基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈方法与流程

本发明涉及配电网故障自愈领域，具体涉及基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈方法。

背景技术：

1、随着科技的发展，传统配电网中已经接入了大量的分布式电源（distributedgenerator，dg），使其从单电源辖射状结构变为多电源复杂结构，这种结构的变化使得潮流与故障电流从简单的单向流动发展为双向流动。因此，新型配电网对于传统保护控制方案的要求越来越高，现有策略已经不能适应于当前应用环境的要求。

2、随着分布式电源、分布式储能和电动汽车的发展，大量的电力电子设备已经被连接到配电网。为了保证配电网的可靠性，提出了分布式馈线自动化（fa）技术，它可以快速准确地完成故障定位、隔离和服务恢复（flisr），并且不受电力电子设备的影响。而馈线自动化则是有源配电网自愈研究的重要组成部分，实现馈线自动化，需要合理的配电网结构，利用智能终端（stu）之间的通讯系统实现馈线自动化的功能。

3、作为fa系统的核心技术之一，区段定位方法可以识别多端口保护区域的故障并应对多向流动，并已广泛应用于fa系统。而智能终端作为fa系统的重要组成部分，它需要通过通信从其他保护器件（pd）获取数据，因此通信系统的设计是其中的重要组成部分。通讯系统是终端用户与终端之间联系的主要介质，是有源配电网电流差动保护方案数据传输的重要也是基础技术之一。

4、然而，现有的fa系统主要存在以下问题：1）各个制造商的智能终端信息通信中采用了私有信息模型和通信机制，缺乏标准信息模型和通信机制的支持，不同智能终端的互操作性无法实现，导致配电网故障自愈的有效性不好。2）现有的通信技术难以满足有源配电网馈线自动化主站与智能终端之间的实时性能要求，导致配电网故障自愈的实时性不足。因此，如何设计一种能够提高基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈的有效性和实时性的方法是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈方法，能够满足有源配电网馈线自动化主站与智能终端之间的实时性能要求，并且能够有效提供标准信息模型和通信机制的支持，进而实现不同智能终端的互操作性，从而能够提高基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈的有效性和实时性。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈方法，包括：

4、s1：对智能终端进行分类，并设置智能终端在故障自愈中的功能；

5、s2：基于智能终端的分类结果和在故障自愈中的功能，为智能终端设计实现馈线自动化的控制策略；

6、s3：为含智能终端的有源配电网设置分布式控制假设，并生成对应的故障隔离方案；

7、s4：为有源配电网建立基于xmpp映射的分布式馈线自动化系统，并将智能终端作为xmpp客户端，与分布式馈线自动化系统的xmpp服务器连接；同时将goose与udp的组合通讯方案应用于实现智能终端之间的通信和交互；

8、s5：在配电网发生线路故障时，通过各类智能终端之间的通信和交互实现故障检测，并结合故障隔离方案和控制策略实现故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复。

9、优选的，步骤s1中，智能终端按位置及功能的区别分类为联络开关处智能终端、节点处智能终端和断路器处智能终端。

10、优选的，步骤s1中，智能终端在线路故障自愈中的功能包括：

11、1）当分布式馈线自动化系统正常运行时，智能终端监控相应的主开关设备状态信息，并报告给主站；

12、2）在分布式馈线自动化系统出现故障时，各智能终端通过点对点实时交互信息进行故障定位，隔离故障区段，恢复无故障区段的电源，并向主站汇报处理的情况。

13、优选的，步骤s3中，控制策略包括：

14、智能终端对分布式馈线自动化系统的故障电流进行采集和处理，然后通过智能终端之间以及与对应开关之间的信息交互，来实现对其所在开关的相应控制，以达到故障检测、故障隔离、故障恢复的作用。

15、优选的，步骤s2中，配电网的分布式控制假设包括：

16、1）在每个区段的两端安装开关，所有开关均为断路器，并保证断路器处智能终端分布的连续性；

17、2）每个本地断路器的开和关可以由本地智能终端独立控制；

18、3）每个智能终端具备数据采集、数据处理和计算的功能；

19、4）各个智能终端通过通信网络相互连接。

20、优选的，步骤s2中，配电网的故障隔离方案包括：

21、1）智能终端在检测到故障电流后，向临近的智能终端请求故障电流数据，并从故障发生后的波数时间开始计算一周波时间内流向它所控制的每个开关的故障电流数据，以实现收集故障电流信息；

22、2）请求智能终端和本地智能终端之间设置有特定的配电区段，每个智能终端配置了特定的ip地址，请求智能终端的位置通过收到故障电流数据请求命令的智能终端来确定；本地智能终端在指定区域配置一个开关，并将流过此开关的电流信息传递给请求智能终端，以实现确定请求智能终端的位置，明确提供电流信息的区域；

23、3）除区间的起点和终点外，区间的其他智能终端接收多个智能终端发送的电流信息，通过选择区间两端的电流数据进行对比，各个智能终端根据区段定位方法确定故障区段，以实现故障定位；

24、4）智能终端通过对比接收的电流数据信息，分别对故障电流幅值和相位比较，两者满足其一的故障判据，则确定该故障为区间内故障；如果是区间故障，相应的断路器会被跳开控制，否则，智能终端会在一定时间后恢复，处理下一次的故障，以实现对比接收的电流数据信息，确定是否发生区间内故障；

25、5）当故障区下游的智能终端收到上游智能终端的数据请求时，下游智能终端处于未启动状态，智能终端在另一端传输全零数据，通过上游智能终端的电流数据确定故障区段；下游智能终端传输全零的故障电流数据时，上游智能终端向其下游的弱电智能终端发送远程遥控分闸命令，启动跳闸功能，彻底隔离故障区；以实现故障区域隔离，防止分布式电源继续对该故障区域提供短路电流。

26、优选的，步骤s3中，通过对智能终端进行建模仿真来测试控制策略的有效性。

27、优选的，通过matlab/simulink对智能终端进行建模仿真。

28、优选的，步骤s4中，xmpp服务器的配置包括：

29、1）在主站中设置单个服务器或在前端处理器中运行xmpp服务器应用程序；

30、2）设置次区域，即按馈线组配置服务器。

31、优选的，步骤s4中，为分布式馈线自动化系统设置基于goose与udp结合的安全保护方案。

32、本发明中基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

33、本发明基于智能终端的分类结果和在故障自愈中的功能为智能终端设计实现馈线自动化的控制策略，同时为含智能终端的有源配电网设置分布式控制假设并生成对应的故障隔离方案，使得能够在配电网发生线路故障时，通过故障隔离方案和控制策略实现故障区段的隔离和非故障区段的供电恢复，从而能够提高基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈的有效性。

34、本发明为有源配电网建立基于xmpp映射的分布式馈线自动化系统，并将智能终端作为xmpp客户端与分布式馈线自动化系统的xmpp服务器连接，同时将goose与udp的组合通讯方案应用于实现智能终端之间的通信和交互，一方面，本发明通过xmpp协议映射实现常规数据的传输，能够满足有源配电网馈线自动化主站与智能终端之间的实时性能要求，从而能够提高基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈的有效性。另一方面，本发明通过goose与udp的组合通讯方案实现智能终端之间的通信和交互，使得能够提供标准信息模型和通信机制的支持，能够实现不同智能终端之间的互操作性，并且与任意单个通讯协议相比，极大的提高了实时数据传输效率，从而能够提高基于智能分布式馈线自动化的配电网故障自愈的实时性。