CN107069964A - 一种智能分布式fa与主站集中式fa协同方法 - Google Patents
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- H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
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- H02J13/0062—
Abstract
本发明公开了一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，包括以下步骤：步骤一、在智能分布式FA和主站集中式FA建立数据交互统一自描述模型；步骤二、建立分布式FA与主站集中式FA之间的协同规则；步骤二、故障发生后，分布式FA与主站集中式FA根据步骤二中的协同规则进行数据交互，完成分布式FA与主站集中式FA之间的协同控制。本发明设计合理，其通过分布式FA与主站集中式FA的协同，在故障发生时刻，主站集中式FA监听到故障信息，在启动分析之前，先等待分布式FA完成故障隔离，并上送事故处理信息，主站集中式FA接收到事故处理信息后，分析出最优恢复路径，完成故障恢复处理，缩短了停电时间。
Description
技术领域
本发明属于配电自动化技术领域，具体涉及一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法。
背景技术
实现配电自动化是电力系统发展的需求，而馈线自动化(FA)技术是配网自动化的核心技术。馈线自动化是配电网提高供电可靠性、减少供电损失的直接有效的技术手段和重要保证，因此是配电网建设与改造的重点。馈线自动化，能够使电网运行更加智能化，从而逐步满足配电自动化的发展要求。馈线自动化是电力系统现代化的必然趋势，当配网发生故障时，能够迅速查出故障区域，自动隔离故障区域，及时恢复非故障区域用户的供电，因此缩短了用户的停电时间，减少了停电面积，提高了供电可靠性。馈线自动化可以实时监控配电网及其设备的运行状态，为进一步加强电网建设并逐步实现配电自动化提供依据。馈线自动化主要采用就地分布式FA、集中式FA两种方式实现。配电主干环路主要采用集中式FA控制的方式，通过主站系统协调，借助通信信息来实现控制；支线、辐射供电多采用就地分布式FA控制的方式，局部范围实现快速控制。近些年来，随着自动化程度的提升，还增加了主站集中式与就地分布式协调配合的控制方式，但是现有的控制方式效果不佳，不能有效减少故障停电时间，使得供电可靠性差。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，提供了主站集中式FA与就地分布式FA协调配合的控制方式，能够有效减少故障停电时间，提高供电可靠性。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，包括以下步骤：
步骤一、在分布式FA和主站集中式FA建立数据交互统一自描述模型；
步骤二、建立分布式FA与主站集中式FA之间的协同规则；
步骤三、故障发生后，分布式FA与主站集中式FA根据步骤二中的协同规则进行数据交互，完成分布式FA与主站集中式FA之间的协同控制。
进一步地，所述步骤一包括以下步骤：
1.1根据故障定位功能的需求，在分布式FA和主站集中式FA中建立故障告警逻辑节点模型、故障定位及隔离逻辑节点模型，用于监视由保护逻辑节点检测到的故障；
1.2在智能分布式FA和主站集中式FA中建立不同故障类型模型，具体包括：间歇性故障模型、自熄性故障模型、暂态故障模型、半永久故障模型、永久性故障模型，为智能分布式FA与主站集中式FA协同提供了统一模型。
进一步地，所述故障告警逻辑节点模型、故障定位及隔离逻辑节点模型、不同故障类型模型均基于IEC 61850标准进行建模。
进一步地，馈线自动化用于完成馈线故障处理功能，包括故障分析和故障处理；所述故障分析包括依据配电网的网架结构和设备运行的实时信息，结合故障信号，分析出故障属于简单故障或者复杂故障；所述故障处理包括故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供，所述步骤二的中的协同规则具体包括下述两种：
2.1当判断出故障属于简单故障时，由分布式FA负责故障定位、隔离操作，主站集中式FA负责非故障区域转供操作，形成简单故障处理模式，此种情况下，主站集中式FA处于监视与控制的地位；
2.2当判断出故障属于复杂故障时，由分布式FA完成故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供，主站集中FA提供监视、备用纠错手段，此种情况下，形成复杂故障处理模式，主站集中式FA处于监视与后备纠错的地位。
进一步地，当环网是双电源供电，且满足N-1原则，即当一个电源点发生故障时，对端电源能带动环网上的所有负荷，系统按简单故障处理模式进行处理；断路器出口故障、母线故障、电缆线故障、负荷侧故障、线路末端故障都属于简单故障；
当环网具有多电源，或虽是双电源供电，但不满足N-1原则，系统将按复杂故障处理模式进行处理，故障电流信号不连续故障、一侧多点故障、一侧及对侧同时故障、开关不可控需要扩大范围的故障、负荷不能全部被转供需要甩负荷、负荷拆分的故障、联络开关处故障都属于复杂故障。
进一步地，所述步骤三中，当按照2.1所述的协同规则进行数据交互具体为：
3.1位于配电终端的分布式FA完成故障隔离且生成事故处理信息，同时生成对应的一致性信号模型，然后将前述的一致性信号模型上送至配电主站；
3.2主站集中式FA除了接收到传统的过流信号和开关分闸信号之外，通过现有通信规约还接收分布式FA上送的事故处理信息；
3.3主站集中式FA根据事故处理信息的描述，判定出故障发生及隔离区域；分析出开关动作的原因，从而分析出故障隔离执行成功情况，根据开关拒动信号判定分布式FA处理异常，主站集中式FA及时进行后备纠错处理。
进一步地，所述步骤三中，当按照2.2所述的协同规则进行数据交互具体为：
3.4位于配电终端的分布式FA完成故障隔离且生成事故处理信息，同时生成对应的一致性信号模型，然后将前述的一致性信号模型上送至配电主站；
3.5主站集中式FA除了接收到传统的过流信号和开关分闸信号之外，通过现有通信规约还接收分布式FA上送的事故处理信息；
3.6主站集中式FA根据事故处理信息的描述，针对接收到的事故处理信息分析非故障区域负荷转供最优的恢复路径，完成故障恢复处理。
进一步地，所述事故处理信息包括：下游故障信号、上游故障信号、开关拒动信号；
所述下游故障信号指：故障发生在本开关的负荷侧，开关检测到了故障信号且需进行故障隔离；
所述上游故障信号指：故障发生在本开关的电源侧，本开个未检测到故障信号，但需进行故障隔离；
所述开关拒动信号指：分布式FA进行故障隔离时，开关由于异常原因，未执行成功，发出开关拒动信号。
进一步地，所述根据开关拒动信号判定分布式FA处理异常，主站集中式FA及时进行后备纠错处理，具体为：
对故障隔离执行未成功的现场，主站将通过纠错方案尝试二次遥控，对故障进行隔离；
所述主站集中式FA根据事故处理信息的描述，针对接收到的事故处理信息分析非故障区域负荷转供最优的恢复路径，完成故障恢复处理，具体为：
对故障隔离执行未成功的现场，主站将通过纠错方案尝试二次遥控，对故障进行隔离；
对故障已经隔离成功的现场，主站将继续进行网络重构分析，对非故障区域进行负荷转供。
进一步地，所述集中式FA具备离线、在线、仿真三种运行状态；
所述离线运行状态的实现过程为：集中式FA收集分布式FA上送的事故处理信息，脱离实际运行电网，进行非实时的故障隔离及非故障区域恢复供电动作；
所述在线运行状态的实现过程为：集中式FA与分布式FA配合，完成实际电网的故障隔离及非故障区域恢复供电；
所述仿真运行状态的实现过程为：集中式FA与分布式FA配合，模拟各自故障进行仿真。
本发明的有益效果：
本发明设计合理，由于分布式FA的特点是动作迅速，定位准确，但是在恢复供电时，需要对全网系统分析，给出最优策略，这恰好是集中式FA的优点所在。因此，集中式FA与分布式FA的方式发挥了各自的优点，形成一种新的控制方式，因此通过建立分布式FA与主站集中式FA的协同规则，在发生故障时刻，配网主站集中式FA监听到故障信息，在启动分析之前，先等待就地安装的分布式FA完成故障隔离，并上送事故处理信息；当判断出故障为简单故障时，由分布式FA进行故障定位、隔离及非故障区域恢复供电，主站集中式FA作为后备；当判断出故障为复杂故障时，由分布式FA进行故障定位、隔离，非故障区域恢复由供电主站集中式FA完成。本发明的方法极大的缩短了故障线路停电时间，提高了供电可靠性。
附图说明
图1为本发明一种实施例的分布式FA与主站集中式FA信息交互示意图；
图2是分布式FA与主站集中式FA协同控制示意图。
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。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，包括以下步骤：
步骤一、在智能分布式FA和主站集中式FA建立数据交互统一自描述模型；
其中，所述步骤一包括以下步骤：
1.1根据故障定位功能的需求，在智能分布式FA和主站集中式FA中建立故障告警逻辑节点模型、故障定位及隔离逻辑节点模型，用于监视由保护逻辑节点检测到的故障；
1.2在智能分布式FA和主站集中式FA中建立不同故障类型模型，具体包括：间歇性故障模型、自熄性故障模型、暂态故障模型、半永久故障模型、永久性故障模型，为智能分布式FA与主站集中式FA协同提供了统一模型。
优选地，所述故障告警逻辑节点模型、故障定位及隔离逻辑节点模型、不同故障类型模型均基于IEC 61850标准进行建模；
更优选地，所述故障告警逻辑节点模型、故障定位及隔离逻辑节点模型的建模过程具体为：
采用面向对象的建模技术，定义统一建模抽象通信服务接口ACSI(AbstractCommunication Service Interface)，定义服务器(Server)、逻辑设备(Logical Device，LD)、逻辑节点(Logical Node，LN)、数据(Data)对象等数据对象模型，并定义对象之间的通信模型，为信息交换提供了良好的信息模型；采用统一建模规则，采用设备名、逻辑节点名、实例编号和数据类名建立对象名的命名规则，如Relay/CSWIa.Pos.stVal，Relay为逻辑设备，CSWIa为逻辑节点，Mod为数据名，stVal为数据属性。在数据的发送方采用面向对象的方法对数据本身进行自我描述，主站不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作，简化了对数据的管理和维护工作。
上述过程通过在分布式FA和主站集中式FA中建立数据交互统一的自描述模型，实现智能分布式FA和主站集中式FA的模型一致性，为协调控制提供统一模型。
步骤二、建立分布式FA与主站集中式FA之间的协同规则；
馈线自动化用于完成馈线故障处理功能，包括故障分析和故障处理；所述故障分析包括依据配电网的网架结构和设备运行的实时信息，结合故障信号，分析出故障属于简单故障或者复杂故障；所述故障处理包括故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供，所述步骤二的中的协同规则具体包括下述两种：
2.1当主站集中式FA判断出故障属于简单故障时，由分布式FA负责故障定位、隔离操作，主站集中式FA负责非故障区域转供操作，形成简单故障处理模式，此种情况下，主站集中式FA处于监视与控制的地位；前述的分布式FA负责故障定位、隔离操作，主站集中式FA负责非故障区域转供操作均通过现有技术实现，此处不赘述；
2.2当主站集中式FA判断出故障属于复杂故障时，由分布式FA完成故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供，主站集中FA提供监视、备用纠错手段，此种情况下，形成复杂故障处理模式，主站集中式FA处于监视与后备纠错的地位。
当环网是双电源供电，且满足N-1原则，即当一个电源点发生故障时，对端电源能带动环网上的所有负荷，系统按简单故障处理模式进行处理；断路器出口故障、母线故障、电缆线故障、负荷侧故障、线路末端故障都属于简单故障；
当环网具有多电源，或虽是双电源供电，但不满足N-1原则，系统将按复杂故障处理模式进行处理，故障电流信号不连续故障、一侧多点故障、一侧及对侧同时故障、开关不可控需要扩大范围的故障、负荷不能全部被转供需要甩负荷、负荷拆分的故障、联络开关处故障都属于复杂故障。
步骤三、故障发生后，分布式FA与主站集中式FA根据步骤二中的协同规则进行数据交互，完成分布式FA与主站集中式FA之间的协同控制。
当按照2.1所述的协同规则进行数据交互具体为：
3.1位于配电终端的分布式FA完成故障隔离且生成事故处理信息(交互信息)，同时生成对应的一致性信号模型，然后将前述的一致性信号模型上送至配电主站；
3.2主站集中式FA除了接收到传统的过流信号和开关分闸信号之外，通过现有通信规约还接收分布式FA上送的事故处理信息；
3.3主站集中式FA根据事故处理信息的描述，判定出故障发生及隔离区域(此判断过程采用现有技术来实现，此处不赘述)；分析出开关动作的原因，从而分析出故障隔离执行成功情况，根据开关拒动信号判定分布式FA处理异常，主站集中式FA及时进行后备纠错处理。
所述步骤三中，当按照2.2所述的协同规则进行数据交互具体为：
3.4位于配电终端的分布式FA完成故障隔离且生成事故处理信息，同时生成对应的一致性信号模型，然后将前述的一致性信号模型上送至配电主站；
3.5主站集中式FA除了接收到传统的过流信号和开关分闸信号之外，通过现有通信规约还接收分布式FA上送的事故处理信息；
3.6主站根据事故处理信息的描述，针对接收到的事故处理信息分析非故障区域负荷转供最优的恢复路径，完成故障恢复处理，前述的针对接收到的事故处理信息分析非故障区域负荷转供最优的恢复路径可以采用现有技术实现，此处不赘述。
所述事故处理信息包括：下游故障信号、上游故障信号、开关拒动信号；
所述下游故障信号指：故障发生在本开关的负荷侧，开关检测到了故障信号且需进行故障隔离；
所述上游故障信号指：故障发生在本开关的电源侧，本开个未检测到故障信号，但需进行故障隔离；
所述开关拒动信号指：分布式FA进行故障隔离时，开关由于异常原因，未执行成功，发出开关拒动信号。
优选地，所述根据开关拒动信号判定分布式FA处理异常，主站集中式FA及时进行后备纠错处理，具体为：
对故障隔离执行未成功的现场，主站将通过纠错方案尝试二次遥控，对故障进行隔离；
优选地，所述主站集中式FA根据事故处理信息的描述，针对接收到的事故处理信息分析非故障区域负荷转供最优的恢复路径，完成故障恢复处理，具体为：
对故障隔离执行未成功的现场，主站将通过纠错方案尝试二次遥控，对故障进行隔离；
对故障已经隔离成功的现场，主站将继续进行网络重构分析，对非故障区域进行负荷转供。
优选地，所述集中式FA具备离线、在线、仿真三种运行状态；
所述离线运行状态的实现过程为：集中式FA收集分布式FA上送的事故处理信息，脱离实际运行电网，进行非实时的故障隔离及非故障区域恢复供电动作；
所述在线运行状态的实现过程为：集中式FA与分布式FA配合，完成实际电网的故障隔离及非故障区域恢复供电；
所述仿真运行状态的实现过程为：集中式FA与分布式FA配合，模拟各自故障进行仿真。
所述集中式FA支持半自动、自动两种处理方式，以及区域着色、历史查询等功能，半自动处理方式通过人为参与，确认集中式FA的后续动作方案(包括对故障隔离是否成功的确认、对非故障区域转供的网络重构方案)，自动处理则不需要人为参与即可完成故障的处理，区域着色实现故障区域的突出显示，提示调度运行人员，历史查询则可以查询过去指定实际的故障处理信号交互情况及处理方式结果。
图1是分布式FA与主站集中式FA信息交互示意图，图2是分布式FA与主站集中式FA协同控制示意图，下面结合图1和图2进行分布式FA与主站集中式FA协同控制过程进行说明。图1和图2中的K1-K8均为线路上的断路器开关；S1-S3为变电站断路器开关；A1-A12为线路上的断路器开关；B1-B15为馈线上的断路器开关。
故障发生后，判断出故障属于复杂故障，由分布式FA进行故障处理，并产生事故处理信息(即相关动作信号)，具体包括：“下游故障信号”、“上游故障信号”、“开关拒动信号”等，具体为：由于就地分布式FA动作速度快，对故障处理的时间控制在秒级，配网主站与分布式FA通过时间差进行配合，分布式FA隔离时间在200ms内完成，故障隔离完成后将事故处理信号上送主站集中式FA；
主站集中式FA除了接受到传统的过流信号和开关分闸信号之外，还接受配电终端分布式FA上送的事故处理信息(包括：“下游故障信号”、“上游故障信号”、“开关拒动信号”等)；主站集中式FA经过大约30s的时间搜集所有分布式FA信号后，进行后续处理；
所述后续处理包括如下：
根据上送的事故处理信息的描述，主站能够分析出开关动作的原因，从而分析出故障隔离是否执行成功；
对故障隔离执行未成功的现场，主站集中式FA将通过纠错方案尝试二次遥控，对故障进行隔离；
对故障已经隔离成功的现场，主站集中式FA将继续进行网络重构分析，对非故障区域的试点负荷进行转供。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在分布式FA和主站集中式FA建立数据交互统一自描述模型；
步骤二、建立分布式FA与主站集中式FA之间的协同规则；
步骤三、故障发生后，分布式FA与主站集中式FA根据步骤二中的协同规则进行数据交互，完成分布式FA与主站集中式FA之间的协同控制。
2.根据权利要求1所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：
所述步骤一包括以下步骤：
1.1根据故障定位功能的需求，在分布式FA和主站集中式FA中建立故障告警逻辑节点模型、故障定位及隔离逻辑节点模型，用于监视由保护逻辑节点检测到的故障；
1.2在智能分布式FA和主站集中式FA中建立各种不同故障类型模型，用于实现不同类型故障的协同控制，具体包括：间歇性故障模型、自熄性故障模型、暂态故障模型、半永久故障模型、永久性故障模型，为智能分布式FA与主站集中式FA协同提供了统一模型。
3.根据权利要求2所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：
所述故障告警逻辑节点模型、故障定位及隔离逻辑节点模型、不同故障类型模型均基于IEC 61850标准进行建模。
4.根据权利要求1所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：
馈线自动化用于完成馈线故障处理功能，包括故障分析和故障处理；所述故障分析包括依据配电网的网架结构和设备运行的实时信息，结合故障信号，分析出故障属于简单故障或者复杂故障；所述故障处理包括故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供，所述步骤二的中的协同规则具体包括下述两种：
2.1当判断出故障属于简单故障时，由分布式FA负责故障定位、隔离操作，主站集中式FA负责非故障区域转供操作，形成简单故障处理模式，此种情况下，主站集中式FA处于监视与控制的地位；
2.2当判断出故障属于复杂故障时，由分布式FA完成故障定位、故障隔离、非故障区域负荷转供，主站集中FA提供监视、备用纠错手段，此种情况下，形成复杂故障处理模式，主站集中式FA处于监视与后备纠错的地位。
5.根据权利要求4所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：
当环网是双电源供电，且满足N-1原则，即当一个电源点发生故障时，对端电源能带动环网上的所有负荷，系统按简单故障处理模式进行处理；断路器出口故障、母线故障、电缆线故障、负荷侧故障、线路末端故障都属于简单故障；
当环网具有多电源，或虽是双电源供电，但不满足N-1原则，系统将按复杂故障处理模式进行处理，故障电流信号不连续故障、一侧多点故障、一侧及对侧同时故障、开关不可控需要扩大范围的故障、负荷不能全部被转供需要甩负荷、负荷拆分的故障、联络开关处故障都属于复杂故障。
6.根据权利要求4所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：
所述步骤三中，当按照2.1所述的协同规则进行数据交互具体为：
3.1位于配电终端的分布式FA完成故障隔离且生成事故处理信息，同时生成对应的一致性信号模型，然后将前述的一致性信号模型上送至配电主站；
3.2主站集中式FA除了接收到传统的过流信号和开关分闸信号之外，通过现有通信规约还接收分布式FA上送的事故处理信息；
3.3主站根据事故处理信息的描述，判定出故障发生及隔离区域；分析出开关动作的原因，从而分析出故障隔离执行成功情况，根据开关拒动信号判定分布式FA处理异常，主站集中式FA及时进行后备纠错处理。
7.根据权利要求4所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：
所述步骤三中，当按照2.2所述的协同规则进行数据交互具体为：
3.4位于配电终端的分布式FA完成故障隔离且生成事故处理信息，同时生成对应的一致性信号模型，然后将前述的一致性信号模型上送至配电主站；
3.5主站集中式FA除了接收到传统的过流信号和开关分闸信号之外，通过现有通信规约还接收分布式FA上送的事故处理信息；
3.6主站根据事故处理信息的描述，针对接收到的事故处理信息分析非故障区域负荷转供最优的恢复路径，完成故障恢复处理。
8.根据权利要求6或7所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：所述事故处理信息包括：下游故障信号、上游故障信号、开关拒动信号；
所述下游故障信号指：故障发生在本开关的负荷侧，开关检测到了故障信号且需进行故障隔离；
所述上游故障信号指：故障发生在本开关的电源侧，本开个未检测到故障信号，但需进行故障隔离；
所述开关拒动信号指：分布式FA进行故障隔离时，开关由于异常原因，未执行成功，
发出开关拒动信号。
9.根据权利要求6所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：
所述根据开关拒动信号判定分布式FA处理异常，主站集中式FA及时进行后备纠错处理，具体为：
对故障隔离执行未成功的现场，主站将通过纠错方案尝试二次遥控，对故障进行隔离；
所述主站根据事故处理信息的描述，针对接收到的事故处理信息分析非故障区域负荷转供最优的恢复路径，完成故障恢复处理，具体为：
对故障隔离执行未成功的现场，主站将通过纠错方案尝试二次遥控，对故障进行隔离；
对故障已经隔离成功的现场，主站将继续进行网络重构分析，对非故障区域进行负荷转供。
10.根据权利要求1所述的一种智能分布式FA与主站集中式FA协同方法，其特征在于：
所述集中式FA具备离线、在线、仿真三种运行状态；
所述离线运行状态的实现过程为：集中式FA收集分布式FA上送的事故处理信息，脱离实际运行电网，进行非实时的故障隔离及非故障区域恢复供电动作；
所述在线运行状态的实现过程为：集中式FA与分布式FA配合，完成实际电网的故障隔离及非故障区域恢复供电；
所述仿真运行状态的实现过程为：集中式FA与分布式FA配合，模拟各自故障进行仿真。
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