的有益效果在于：采用src定时向系统中的各个stu发送密钥，实现区域内加密管理，增强信号传输的安全性和可靠性；采用区域代理服务器src获取故障下游信号电源监控单元stu在故障前的负荷日志，根据负荷日志按照甩负荷算法计算出能恢复的边界区域，从而最大限度地实现供电恢复，降低停电损失。

附图说明

图1为本发明的分布式系统总体框架图；

图2为本发明的广域网系统结构图；

图3为本发明的分布式控制子网结构图；

图4为本发明的密钥分发和接收流程图；

图5为本发明的密钥分发和使用流程图；

图6为本发明的故障的检测和定位流程图；

图7为本发明的故障隔离过程流程图；

图8为本发明的故障恢复流程图。

具体实施方式

如图1-8所示，本发明公开的基于区域代理模式的配电网分布式智能控制方法，包括如下步骤：

步骤1，在配电网中指定一台终端作为区域代理服务器src，由区域代理服务器src定时向系统中的各个信号电源监控单元stu发送密钥，密钥包括公钥和私钥；

步骤2，信号电源监控单元stu在检测到故障后，利用当前接收私钥对故障检测信息进行签名，再将签名后的故障指示信息发送至区域代理服务器src；

步骤3，区域代理服务器src在接收到故障指示信息以及出线开关上报的开关变位信息后，利用公钥对签名后的故障检测信息进行验证，并在验证合格后进行故障定位；

步骤4，区域代理服务器src在故障定位完成后查询出故障边界开关，再向故障边界开关处的信号电源监控单元stu下发利用私钥签名后的开关分闸命令；

步骤5，信号电源监控单元stu在接收到区域代理服务器src发送的开关分闸命令后，利用公钥对签名后的开关分闸命令进行验证，并在验证合格后按照开关分闸命令执行相应开关的分闸操作，再将分闸操作完成信息利用私钥签名后发送至区域代理服务器src；

步骤6，区域代理服务器src收到分闸操作完成信息后，利用公钥对签名后的开关操作完成信息进行验证，并在验证合格后向出线开关对应的信号电源监控单元stu发送出线开关合闸信号，再由区域代理服务器src获取故障下游信号电源监控单元stu在故障前的负荷日志，根据负荷日志按照甩负荷算法计算出能恢复的边界区域，再向边界区域位置处的信号电源监控单元stu发送利用公钥对签名后的开关合闸命令进行故障恢复控制。

其中，在步骤3中，区域代理服务器src进行故障定位的具体步骤为：

步骤3.1，确定收到出线开关上报的开关变位信息和信号电源监控单元stu的故障指示信息；

步骤3.2，根据拓扑结构从出线开关向下游拓扑，找到拓扑下游中上报故障指示信息的信号电源监控单元stu，故障便为此信号电源监控单元stu与出线开关之间。

信号电源监控单元stu定时保存负荷信息到日志文件；区域代理服务器src每隔30分钟生成一次秘钥，并通过udp组播发送给信号电源监控单元stu，信号电源监控单元stu接收到密钥后保存，在通过gooseoverudp或iec104规约与区域代理服务器src通信时均利用保存的密钥进行签名或验证。

步骤6中，根据负荷日志按照甩负荷算法计算出能恢复的边界区域的具体步骤为：

步骤6.1，通过故障下游信号电源监控单元stu保存的负荷值，计算出线开关与下游信号电源监控单元stu间的区域负荷值；

步骤6.2，获取备用电源点的负荷信息，并通过备用电源点的额定容量和现在的负荷值计算出可拥有恢复供电的容量；

步骤6.3，若可恢复供电容量大于故障下游所有负荷值的和，则进行完整恢复供电，不用甩负荷，若不能完整恢复，则从联络开关处开始添加区域负荷值，直到再添加区域后无法满足供电需求后停止，保存此时的边界开关。

如图2和3所示，本发明为了满足通信安全要求，采用广域网+局域网方案，配电终端stu与上级主站通信采用广域网，分布式控制采用局域子网，双网数据隔离，既保证了系统的开放性，又兼顾了安全性。

如图4和5所示，src通过组播发送密钥，每30分钟发送一次，通过图4所示的流程完成密钥的分发和接收，src作为秘钥分发中心（kdc），每30分钟生成一次秘钥，通过udp组播发送给stu，stu接收到秘钥后保存，再通过gooseoverudp、iec104规约与src通信时都通过此秘钥进行签名。秘钥分发的具体过程为：

（1）src作为秘钥分发中心（kdc），每30分钟产生一个秘钥。

（2）stu监听指定的udp端口（如500），用于接收秘钥。

（3）src通过udp组播发送秘钥。

（4）stu接收秘钥并保存。

如图6所示，stu检测到故障后，发送故障指示信号给src，src通过拓扑结构和故障指示信息，通过定位算法进行故障定位。

如图7所示，src故障定位后，产生隔离方案，将遥控分闸信号发送给指定的stu，stu接收到遥控分闸后执行遥控，并将事件顺序记录soe发送给src。

如图8所示，src进行故障隔离成功后，进行故障恢复，先遥控故障线路出线开关合闸，给故障上游区域恢复供电，然后获取故障下游区域的负荷信息和备用电源点的负荷信息，通过甩负荷算法进行故障恢复。

src故障定位过程为：

（1）收到出线开关的跳闸信号。

（2）收到线路stu的故障指示信号。

（3）根据拓扑结构从出线开关向下游拓扑，找到拓扑中最下游的上报故障的开关，故障就在此开关与下游开关之间。

说明：如果只收到了故障指示信号，未收到出线开关跳闸信号，则说明故障是瞬时故障，不进行故障隔离和恢复处理。

故障隔离：src在计算出故障位置后，找出需隔离的开关，src通过gooseoverudp给需要隔离的开关发送遥控分闸信息，stu收到遥控命令后执行遥控操作，开关变位后将变位soe通过gooseoverudp发送给src，src在收到所有需隔离的开关都执行成功后，判断出隔离成功，可以执行恢复操作。

故障隔离过程具体如下：

（1）src根据定位结果生成需隔离的开关列表。

（2）src给stu发送遥控分闸命令。

（3）stu接收到遥控命令后执行遥控。

（4）stu将开关变位soe信号发送给src。

（5）src根据收到的变位信号判断隔离是否成功。

故障恢复：在src成功进行故障隔离后，可以进行故障恢复操作，首先src遥控出线开关合闸，给故障上游区域进行供电恢复；然后src获取故障下游stu的负荷信息，按照甩负荷算法计算出能恢复的边界区域；最后src遥控联络开关合闸和边界开关分闸进行故障恢复。

甩负荷算法如下：

（1）通过故障下游开关的负荷值，计算出开关与下游开关间的区域负荷值。

（2）通过备用电源点的额定容量和现在的负荷值计算出可拥有恢复供电的容量。

（3）如果可恢复供电容量大于故障下游所有负荷值的和，表示可以完整恢复供电，不用甩负荷。

（4）如果不能完整恢复，从联络开关开始，添加区域负荷值，直到再添加区域后无法满足供电需求后停止，保存此时的边界开关。

（5）多电源点供电的恢复：取剩余容量最大的电源点作为甩负荷电源点，如果仍不满足，再考虑其他容量的甩负荷。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。