CN110854843A - 智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法 - Google Patents

智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，利用自动隔离故障算法与处理流程，形成智能配电网故障自愈技术；利用FTU馈线终端装置获取的配电系统运行情况和各种参数，以及运用MCU微控制单元的实时录波功能，进行判断是否存在窃电行为；采用神经网络算法进行高度非线性的预测和计算，然后对神经网络算法进行训练，得到正确的预测结果；调度中心对配电网重新进行潮流分配，运用智能化的控制策略进行决策诊断；以短信或GPRS方式对分界开关进行分合闸控制；本发明通过利用先进的遗传算法和模糊控制原理，将故障保护分界开关控制器功能和计量功能相互配合，能数据共享，解决智能配电网中故障自愈和防窃电两大难题。

Description

智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法
技术领域
本发明涉及分界开关控制器技术领域，尤其涉及智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法。
背景技术
随着中国智能配电网的发展，各行各业对电能质量的要求也越来越高，特别是供电可靠性,有些行业甚至连瞬间断电都不能容忍。据统计，电力系统中80％的故障来源于配电网。因此，如何快速定位故障、隔离故障、恢复供电，提高线路供电的可靠性和可管理性，成为供电部门急需解决的大问题；
此外，作为智能电网用电环节的重要组成部分，智能电表已经成为中国电表市场未来的主流，而目前市场上流通的智能电表在技术上仍处于不成熟阶段，对于预付费、远程抄表自动化、防窃电等功能的统一实现，仍有所欠缺，在国家大力建设改造配电网的政策支持和加强投资的背景下，如何通过不断提高可靠性管理水平，以及如何更加注重用户体验成为今后面临的重要课题，传统配电方案中，分界开关控制器和电能表分别作为保护和计量设备，安装于配电网用户支线责任分界点处，对于配电网故障的识别、隔离、自恢复，现有的分界开关控制器无法满足或只能满足一部分功能，无法解决开关误动、拒动现象，且无法实现故障后快速恢复供电，对供电可靠性造成严重伤害，另一方面，市场中流通的智能电表，对于防窃电的处理，往往采用增加硬件电路来实现，带来了成本增加、更新不便的问题，因此，本发明提出智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，以解决现有技术中的不足之处。
发明内容
针对上述问题，本发明提出智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，通过利用先进的遗传算法和模糊控制原理，将故障保护分界开关控制器功能和计量功能相互配合，实现了数据共享，解决智能配电网中故障自愈和防窃电两大难题。
本发明提出智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，包括以下步骤：
步骤一：利用自动隔离故障算法与处理流程，形成智能配电网故障自愈技术；
具体步骤为：
A.首先建立故障处理专家库，在故障处理专家库中存储各种已知的故障类型和处理办法；
B.利用具有实时录波功能的MCU微控制单元，通过MCU微控制单元对相序电压、相序电流、零序电压、零序电流的波形特性进行分析，然后根据分析结果在已建立的故障处理专家库中寻找处理办法；
C.配置故障处理专家库功能，保证故障处理专家库具有以在线的方式进行添加项、删除项、修改项类目的功能；
D.通过利用遗传算法，训练MCU微控制单元进行自主思考和学习，实时更新故障处理专家库；
步骤二：利用FTU馈线终端装置获取的配电系统运行情况和各种参数，以及运用MCU微控制单元的实时录波功能，进行判断是否存在窃电行为，得到窃电行为结果，并根据窃电行为结果作出跳闸等相应处理；
步骤三：利用配电网中测量设备计量功能的电能作为实时负荷基础数据，再采用神经网络算法进行高度非线性的预测和计算，然后对神经网络算法进行训练，得到正确的预测结果；
步骤四：MCU微控制单元上传预测结果至调度中心，调度中心对配电网重新进行潮流分配，运用智能化的控制策略进行决策诊断，使配电网具有一定的自我控制和自我修复的能力；
步骤五：通过GPRS方式与调度中心通信，向调度中心报告配电系统运行情况和各种参数，再根据调度中心潮流分配后得到决策诊断结果，以短信或GPRS方式对分界开关进行分合闸控制。
进一步改进在于：所述步骤一中智能配电网故障自愈技术利用故障处理专家库对相间短路故障和单相接地故障进行准确识别，然后在基于考虑瞬时故障与永久故障的区分前提下，只对永久性故障进行隔离和恢复处理；
当用户支线发生单相接地故障，分界开关自动分闸，变电站及馈线上的其它分支用户感受不到故障的发生；
当用户支线发生相间短路故障，分界开关在变电站出线保护跳闸后立即分闸；
当变电站重合后，故障线路被自动隔离，馈线上的其它分支用户迅速恢复供电；
当用户支线故障造成分界开关保护动作，仅责任用户停电，并主动报送故障信息。
进一步改进在于：所述步骤二中利用FTU馈线终端装置获取的配电系统运行情况和各种参数，具体包括获取开关状态、电能参数、保护定值。
进一步改进在于：所述步骤二中FTU馈线终端装置还用于执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制。
进一步改进在于：所述步骤五中的分界开关具备能够进行电动或手动储能合闸、分闸操作能力；分界开关的额定短路开断电流为20kA，额定电流不小于630A；分界开关在85％～110％额定操作电压范围内具有可靠合闸能力；在65％～110％额定操作电压的范围内具有可靠分闸能力；电压低于30％额定操作电压具备不应脱扣能力。
进一步改进在于：所述步骤五中分界开关内置A、C相CT和零序CT，且所述分界开关配套1台电源PT安装在电源侧。
进一步改进在于：所述步骤五中分界开关具备相间故障处理和小电流接地系统单相接地故障处理功能、具备直接跳闸切除用户侧相间短路故障和接地故障功能、具备3次重合闸功能。
本发明的有益效果为：通过利用先进的遗传算法和模糊控制原理，将故障保护分界开关控制器功能和计量功能相互配合，实现了数据共享，解决智能配电网中故障自愈和防窃电两大难题，利用本发明控制计算方法的分界开关控制器应用在配电网线路T接的用户支线，可代替传统分界开关控制器和电能表，为用户带来更好的用电可靠性，还可以降低配电网公司运营成本和提高配电网维护的便捷性。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，包括以下步骤：
步骤一：利用自动隔离故障算法与处理流程，形成智能配电网故障自愈技术；
具体步骤为：
A.首先建立故障处理专家库，在故障处理专家库中存储各种已知的故障类型和处理办法；
B.利用具有实时录波功能的MCU微控制单元，通过MCU微控制单元对相序电压、相序电流、零序电压、零序电流的波形特性进行分析，然后根据分析结果在已建立的故障处理专家库中寻找处理办法；
C.配置故障处理专家库功能，保证故障处理专家库具有以在线的方式进行添加项、删除项、修改项类目的功能；
D.通过利用遗传算法，训练MCU微控制单元进行自主思考和学习，实时更新故障处理专家库；
智能配电网故障自愈技术利用故障处理专家库对相间短路故障和单相接地故障进行准确识别，然后在基于考虑瞬时故障与永久故障的区分前提下，只对永久性故障进行隔离和恢复处理；
当用户支线发生单相接地故障，分界开关自动分闸，变电站及馈线上的其它分支用户感受不到故障的发生；
当用户支线发生相间短路故障，分界开关在变电站出线保护跳闸后立即分闸；
当变电站重合后，故障线路被自动隔离，馈线上的其它分支用户迅速恢复供电；
当用户支线故障造成分界开关保护动作，仅责任用户停电，并主动报送故障信息；
步骤二：利用FTU馈线终端装置获取的配电系统运行情况和各种参数，具体包括获取开关状态、电能参数、保护定值，以及运用MCU微控制单元的实时录波功能，进行判断是否存在窃电行为，得到窃电行为结果，并根据窃电行为结果作出跳闸等相应处理，其中FTU馈线终端装置还用于执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制；
步骤三：利用配电网中测量设备计量功能的电能作为实时负荷基础数据，再采用神经网络算法进行高度非线性的预测和计算，然后对神经网络算法进行训练，得到正确的预测结果；
步骤四：MCU微控制单元上传预测结果至调度中心，调度中心对配电网重新进行潮流分配，运用智能化的控制策略进行决策诊断，使配电网具有一定的自我控制和自我修复的能力；
步骤五：通过GPRS方式与调度中心通信，向调度中心报告配电系统运行情况和各种参数，再根据调度中心潮流分配后得到决策诊断结果，以GPRS方式对分界开关进行分合闸控制；
本实施例中，分界开关具备能够进行电动或手动储能合闸、分闸操作能力；分界开关的额定短路开断电流为20kA，额定电流不小于630A；分界开关在85％～110％额定操作电压范围内具有可靠合闸能力；分界开关在65％～110％额定操作电压的范围内具有可靠分闸能力；电压低于30％额定操作电压具备不应脱扣能力；分界开关内置A、C相CT和零序CT，且所述分界开关配套1台电源PT安装在电源侧；分界开关具备相间故障处理和小电流接地系统单相接地故障处理功能、具备直接跳闸切除用户侧相间短路故障和接地故障功能、具备3次重合闸功能。
通过利用先进的遗传算法和模糊控制原理，将故障保护分界开关控制器功能和计量功能相互配合，实现了数据共享，解决智能配电网中故障自愈和防窃电两大难题，利用本发明控制计算方法的分界开关控制器应用在配电网线路T接的用户支线，可代替传统分界开关控制器和电能表，为用户带来更好的用电可靠性，还可以降低配电网公司运营成本和提高配电网维护的便捷性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。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 (7)

1.智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用自动隔离故障算法与处理流程，形成智能配电网故障自愈技术；
具体步骤为：
A.首先建立故障处理专家库，在故障处理专家库中存储各种已知的故障类型和处理办法；
B.利用具有实时录波功能的MCU微控制单元，通过MCU微控制单元对相序电压、相序电流、零序电压、零序电流的波形特性进行分析，然后根据分析结果在已建立的故障处理专家库中寻找处理办法；
C.配置故障处理专家库功能，保证故障处理专家库具有以在线的方式进行添加项、删除项、修改项类目的功能；
D.通过利用遗传算法，训练MCU微控制单元进行自主思考和学习，实时更新故障处理专家库；
步骤二：利用FTU馈线终端装置获取的配电系统运行情况和各种参数，以及运用MCU微控制单元的实时录波功能，进行判断是否存在窃电行为，得到窃电行为结果，并根据窃电行为结果作出跳闸等相应处理；
步骤三：利用配电网中测量设备计量功能的电能作为实时负荷基础数据，再采用神经网络算法进行高度非线性的预测和计算，然后对神经网络算法进行训练，得到正确的预测结果；
步骤四：MCU微控制单元上传预测结果至调度中心，调度中心对配电网重新进行潮流分配，运用智能化的控制策略进行决策诊断，使配电网具有一定的自我控制和自我修复的能力；
步骤五：通过GPRS方式与调度中心通信，向调度中心报告配电系统运行情况和各种参数，再根据调度中心潮流分配后得到决策诊断结果，以短信或GPRS方式对分界开关进行分合闸控制。
2.根据权利要求1所述的智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，其特征在于：所述步骤一中智能配电网故障自愈技术利用故障处理专家库对相间短路故障和单相接地故障进行准确识别，然后在基于考虑瞬时故障与永久故障的区分前提下，只对永久性故障进行隔离和恢复处理；
当用户支线发生单相接地故障，分界开关自动分闸，变电站及馈线上的其它分支用户感受不到故障的发生；
当用户支线发生相间短路故障，分界开关在变电站出线保护跳闸后立即分闸；
当变电站重合后，故障线路被自动隔离，馈线上的其它分支用户迅速恢复供电；
当用户支线故障造成分界开关保护动作，仅责任用户停电，并主动报送故障信息。
3.根据权利要求1所述的智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，其特征在于：所述步骤二中利用FTU馈线终端装置获取的配电系统运行情况和各种参数，具体包括获取开关状态、电能参数、保护定值。
4.根据权利要求1所述的智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，其特征在于：所述步骤二中FTU馈线终端装置还用于执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制。
5.根据权利要求1所述的智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，其特征在于：所述步骤五中的分界开关具备能够进行电动或手动储能合闸、分闸操作能力；分界开关的额定短路开断电流为20kA，额定电流不小于630A；分界开关在85％～110％额定操作电压范围内具有可靠合闸能力；在65％～110％额定操作电压的范围内具有可靠分闸能力；电压低于30％额定操作电压具备不应脱扣能力。
6.根据权利要求1所述的智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，其特征在于：所述步骤五中分界开关内置A、C相CT和零序CT，且所述分界开关配套1台电源PT安装在电源侧。
7.根据权利要求1所述的智能配电网计量与故障保护分界开关控制器控制计算方法，其特征在于：所述步骤五中分界开关具备相间故障处理和小电流接地系统单相接地故障处理功能、具备直接跳闸切除用户侧相间短路故障和接地故障功能、具备3次重合闸功能。
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