一种基于5G的主从式配电网保护与控制系统自组网方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种基于5G的主从式配电网保护与控制系统自组网方法。

背景技术

随着我国电力技术的快速发展，新技术、新设备的投入实用，我国的配电网正走在一条高速发展的道路上，但目前国内的供电可靠性相比发达国家还有一定的差距，比如美国采用环网供电，各中心城区供电可靠性基本达到99.99％，对应的用户年平均停电时间为0.876h；日本东京的供电可靠性1995年就已经达到了99.999％；我国目前城市电网供电可靠性达到99.9％左右，但仍与发达国家差距较大，城郊、西部中小型城市及农村等地区的供电可靠性更低；同时，随着光伏发电及小水电等分布式能源的接入以及大容量充电桩的接入，对传统配电网的保护及控制系统提出了新的挑战。因此推进新型配电网保护、自动化及控制系统建设，提高配网适用性及供电可靠性是迫切而必要的。

传统区域配电网保护与控制系统采用光纤通道、手拉手的分布式架构其可精准、快速的隔离故障线路，恢复对非故障线路的隔离，完全适用于新型配电网对新能源接入及可靠性等的要求。但我国大部分配电线路均不具备铺设光纤通讯的条件，即使采用光纤通讯在线路迁线时也涉及到大量的施工这极大的增加了迁线的难度和工作时间。同时，采用分布式配电网保护与控制系统受手拉手网络连接方式及数据共享时间影响其只能适用于单馈线、单双环网供电回路等简单网络。因此，研究基于5G的主从式配电网保护与控制系统自组网方式方法十分急迫。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于5G的主从式配电网保护与控制系统自组网方法，解决了在配电网保护与控制系统中的设备进行自组网的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于5G的主从式配电网保护与控制系统自组网方法，包括如下步骤：

步骤1：建立主从式配电网保护与控制系统，主从式配电网保护与控制系统中设有主机和数个从机；

主机和从机之间通过无线网络进行通信；

步骤2：主机通过区域实时拓扑信息或配置信息生成多个保护区域，并以保护区域为依据给从机下发通讯配置信息；

步骤3：从机间依托主机下发的通讯配置信息建立通讯连接，相互通讯的从机通过实时交互信息实现设备间配电线路的保护和隔离。

优选的，在执行步骤3时，具体包括如下步骤：

步骤A1：当某台从机发生故障退出系统后，设定该从机为故障从机，故障从机两侧线路将失去快速保护，此时主机实时配置故障从机两侧的设备间建立连接，从而实现对故障从机两侧线路的保护；

步骤A2：故障从机恢复正常后自动与主机建立链接，主机确认故障从机工作正常后重新刷新拓扑信息，恢复各从机间的保护区域；

步骤A3：线路发生故障后若因为开关失灵或死区的原因导致故障区域无法隔离的情况发生时，产生故障信息，故障线路上的从机将信息实时上报主机，主机通过给该从机邻近开关下发联跳命令，从而进行故障隔离；

步骤A4：所有从机将就地获取的各类电气及非电气量信息实时上送给主机，主机由此获得全域信息，当线路发生故障并隔离完毕后，主机依托实时拓扑信息、系统负荷情况和线路及变压器负载情况制定恢复供电路线，从而对非故障区域进行隔离。

优选的，所述主从式配电网保护与控制系统内的主机依托系统拓扑信息或用户配置信息完成对从机的通讯配置，从机依据通讯配置进行组网。

优选的，所述主机为一台独立的设备，或选择任意一台从机作为主机。

优选的，在执行步骤A1时，当某一个从机故障时，主机重新刷新网络拓扑图建立新的配置信息，并根据新的配置信息对失去保护线路或区域进行保护。

本发明所述的一种基于5G的主从式配电网保护与控制系统自组网方法，解决了在配电网保护与控制系统中的设备进行自组网的技术问题，本发明组网方便、增删设备便捷、维护简单，适用于各类复杂架构的配电网络；同时，单台设备故障后主机可实时调整从机间保护范围不影响线路及设备的保护，系统可靠性高。

附图说明

图1是本发明的系统自组网示意图；

图2是本发明的正常情况下的从机数据传输示意图；

图3是本发明的102设备通信异常情况下的从机数据传输示意图。

具体实施方式

由图1-图3所示的一种基于5G的主从式配电网保护与控制系统自组网方法，包括如下步骤：

步骤1：建立主从式配电网保护与控制系统，主从式配电网保护与控制系统中设有主机和数个从机；

主机和从机之间通过无线网络进行通信；

步骤2：主机通过区域实时拓扑信息或配置信息生成多个保护区域，并以保护区域为依据给从机下发通讯配置信息；

步骤3：从机间依托主机下发的通讯配置信息建立通讯连接，相互通讯的从机通过实时交互信息实现设备间配电线路的保护和隔离。

优选的，在执行步骤3时，具体包括如下步骤：

步骤A1：当某台从机发生故障退出系统后，设定该从机为故障从机，故障从机两侧线路将失去快速保护，此时主机实时配置故障从机两侧的设备间建立连接，从而实现对故障从机两侧线路的保护；

步骤A2：故障从机恢复正常后自动与主机建立链接，主机确认故障从机工作正常后重新刷新拓扑信息，恢复各从机间的保护区域；

步骤A3：线路发生故障后若因为开关失灵或死区的原因导致故障区域无法隔离的情况发生时，产生故障信息，故障线路上的从机将信息实时上报主机，主机通过给该从机邻近开关下发联跳命令，从而进行故障隔离；

步骤A4：所有从机将就地获取的各类电气及非电气量信息实时上送给主机，主机由此获得全域信息，当线路发生故障并隔离完毕后，主机依托实时拓扑信息、系统负荷情况和线路及变压器负载情况制定恢复供电路线，从而对非故障区域进行隔离。

优选的，所述主从式配电网保护与控制系统内的主机依托系统拓扑信息或用户配置信息完成对从机的通讯配置，从机依据通讯配置进行组网。

优选的，所述主机为一台独立的设备，或选择任意一台从机作为主机。

优选的，在执行步骤A1时，当某一个从机故障时，主机重新刷新网络拓扑图建立新的配置信息，并根据新的配置信息对失去保护线路或区域进行保护。

本实施例中，主从式配电网保护与控制系统的各个设备均采用5G通讯网络进行通讯，系统内所有的从机均与主机建立通讯连接，主机通过区域实时拓扑信息或配置信息生成多个保护区域并以此给从机下发通讯配置信息，从机间依托主机下发的通讯配置信息建立通讯连接，相互通讯的从机通过实时交互就地采样、状态及计算量等信息实现设备间配电线路的保护和隔离；当某台从设备发生故障退出系统后，该设备两侧线路将失去快速保护，此时主机实时配置故障从设备两侧的从设备间建立连接，从而实现对故障设备两侧线路的保护；故障从设备恢复正常后自动与主机建立链接，主机确认故障设备工作正常后重新刷新拓扑信息，恢复各从设备间的保护区域。所有从机将就地获取的各类电气及非电气量信息实时上送给主机，主机由此获得全域信息，当线路发生故障并隔离完毕后，主机依托实时拓扑信息、系统负荷情况、线路及变压器负载情况制定最优的恢复供电路线，实现对非故障区域的隔离。线路发生故障后若因为开关失灵、死区等原因导致故障区域无法隔离的情况发生时，从机将信息实时上报主机，主机通过给故障设备邻近开关下发联跳命令实现故障隔离。如图3所述，当102终端异常时，102终端两侧将失去快速保护，此时主机实时配置故障从设备两侧的从设备间建立连接，即101终端和103终端进行连接。

本发明所述的一种基于5G的主从式配电网保护与控制系统自组网方法，解决了在配电网保护与控制系统中的设备进行自组网的技术问题，同时，单台设备故障后主机可实时调整从机间保护范围不影响线路及设备的保护，本发明适应各类复杂的网络架构，在多个设备故障的情况下也能实现系统的保护及自愈。本发明组网方便、增删设备便捷、维护简单，系统可靠性极高。

在本发明中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例非穷尽性列表包括以下：具有一个或多个布线的电连接部电子装置，便携式计算机盘盒磁装置，随机存取存储器RAM，只读存储器ROM，可擦除可编辑只读存储器EPROM或闪速存储器，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器CDROM。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列PGA，现场可编程门阵列FPGA等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。