技术领域本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种快速自愈的分布智能馈线自动化系统。
背景技术：
配电网直接连接用户端，是保证供电质量的中心环节。在我国，在电力用户遭受停电的事件中，95%以上是配电网故障造成的（扣除发电不足的原因），另外，引起电能质量问题的主要因素也在配电网。鉴于此，智能配电网代表着未来配电网的发展方向。自愈是智能配电网的重要特征和重要建成标志。配电网自愈是指配电网自我预防、自我恢复的能力，这种能力来源于对电网重要参数的监测和有效的控制策略。智能馈线自动化是智能配电网的关键和核心，智能馈线自动化自愈控制主要指馈线发生故障后，系统自动地实现故障检测、故障定位、故障隔离和故障恢复，是智能馈线自动化的主要内容。传统的故障定位方法主要有：矩阵法、行波法、粗糙集法、遗传算法、蚁群算法、Pe-tri网法和过热区域搜索法等。这些方法过于依赖数学工具，忽视了对故障特征本身的分析，不能从根本上解决问题。因此，要实现智能配电网的故障定位，必须充分利用智能终端的信息交互功能，充分利用各种故障信息，实现故障准确定位。配电网供电恢复是一个多目标、多时段、多组合、多约束的非线性最优化问题。国内外学者进行了大量的研究，提出了多种方法以解决此问题，主要包括：遗传算法、禁忌搜索算法、多智能体方法、蚁群算法、人工免疫法和启发式搜索算法等。以上算法均存在计算量大和故障恢复时间长的缺点，而智能配电网的自愈功能要求尽快恢复非故障区域负荷供电，因此，上述方法均无法应用于智能配电网。另外，上述方法均未考虑负荷均衡指标，为了避免馈线长期过负荷运行并提高配电网故障再次恢复的能力，故障恢复后应使各馈线负荷均衡。智能配电网对供电可靠性要求更高，要求故障发生后，快速实现故障定位、隔离和恢复。传统的故障定位和恢复方法均由主站根据馈线终端单元的上报信息实现。智能配电网比传统配电网复杂的多，而且要求各种设备间进行大量的信息交互，因此仅靠主站和FTU之间的信息交互，无法满足智能配电网对实时性和互动性的要求。另外，大量的分布式电源引入智能配电网，原有的单电源系统变成了多电源系统，致使原有的很多故障定位和恢复方法失效。虽然文献和对含有大量分布式电源的配电网进行了故障定位和故障恢复研究，但研究尚不深入，需进一步研究。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明提供了作为本发明一种优选的技术方案，可以有效解决背景技术中的问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种快速自愈的分布智能馈线自动化系统，由主站、变电站、局域网、GPS以及若干智能配电终端，所述智能配电终端通过光纤以太网与主站相接，所述变电站通过断路器与智能配电终端相接，所述智能配电终端分别通过电流互感器和电压互感器连接于智能配电终端上，所述GPS接于智能配电终端上，所述智能配电终端具有状态监测、故障检测、故障定位、故障诊断、交互信息、控制开关动作的作用，通过检测线路是否失压、过流，以及暂稳态电流和暂稳态电压来判断故障所在，继而操作开关，隔离故障，恢复供电，每个智能配电终端之间通过局域网交互故障信息、开关拒动信息和故障恢复信息以实现故障定位、隔离和恢复。作为本发明一种优选的技术方案，所述智能配电终端分为输入/输出层、计算层、决策层和通讯层；所述输入/输出层实现电压、电流和电气设备状态等数据的采集和开关动作、报警的控制；所述计算层实现电压电流有效值、有功、无功、谐波含量和零序电压电流等值的计算，以及各种故障特征的提取，并进行保护计算以实现速断保护；所述决策层实现原始数据、中间数据和公共信息的存储，实现监控报警、后备保护、故障定位、供电恢复和故障诊断的决策，并协调智能配电终端内各模块的工作；所述通讯层主要实现与其他智能配电终端的通信和与用户交互。作为本发明一种优选的技术方案，所述输入/输出层由数据采集模块和执行模块组成；所述计算层由预处理模块和保护计算模块组成；所述决策层由数据库、协调模块、监控模块、保护模块、定位模块、供电恢复模块和故障诊断模块组成；所述通讯层由无线通信模块组成；所述数据采集模块采集线路或电气设备的故障信号，一方面通过保护计算模块计算处理，并通过执行模块执行，另一方面通过预处理模块处理存储与数据库，协调模块根据需求，提取数据库信息，通过监控模块、保护模块、定位模块、供电恢复模块和故障诊断模块进行操作。作为本发明一种优选的技术方案，所述智能配电终端采用分布式电源供电。本发明的有益效果：本发明利用改进差动电流法实现馈线故障定位的新方法，该方法可以使智能馈线自动化实现高准确度且高速的故障定位，利用启发式搜索实现故障恢复的方法，既能实现智能馈线自动化的快速故障恢复，又能实现馈线的负荷均衡，避免出现线路过载，从而消除了配电网因线路过载而引起的大面积停电隐患。附图说明图1为本发明的智能配电终端模型示意图。图2为本发明智能馈线自动化系统结构图。图3为本发明实施例中Agent的结构示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例参照图1至图3，本发明提供一种快速自愈的分布智能馈线自动化系统，由主站、变电站、局域网、GPS以及若干智能配电终端，所述智能配电终端通过光纤以太网与主站相接，所述变电站通过断路器与智能配电终端相接，所述智能配电终端分别通过电流互感器和电压互感器连接于智能配电终端上，所述GPS接于智能配电终端上，所述智能配电终端采用分布式电源供电，所述智能配电终端具有状态监测、故障检测、故障定位、故障诊断、交互信息、控制开关动作的作用，通过检测线路是否失压、过流，以及暂稳态电流和暂稳态电压来判断故障所在，继而操作开关，隔离故障，恢复供电，每个智能配电终端之间通过局域网交互故障信息、开关拒动信息和故障恢复信息以实现故障定位、隔离和恢复。所述智能配电终端分为输入/输出层、计算层、决策层和通讯层；所述输入/输出层实现电压、电流和电气设备状态等数据的采集和开关动作、报警的控制；所述输入/输出层由数据采集模块和执行模块组成；所述计算层实现电压电流有效值、有功、无功、谐波含量和零序电压电流等值的计算，以及各种故障特征的提取，并进行保护计算以实现速断保护；所述计算层由预处理模块和保护计算模块组成；所述决策层实现原始数据、中间数据和公共信息的存储，实现监控报警、后备保护、故障定位、供电恢复和故障诊断的决策，并协调智能配电终端内各模块的工作；所述决策层由数据库、协调模块、监控模块、保护模块、定位模块、供电恢复模块和故障诊断模块组成；所述通讯层主要实现与其他智能配电终端的通信和与用户交互；所述通讯层由无线通信模块组成。所述数据采集模块采集线路或电气设备的故障信号，一方面通过保护计算模块计算处理，并通过执行模块执行，另一方面通过预处理模块处理存储与数据库，协调模块根据需求，提取数据库信息，通过监控模块、保护模块、定位模块、供电恢复模块和故障诊断模块进行操作。具体的（1）面向智能配电网的MAS结构为了实现智能配电终端（IDT）间的信息交互，将每个智能配电终端（IDT）分别作为１个Agent，通过光纤以太网构成１个MAS。每个Agent的结构如图3所示。（2）自愈控制基本原理a、故障定位原理：电流差动保护因为具有简单可靠、动作速度快且不受电力系统振荡影响等优点，而被广泛应用于输电网。随着光纤以太网和智能配电终端在智能配电网中的成功应用，电流差动保护必将成为智能配电网最理想的保护方法。但是，传统的电流差动保护要求每段线路两侧均安装断路器和电流互感器，使得配电网的成本增加。因此，可以在原有配电网结构基础上，通过对传统电流差动保护方法的改进来实现智能配电网的差动保护，并将其作为主保护，而以传统的过电流保护作为后备保护。b、故障恢复原理：故障隔离后，需要恢复配电网中非故障失电区供电。若控制故障隔离区的本地开关为断路器，不存在故障隔离区上游负荷的故障恢复；若控制故障隔离区的本地开关为负荷开关，在故障隔离后，本地Agent向其上游断路器处的Agent发送故障恢复命令，使上游断路器合闸，实现上游非故障失电区的故障恢复。下面重点介绍下游非故障失电区的故障恢复。智能馈线自动化的智能化程度远比传统馈线自动化高，开关均可以远程控制，开关动作的时间很短。所以，开关动作次数对故障恢复时间影响较小，已不再是故障恢复的重要指标。为了提高配电网再次故障恢复的能力，并避免大面积停电事故，要求配电网故障恢复后不存在线路过载，且具有足够的备用容量。因而，馈电线路的负荷均衡成为衡量故障恢复能力的一个重要指标。总之，故障恢复的目标可归纳为：①尽可能多地恢复失电负荷供电；②尽可能使各馈线负荷均衡；③尽可能使重要负荷优先恢复供电；④不存在越限元件；⑤配电网维持辐射状；⑥尽可能使系统网损小。基于上述，本发明的优点在于，本发明利用改进差动电流法实现馈线故障定位的新方法，该方法可以使智能馈线自动化实现高准确度且高速的故障定位，利用启发式搜索实现故障恢复的方法，既能实现智能馈线自动化的快速故障恢复，又能实现馈线的负荷均衡，避免出现线路过载，从而消除了配电网因线路过载而引起的大面积停电隐患。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。