适用于配电网分布式故障自愈的容错处理方法与流程

本发明涉及配电自动化技术领域，具体涉及一种适用于配电网分布式故障自愈的容错处理方法。

背景技术：

在分布式控制的配电网运行中会不可预想的发生各种故障，包括母线短路、支路短路、负荷开关的误动、拒动、配电终端处理过程中通信中断、预判线路过载等问题，这些问题都是配电网继电保护处理中需要考虑的问题。其中，关于配电终端性能本身的问题：负荷开关的误动、拒动、配电网智能终端处理过程中通信中断、预判线路过载等，是由于终端硬件、软件设备自身原因产生的不可抗力问题，发生这些问题后，配电网智能终端能否在终端出现不可抗力因素的问题时对线路的短路等故障做出合理的相关动作，是非常重要的，即涉及到配电网智能终端在分布式处理技术中的容错能力。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种适用于配电网分布式故障自愈的容错处理方法，克服了分布式处理系统中对通信的过度依赖，实现了停电范围最小化，提高了供电可靠性。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述适用于配电网分布式故障自愈的容错处理方法，包括以下步骤：

a、建立网络拓扑：装置安装时，人工为每个配电网智能终端STU配置相邻配电网智能终端STU’的网络地址；

b、根据线路的重要程度，设置容错级数：容错级数为0时，配电网智能终端STU内部只存储相邻配电网智能终端STU’的网络地址，容错级数为1时，配电网智能终端STU内部需要通过其相邻配电网智能终端STU’查询并存储相邻配电网智能终端STU’的次邻配电网智能终端STU”的网络地址，当容错级数大于1时，依次类推；

c、确定故障位置，对故障进行处理：当系统发生过流故障时，配电网智能终端STU检测到故障电流后，查询预先设置的容错等级；如果容错等级为0，则配电网智能终端STU仅向相邻配电网智能终端STU’查询，确定故障位置，此时，如果相邻配电终端因为某种原因未应答，比如发生了装置故障或者是通信故障，系统逻辑停止；如果容错等级为1，配电网智能终端STU在查询相邻配电网智能终端STU’无应答后，继续查询相邻配电网智能终端STU’的次邻配电网智能终端STU”，如果次邻配电网智能终端STU”应答正常，则实现故障定位，如果次邻配电网智能终端STU”无应答，系统逻辑停止，当容错级数大于1时，依次类推，进行故障定位，故障定位完毕后，对故障进行处理。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明克服了分布式处理系统中对通信的过度依赖，提供了一种当通信出现故障时最优的处理方法，实现了停电范围的最小化，方法简单且易实现；当通信网络发生故障时，分布式处理系统无法实现装置间的对等通信，此时如果发生线路故障，整个故障自愈逻辑就会停止，引起整条线路停电，与现有技术相比，本发明提出的在通信网络故障时的处理方法，可以最大程度恢复供电区间，提高供电的可靠性。

附图说明

图1本发明的流程框图；

图2本发明负荷开关拒动时故障隔离流程图；

图3本发明负荷开关误动时故障隔离流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1

所述适用于配电网分布式故障自愈的容错处理方法，包括以下步骤：

a、建立网络拓扑：装置安装时，人工为每个配电网智能终端STU配置相邻配电网智能终端STU’的网络地址；

b、根据线路的重要程度，设置容错级数：容错级数为0时，配电网智能终端STU内部只存储相邻配电网智能终端STU’的网络地址，容错级数为1时，配电网智能终端STU内部需要通过其相邻配电网智能终端STU’查询并存储相邻配电网智能终端STU’的次邻配电网智能终端STU”的网络地址，当容错级数大于1时，依次类推；

c、确定故障位置，对故障进行处理：当系统发生过流故障时，配电网智能终端STU检测到故障电流后，查询预先设置的容错等级；如果容错等级为0，则配电网智能终端STU仅向相邻配电网智能终端STU’查询，确定故障位置，此时，如果相邻配电终端因为某种原因未应答，比如发生了装置故障或者是通信故障，系统逻辑停止；如果容错等级为1，配电网智能终端STU在查询相邻配电网智能终端STU’无应答后，继续查询相邻配电网智能终端STU’的次邻配电网智能终端STU”，如果次邻配电网智能终端STU”应答正常，则实现故障定位，如果次邻配电网智能终端STU”无应答，系统逻辑停止，当容错级数大于1时，依次类推，进行故障定位，故障定位完毕后，对故障进行处理。

实施例2

如图1所示：两端电源供电，开关Q31为联络开关。以下为故障点在不同位置时，分布式处理技术的容错能力。

a、电源出口发生过流故障，故障点位于开关QF1和开关Q11开关之间

1)此时只有配电网智能终端STUA检测到故障，当配电网智能终端STUA与STU1通信正常时，配电网智能终端STUA通过自身与邻接配电网智能终端STU1故障电流信息判断出故障点在开关QF1与Q11之间，配电网智能终端STUA和配电网智能终端STU1控制开关QF1和开关Q11跳闸隔离故障，故障隔离成功后，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸并发送故障隔离成功信息，配电网智能终端STU3收到故障隔离成功消息后，在满足联络合闸条件时，控制联络开关Q31合闸，完成供电恢复；

2)若配电网智能终端STUA与STU1通信不正常，配电网智能终端STUA将主动与其次邻配电网智能终端STU2通信，通过自身与配电网智能终端STU2故障电流信息，判断出故障点在开关QF1与Q21之间，此时已忽略配电网智能终端STU1控制区域，配电网智能终端STUA和配电网智能终端STU2控制开关QF1和Q21跳闸隔离故障，故障隔离成功后，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸并发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STU3判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q31合闸，完成供电恢复。

3)若配电网智能终端STUA、配电网智能终端STU1、配电网智能终端STU2之间通信均不正常，逻辑退出。

b、开关之间发生过流故障，故障点位于开关Q12和开关Q21之间

1)此时配电网智能终端STUA与配电网智能终端STU1均检测到故障，当配电网智能终端STUA、STU1、STU2通信正常，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q12和开关Q21之间，配电网智能终端STU1和STU2控制开关Q12和Q21跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU1发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸,配电网智能终端STU3判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q31合闸，完成供电恢复；

2)若配电网智能终端STUA与STU1通信不正常，配电网智能终端STUA将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU2通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关QF1与Q21之间，配电网智能终端STUA和STU2控制开关QF1和Q21跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU1发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，配电网智能终端STU3判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q31合闸，完成供电恢复；

3)若配电网智能终端STU1与STU2通信不正常，配电网智能终端STU1将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU3通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关QF12与Q31之间，此时忽略配电网智能终端STU2控制区域，配电网智能终端STU1和STU3控制开关Q12和Q31跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU1发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，配电网智能终端STU3判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q31合闸，完成供电恢复。

4)若配电网智能终端STUA、STU1、STU2之间通信均不正常，逻辑退出。

c、模拟线路末端发生过流故障，故障点位于开关Q22和开关Q31开关之间

1)此时配电网智能终端STUA、STU1、STU2均检测到故障，当配电网智能终端STUA、STU1、STU2、STU3通信正常，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q22和Q31之间，配电网智能终端STU2控制开关Q22跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸；

2)若配电网智能终端STUA与STU1通信不正常，配电网智能终端STUA将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU2通信，通过故障电流信息判断故障点不在开关QF1和Q21之间；配电网智能终端STU1和STU2交互故障信息判断出故障点不在开关Q12和Q21之间；配电网智能终端STU2和STU3交互故障信息判断出故障点在开关Q22和Q31之间，配电网智能终端STU2控制开关QF22跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸。

3)若配电网智能终端STU1与STU2通信不正常，但配电网智能终端STU1与STU3通信正常，此时可能会出现2种情况。第一种情况，配电网智能终端STU2与STU3通信不正常，配电网智能终端STU1将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU3通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q12与Q31之间，配电网智能终端STU1控制开关Q12跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU1发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸；第二种情况，配电网智能终端STU2与STU3通信正常，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q22与Q31之间，配电网智能终端STU2控制开关Q22跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸；

4)若配电网智能终端STU2与STU3通信不正常，配电网智能终端STU2按拓扑片配置，得知右侧开关为联络开关，但因为与配电网智能终端STU3通信异常，无法知道配电网智能终端STU3联络状态，一种方案只控制自身跳闸；另一种方案因将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU4通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q22与Q41之间，配电网智能终端STU2和STU4控制开关Q22和Q41跳闸隔离故障，此时可能会扩大停电范围；故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，完成供电恢复，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸。

5)若配电网智能终端STUA、STU1、STU2、STU3、STU4之间通信均不正常，逻辑退出。

d、模拟配电站内部母线发生过流故障，故障点位于开关Q21和开关Q22开关之间

1)配电网智能终端STU2所在母线发生故障时，配电网智能终端STU2只需要自身故障信息，即开关Q21过流，开关Q22不过流，即可判断出是母线故障，控制开关Q21、Q22、Q23、Q24分闸隔离故障，配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸恢复供电，配电网智能终端STU3判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q13合闸，完成供电恢复。

e、模拟运行方式变化情况下发生过流故障，联络开关由开关Q31变为开关Q41，故障点位于开关Q22和开关Q31之间

1)此时配电网智能终端STUA、STU1、STU2均检测到故障，当配电网智能终端STUA、STU1、STU2、STU3通信正常，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q22和Q31之间，配电网智能终端STU2和STU3控制开关Q22和Q31跳闸隔离故障，故障隔离成功后开关QF1合闸，配电网智能终端STU4判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q41合闸，完成供电恢复；

2)若配电网智能终端STUA与STU1通信不正常，配电网智能终端STUA将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU2通信，通过故障电流信息判断故障点不在开关QF1和Q21之间；配电网智能终端STU1和STU2交互故障信息判断出故障点不在开关Q12和Q21之间；配电网智能终端STU2和STU3交互故障信息判断出故障点在开关Q22和Q31之间，配电网智能终端STU2和STU3控制开关Q22和Q31跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，配电网智能终端STU4判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q41合闸，完成供电恢复；

3)若配电网智能终端STU1与STU2通信不正常，配电网智能终端STU1将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU3通信，通过故障电流信息判断出故障点不在开关Q12与Q31之间；配电网智能终端STU2和STU3交互故障信息判断出故障点在开关Q22和Q31之间，配电网智能终端STU2和STU3控制开关Q22和Q31跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，配电网智能终端STU4判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q41合闸，完成供电恢复；

4)若配电网智能终端STU2与STU3通信不正常，配电网智能终端STU2将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU4通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q22与Q41之间，配电网智能终端STU2控制开关Q22跳闸隔离故障，开关Q41为联络开关，不再跳闸；故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸。

5)若配电网智能终端STUA、STU1、STU2、STU3、STU4之间通信均不正常，逻辑退出。

f、模拟检修状态下发生过流故障，开关Q22和开关Q31均为分，故障点位于开关Q12和开关Q21之间

检修状态下开关Q22和开关Q31均不满足联络开关条件，所以联络合闸功能退出。

1)此时配电网智能终端STUA、STU1均检测到故障，当配电网智能终端STUA、STU1、STU2通信正常，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q12和Q21之间，配电网智能终端STU1和STU2控制开关Q12和Q21跳闸隔离故障，故障隔离成功后开关QF1合闸；

2)若配电网智能终端STUA与STU1通信不正常，配电网智能终端STUA将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU2通信，通过故障电流信息判断故障点在开关QF1和开关Q21之间；配电网智能终端STUA和STU3控制开关QF1和Q21跳闸隔离故障；

3)若配电网智能终端STU1与STU2通信不正常，配电网智能终端STU1将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU3通信，配电网智能终端STU1和STU3交互故障信息判断出故障点在开关Q12和Q31之间，配电网智能终端STU1控制开关Q12跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU1发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，联络开关不再合闸。

g、模拟连续两次在不同位置发生过流故障，第一次故障位于开关Q22和开关Q31之间，第二次故障位于开关Q12和开关Q21之间

(1)第一次故障时参考线路末端发生过流故障，故障点位于开关Q22和开关Q31开关之间时状况，考虑通信终端导致的问题，会出现以下模式；

1)配电网智能终端STUA、STU1、STU2均检测到故障，当配电网智能终端STUA、STU1、STU2、STU3通信正常，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q22和Q31之间，配电网智能终端STU2控制开关Q22跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸；

第二次故障发生在开关Q12和Q21之间，配电网智能终端STU1和STU2能正确判断故障点在开关Q21和Q21之间，配电网智能终端STU1和STU2分别控制开关Q12和Q21分闸隔离故障，配电网智能终端STU1发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸恢复上游供电；

2)若配电网智能终端STUA与STU1通信不正常，配电网智能终端STUA将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU2通信，通过故障电流信息判断故障点不在开关QF1和Q21之间；配电网智能终端STU1和STU2交互故障信息判断出故障点不在开关Q12和Q21之间；配电网智能终端STU2和STU3交互故障信息判断出故障点在开关Q22和Q31之间，配电网智能终端STU2控制开关Q22跳闸隔离故障，故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸；

第二次故障发生在开关Q12和Q21之间，配电网智能终端STU1和STU2能正确判断故障点在开关Q21和Q21之间，配电网智能终端STU1和STU2分别控制开关Q12和Q21分闸隔离故障，开关QF1合闸恢复上游供电。但此时配电网智能终端STUA直接与配电网智能终端STU2通信，判断出故障点在开关QF1与开关Q21之间，配电网智能终端STUA控制开关QF1分闸，造成停电范围扩大；

3)若配电网智能终端STU1与STU2通信不正常，配电网智能终端STU1将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU3通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q12与Q31之间，配电网智能终端STU1控制开关Q12跳闸隔离故障，故障隔离成功后开关QF1合闸，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸；

此时开关Q12与开关Q21之间不会再发生故障；

4)若配电网智能终端STU2与STU3通信不正常，配电网智能终端STU2按拓扑片配置，得知右侧开关为联络开关，但因为与配电网智能终端STU3通信异常，无法知道配电网智能终端STU3联络状态，一种方案只控制自身跳闸；另一种方案因将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU4通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q22与Q41之间，配电网智能终端STU2和STU4控制开关Q22和Q41跳闸隔离故障，此时可能会扩大停电范围；故障隔离成功后配电网智能终端STU2发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸，完成供电恢复，开关Q31位于故障点下游边界，不再合闸。

第二次故障发生在开关Q12和开关Q21之间，配电网智能终端STU1与配电网智能终端STU2通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q12与开关Q21之间，配电网智能终端STU1和STU2分别控制开关Q12、Q21分闸隔离故障，配电网智能终端STU1发送故障隔离成功消息，配电网智能终端STUA控制开关QF1合闸恢复供电，开关Q13联络合闸恢复供电。

5)若配电网智能终端STUA、STU1、STU2、STU3、STU4之间通信均不正常，逻辑退出。

h、模拟分支线故障，故障点位于开关Q33出线上

1)此时配电网智能终端STUB、STU4、STU3均检测到过流；当配电网智能终端STUB、STU4、STU3通信正常，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q33出线，配电网智能终端STU3控制开关Q33跳闸隔离故障，开关QF2合闸恢复供电，联络开关不合闸；

2)若配电网智能终端STUB与STU4通信不正常，配电网智能终端STUB将与其次邻终端配电网智能终端STU3直接通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q33出线，配电网智能终端STU3控制开关Q33跳闸隔离故障，开关QF2合闸恢复供电，联络开关不合闸；

3)若配电网智能终端STU4与STU3通信不正常，配电网智能终端STU4将与其次邻配电网智能终端STU2直接通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q41与Q22之间，配电网智能终端STU4和STU2通过网络拓扑片得知配电网智能终端STU3有联络开关，但不知道开关状态，所以一种方案是配电网智能终端STU4和STU2分别控制开关Q41和Q22跳闸隔离故障；另一种方案是只有配电网智能终端STU4控制开关Q41跳闸隔离故障；开关QF2合闸恢复供电，联络开关不合闸。

i、模拟对端电源故障，故障点位于开关Q32和开关Q41之间

1)此时配电网智能终端STUB与STU4均检测到故障，当配电网智能终端STUB、STU4、STU3通信正常，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q41和Q32之间，配电网智能终端STU4和STU3控制开关Q41和Q32跳闸隔离故障，故障隔离成功后开关QF2合闸，配电网智能终端STU3判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q31合闸，完成供电恢复；

2)若配电网智能终端STUB与STU4通信不正常，配电网智能终端STUB将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU3通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关QF2与Q32之间，配电网智能终端STUB和STU3控制开关QF2和Q32跳闸隔离故障，故障隔离成功后开关QF2合闸，配电网智能终端STU3判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q31合闸，完成供电恢复。

3)若配电网智能终端STU4与STU3通信不正常，配电网智能终端STU4将主动与其次邻终端，即与配电网智能终端STU2通信，通过故障电流信息判断出故障点在开关Q41与开关Q22之间，配电网智能终端STU4和STU2控制开关Q41和Q22跳闸隔离故障，故障隔离成功后开关QF2合闸，配电网智能终端STU3判断满足联络合闸条件时，控制联络开关Q31合闸，完成供电恢复。

4)若配电网智能终端STUB、STU4、STU3、STU2之间通信均不正常，逻辑退出。

j、元件故障的容错处理

1)负荷开关拒动，即负荷开关该动作时其由于自身原因拒绝动作。若是主干线路上的配电终端发生此种故障时，其自身可检测到负荷开关的拒动后，立即向其主线路上相邻的配电终端发出断开指令，以此实现故障的隔离，后续联络开关等设备继续相关动作，实现非故障区段的最大供电。例：故障若为a，开关Q11拒动，因为终端之间的通信未中断，则由分布式处理技术的原理可知须有开关QF1与开关Q11分别断开，结果却是开关QF1断开，开关Q11仍闭合在检测到自身未断开的情况下，开关Q11发出向开关Q12发出控制命令，使开关Q12断开，故障被切除，此时故障被切除，然后开关Q31继续进行相关动作：负荷预判。若非故障段负荷不过载，则联络开关动作，若过载则不动作，分布式处理动作合理。故障若为b，开关Q12拒动，此时终端的动作命令为：开关QF1、开关Q12与开关Q21断开，因开关Q12检测到自身未动，则向相邻主干线路开关发出断开指令：开关Q11断开，继而故障区间被隔离。开关QF1闭合，开关Q31对上游非故障区段进行负荷预判，若非故障段负荷不过载，则联络开关动作，若过载则不动作，分布式处理动作合理；

若是分支线路上故障，则该终端便会向其上游与其相邻的两主干线路上的负荷开关发出断开指令，以此实现故障区段的隔离，后续联络开关等设备继续相关动作，实现非故障区段的最大供电。例：故障若为h，开关Q23拒动，此时的终端指令为开关QF1，开关Q23断开，因开关Q23检测到自身拒动，则其向上游主线路开关Q21和开关Q22发出断开指令，实现故障的隔离，联络开关Q31进行负荷预判确定是否闭合，开关QF1闭合实现非故障区段的供电。负荷开关拒动时，实现故障隔离的流程图如2所示。

2)开关误动，设线路上某配电终端的两相邻负荷开关遥控分闸线路反接。当一配电终端两相邻的负荷开关确定为误动后，配电终端进行自我纠正即可：将相关的两负荷开关进行再次反命令操作。例故障若为b，负荷开关Q21与开关Q22反接，控制命令为开关QF1断开，开关Q12与开关Q21断开，当STU2检测到开关Q21为断开，而开关Q22断开后，判定为此处两负荷开关误动，即向其发出反命令操作，实现故障的隔离，联络开关Q31进行负荷预判确定是否闭合，开关QF1闭合实现非故障区段的供电。负荷开关误动时，实现故障隔离的流程图如3所示。