CN105471098A - 智能分布式馈线自动化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于配电自动化技术领域，尤其涉及馈线自动化系统。智能分布式馈线自动化系统，包括多个馈线自动化终端，相邻的馈线自动化终端通过信息交换通路进行信息交换；每一个馈线自动化终端包括，启动模块，于一预定信息的作用下启动馈线自动化终端；定位模块，用于检测馈线自动化终端的开关及信息交换中的邻接开关故障信息后，确定故障位置；故障隔离模块，与定位模块连接，依据故障位置执行故障区域隔离。以上技术方案的拓扑分析模型完整性好，便于整个馈线自动化终端系统的拓扑追踪分析；馈线自动化终端内的拓扑结构变更，不影响相邻馈线自动化终端配置，维护简便；可在不改变相邻馈线自动化终端配置的情况下，进行不同厂家的设备替换。

Description

智能分布式馈线自动化系统
技术领域
本发明属于配电自动化技术领域，尤其涉及馈线自动化系统。
背景技术
馈线自动化(FeederAutomation,简称馈线自动化)是配电自动化系统的核心功能之一，其主要有两类实现模式：集中式及分布式。不同模式的馈电自动化系统设备在具体实现原理、配置、功能特性上各不相同，现有技术的一个馈线自动化环路诸如一个手拉手线路等，均采用同一厂家的设备，不具备单独馈线自动化设备的互操作性、替换性，给分布式馈线自动化设备的后期运维带来不便，并制约了分布式馈线自动化技术的大规模推广。
发明内容
针对以上技术问题，提供一种智能分布式馈线自动化系统，以解决现有技术不具有互操作性、后期运维不便的缺陷；
具体技术方案如下：
智能分布式馈线自动化系统，其中，包括多个馈线自动化终端，相邻的所述馈线自动化终端通过信息交换通路进行信息交换；每一个馈线自动化终端包括，
启动模块，于一预定信息的作用下启动所述馈线自动化终端；
定位模块，用于检测所述馈线自动化终端的开关及信息交换中的邻接开关故障信息后，确定故障位置；
故障隔离模块，与所述定位模块连接，依据所述故障位置执行故障区域隔离。
上述的智能分布式馈线自动化系统，所述信息交换的内容包括公共信息及相邻的所述馈线自动化终端的动态拓扑信息。
上述的智能分布式馈线自动化系统，所述馈线自动化终端还包括，
第一接收模块，用于接收所述公共信息，所述公共信息包括保护信号及系统状态信号；
存储模块，用于存储所述公共信息至一公共信息表；
转发模块，与所述存储模块连接，用于向邻接的馈线自动化终端转发所述公共信息。
上述的智能分布式馈线自动化系统，所述馈线自动化终端还包括，
第二接收模块，用于接收邻接开关信息；
第一转换模块，与所述第二接收模块连接，用于对所述邻接开关信息进行转换后存储在一本地信息库，还用于将检测到的接口开关故障信息转换后发送给对应的馈线自动化终端。
上述的智能分布式馈线自动化系统，所述馈线自动化终端还包括，
拓扑追踪分析模块，于开关动作驱动下将动态拓扑的分析结果以接口开关状态传递给下游的馈线自动化终端。
上述的智能分布式馈线自动化系统，所述公共信息通过K型站采集或与远程电子设备通信产生，用于向下游逐级传送。
上述的智能分布式馈线自动化系统，所述定位模块包括：
遍历模块，依照拓扑信息遍历所述馈线自动化终端内所有开关；
第一判断模块，用于判断是否本开关有故障而下游开关无故障；
第二判断模块，用于判断故障点与所述馈线自动化终端是否无关；
第三判断模块，用于判断故障点是否位于馈线自动化终端模型覆盖的设定区域内；
结果分析模块，分别与所述第一判断模块、所述第二判断模块、所述第三判断模块连接，用于确定故障位置。
上述的智能分布式馈线自动化系统，所述故障隔离模块通过跳开故障位置两端开关执行故障区域隔离。
上述的智能分布式馈线自动化系统，还包括非故障区域恢复供电模块，所述馈线自动化终端的联络开关及线路出口开关根据两侧电气岛状态，合上联络开关，执行恢复非故障区域供电。
有益效果：以上技术方案的拓扑分析模型完整性好，便于整个馈线自动化终端系统的拓扑追踪分析；馈线自动化终端内的拓扑结构变更，不影响相邻馈线自动化终端配置，维护简便；可在不改变相邻馈线自动化终端配置的情况下，进行不同厂家的设备替换。
附图说明
图1为典型分布式馈线自动化系统应用示意图；
图2为自治区域内全局建模方式示意图；
图3为邻接建模方式示意图；
图4为典型一进一出W型箱式配电站的拓扑参考模型；
图5为图1中站点W2的拓扑模型例图；
图6为图1中站点W3的拓扑模型例图；
图7为馈电自动化终端的信息及交换模型示意图；
图8为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参照图1至图8，智能分布式馈线自动化系统，其中，包括多个馈线自动化终端，相邻的馈线自动化终端通过信息交换通路进行信息交换；每一个馈线自动化终端包括，
启动模块11，于一预定信息的作用下启动馈线自动化终端；
定位模块12，用于检测馈线自动化终端的开关及信息交换中的邻接开关故障信息后，确定故障位置；
故障隔离模块17，与定位模块12连接，依据故障位置执行故障区域隔离。
上述的智能分布式馈线自动化系统，信息交换的内容包括公共信息及相邻的馈线自动化终端的动态拓扑信息。
上述的智能分布式馈线自动化系统，馈线自动化终端还包括，
第一接收模块16，用于接收公共信息，公共信息包括保护信号及系统状态信号；
存储模块15，用于存储公共信息至一公共信息表；
转发模块14，与存储模块15连接，用于向邻接的馈线自动化终端转发公共信息。
上述的智能分布式馈线自动化系统，馈线自动化终端还包括，
第二接收模块19，用于接收邻接开关信息；
第一转换模块13，与第二接收模块19连接，用于对邻接开关信息进行转换后存储在一本地信息库，还用于将检测到的接口开关故障信息转换后发送给对应的馈线自动化终端。
上述的智能分布式馈线自动化系统，馈线自动化终端还包括，
拓扑追踪分析模块18，于开关动作驱动下将动态拓扑的分析结果以接口开关状态传递给下游的馈线自动化终端。
按照分布式馈线自动化互操作参考模型，以图1的典型应用拓扑结构说明馈线自动化终端逻辑的实现过程。首先是馈线自动化终端的准备阶段，通过初始化，拓扑模型、配置信息的检查；定期维护实时拓扑，包括潮流状态、联络开关位置、电气岛信息等；馈线自动化终端检查本地故障信号检测，并将接口开关故障信息发送给相邻馈线自动化终端。其次是馈线自动化终端的启动，馈线自动化终端接收到保护信号及出口开关跳闸等公共信息后启动；接着是故障定位，故障定位结束后，进行故障隔离及非故障区域恢复供电，至此，整个馈线自动化过程结束。智能分布式馈线自动化过程主要包括启动、定位、隔离、恢复等过程，过程之间具有严密的时序关系。
上述的智能分布式馈线自动化系统，公共信息通过K型站采集或与远程电子设备通信产生，用于向下游逐级传送。
上述的智能分布式馈线自动化系统，定位模块12包括：
遍历模块，依照拓扑信息遍历馈线自动化终端内所有开关；
第一判断模块，用于判断是否本开关有故障而下游开关无故障；
第二判断模块，用于判断故障点与馈线自动化终端是否无关；
第三判断模块，用于判断故障点是否位于馈线自动化终端模型覆盖的设定区域内；
结果分析模块，分别与第一判断模块、第二判断模块、第三判断模块连接，用于确定故障位置。
按照检测到本地开关及交换过来的邻接开关故障信息，经拓扑分析确定故障位置，具体定位过程为：按拓扑遍历馈线自动化终端内所有开关，如本开关有故障，下游开关无故障，则可以判断故障点位于本开关及下游开关之间，如故障点与本馈线自动化终端无关，则定位结束。如故障点位于馈线自动化终端模型覆盖的相关区域内，则标识电气岛属性为故障状态，并由故障位置向两侧追踪分析，传递电气岛故障状态标识，故障定位结束。
上述的智能分布式馈线自动化系统，故障隔离模块17通过跳开故障位置两端开关执行故障区域隔离。根据故障定位分析，执行故障区域隔离，跳开故障位置两端开关。跳开开关后，电气岛分离，非故障侧电气岛属性标识为非故障状态，向开关非故障端子侧追踪分析，传递并表示电气岛为非故障状态。故障隔离结束。
上述的智能分布式馈线自动化系统，还包括非故障区域恢复供电模块，馈线自动化终端的联络开关及线路出口开关根据两侧电气岛状态，合上联络开关，执行恢复非故障区域供电。联络开关及线路出口开关根据两侧电气岛状态，如一侧带电正常运行，另一侧为非故障且不带电，则合上联络开关，执行恢复非故障区域供电，过程中，根据检查非故障区域负荷及联络开关剩余容量进行转供能力检查。非故障区域恢复供电结束。
互操作性是指来自同一个厂家或不同厂家的智能电子设备之间交换信息和正确使用信息协同操作的能力，其中，信息交换需要通信协议栈的支持，信息的正确使用依赖于信息的相互理解，目前工业过程控制领域的通信规约各异，以电力系统为例，目前全世界存在的通信规约就不少于200种，不同厂家生产的设备很难实现系统的集成和互操作。本发明具有完整的数据建模方法以及统一的服务接口，具备完全的互操作性和互换性。通过考虑配电线路结构及运行方式多变的特性，其配置信息可根据网络变化进行调整，保持模型与服务的一致性，实现馈线自动化互操作。
本发明基于相邻分布式馈线自动化终端之间的信息交换，由各分布式馈线自动化终端自主决策完成故障定位、隔离及非故障区域恢复供电功能，一方面，各馈线自动化终端具备独立的的功能决策逻辑，另一方面，各馈线自动化终端的故障定位、隔离及非故障区域恢复供电功能执行又有严格的时序关系，由各馈线自动化终端按时序执行而完成整体智能分布式馈线自动化系统的馈线自动化功能。
不同制造商生产的设备之间的互操作，应当包含以下三方面的内容：信息模型应用的一致性，通信服务应用的一致性，通信服务映射和通信协议栈实现的一致性，拓扑建模是配电自动化应用的关键，是故障定位、隔离及非故障区域恢复供电功能的实现基础，对分布式馈线自动化终端，常用的建模方式主要有两种，一种自治区域内配电网络的统一建模，如图2所示区域，系统内各馈线自动化终端复制同样的拓扑模型，此模式下，当发生区域内任一变更，都需重新调整拓扑结构。另一种方式是馈线自动化终端监测的目标站点网络及相邻开关的区域建模，如图3中的虚线区域，各馈线自动化拓扑模型相对独立，仅在相邻站点变更时，才需要调整配置，拓扑适应性更好。
另外，智能分布式馈线自动化设备基于对等通信实现，其通信参数，包括IP分配一般需要事先规划确定，并在工程实施及后续运行中保持不变，也就是说对于馈线自动化终端其通信参数基本固定的。并且，智能分布式馈线自动化的实现逻辑基于相邻终端之间的信息交换，本文以通信参数命名模型接口部分，并作为馈线自动化终端拓扑描述的一部分，既可以保证馈线自动化终端模型的完整性，又能保持各馈线自动化终端模型的独立性，具备良好的互换性及互操作性。
以典型的一进一出W型箱式配电站为例，馈线自动化终端拓扑参考模型如图4：模型图中，W(n):IP代表站点W(n)的馈线自动化终端的IP，接口开关是指站内与相邻站点的邻接的开关；以W(n-1):IP、W(n+1):IP标识邻接开关，来自相邻站点接口开关，模型参考CIM标准建立。据此，可以看出，一个站点馈线自动化终端的拓扑描述相对独立，仅与相邻站点IP有关，拓扑模型稳定。以上模型，也可扩展到多个进出线的情况，进出线开关对应连接出进线对端的站点IP，并是对端站点的邻接开关。
以图1中站点W2，W3为例，拓扑建模如图5和图6所示，邻接开关设备端子，外侧为1号，内侧为2号。对于站点W2，依据其拓扑模型图，拓扑关系可表示如下：
1)邻接表：
序号 接口开关 邻接IP
1 k4 W1:IP
2 k5 W3:IP
2)拓扑表：
序号 节点号 端子号 说明
1 1 W1:IP-1 邻接开关1号端子
2 2 W1:IP-2 邻接开关2号端子
3 2 K4-1 开关4(接口开关)的1号端子
4 3 K4-2 开关4(接口开关)的2号端子
5 3 bus 站内母线
6 4 bus
7 4 fz-1 fz出线开关1号端子
8 5 bus
9 5 K5-1 开关5(接口开关)的1号端子
10 6 K5-2 开关5(接口开关)的2号端子
11 6 W3:IP-2 邻接开关2号端子
12 7 W3:IP-1 邻接开关1号端子
馈线自动化终端之间的信息交换内容包括分布式馈线自动化系统的公共信息以及相邻终端的动态拓扑信息。馈线自动化终端的信息及交换模型表示图7所示。公共信息为各馈线自动化终端启动或终止的判断条件；邻接信息纳入本地信息库，通过邻接表，可将相邻馈线自动化终端发送过来的接口开关动态信息合并到本地信息库，同时本地接口开关的动态信息也可通过邻接表转换送给对应IP的馈线自动化终端。
公共信息库及邻接模型信息以标准格式定义，馈线自动化终端之间采用通用的标准规约，如104规约。每个馈线自动化终端即是信息的消费者，也是信息的生产者。信息交换过程如下：
接收公共信息到一公共信息库，并向邻接的馈线自动化终端转发公共信息；
接收到邻接开关信息，经一邻接表转换，存放在本地信息库；
将检测到的接口开关故障信息，经邻接表转换，发送对应的馈线自动化终端的IP；
开关动作驱动拓扑追踪分析，将动态拓扑分析结果，以接口开关状态传递给下游的馈线自动化终端。
以通信参数命名馈线自动化拓扑模型的边界部分，因通信参数具有通用性及确定性，其模型结构具有良好的独立性和稳定性，便于互操作及替换性的实现。只要遵循信息交换标准(包括公共信息及邻接信息定义)，可在不改变相邻馈线自动化终端配置的情况下，进行不同厂家的设备替换。各个分布式馈线自动化终端可在各种自动化系统间准确、快速地收集、传送、处理各种实时信息，建立一套统一的数据通信标准。
各馈线自动化拓扑模型在边界部分，将邻接开关纳入建模，拓扑分析模型完整性好，便于整个馈线自动化系统的拓扑追踪分析。同时，边界部分具备冗余的衔接信息，可用于馈线自动化系统的模型解析、拼接、拆分等操作，便于系统检查、测试等综合分析功能的实现；维护简便。馈线自动化终端内的拓扑结构变更，不影响相邻馈线自动化终端配置。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，包括多个馈线自动化终端，相邻的所述馈线自动化终端通过信息交换通路进行信息交换；每一个馈线自动化终端包括，
启动模块，于一预定信息的作用下启动所述馈线自动化终端；
定位模块，用于检测所述馈线自动化终端的开关及信息交换中的邻接开关故障信息后，确定故障位置；
故障隔离模块，与所述定位模块连接，依据所述故障位置执行故障区域隔离。
2.根据权利要求1所述的智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，所述信息交换的内容包括公共信息及相邻的所述馈线自动化终端的动态拓扑信息。
3.根据权利要求2所述的智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，所述馈线自动化终端还包括，
第一接收模块，用于接收所述公共信息，所述公共信息包括保护信号及系统状态信号；
存储模块，用于存储所述公共信息至一公共信息表；
转发模块，与所述存储模块连接，用于向邻接的馈线自动化终端转发所述公共信息。
4.根据权利要求3所述的智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，所述馈线自动化终端还包括，
第二接收模块，用于接收邻接开关信息；
第一转换模块，与所述第二接收模块连接，用于对所述邻接开关信息进行转换后存储在一本地信息库，还用于将检测到的接口开关故障信息转换后发送给对应的馈线自动化终端。
5.根据权利要求2所述的智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，所述馈线自动化终端还包括，
拓扑追踪分析模块，于开关动作驱动下将动态拓扑的分析结果以接口开关状态传递给下游的馈线自动化终端。
6.根据权利要求2所述的智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，所述公共信息通过K型站采集或与远程电子设备通信产生，用于向下游逐级传送。
7.根据权利要求2所述的智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，所述定位模块包括：
遍历模块，依照拓扑结构遍历所述馈线自动化终端内所有开关；
第一判断模块，用于判断是否本开关有故障而下游开关无故障；
第二判断模块，用于判断故障点与所述馈线自动化终端是否无关；
第三判断模块，用于判断故障点是否位于馈线自动化终端模型覆盖的设定区域内；
结果分析模块，分别与所述第一判断模块、所述第二判断模块、所述第三判断模块连接，用于确定故障位置。
8.根据权利要求2所述的智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，所述故障隔离模块通过跳开故障位置两端开关执行故障区域隔离。
9.根据权利要求2所述的智能分布式馈线自动化系统，其特征在于，还包括非故障区域恢复供电模块，联络开关及线路出口开关根据两侧电气岛状态，合上联络开关，执行恢复非故障区域供电。
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