CN111817265A - 低压台区配电保护方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低压台区配电保护方法及系统，属于配电保护技术领域。所述方法包括：获取低压台区内各电网线路的电力参数；根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常；在初步判定所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常；在初步判断所述电网线路的运行状态不正常的情况下或进一步判断所述电网线路的运行状态不正常的情况下，根据所述先验知识数据库中的保护策略对所述电网线路执行相关保护操作。本发明通过低压台区本地决策，响应更及时，操作更便捷，降低升级维护成本。

Description

低压台区配电保护方法及系统
技术领域
本发明涉及配电保护技术领域，具体地涉及一种低压台区配电保护方法、一种低压台区配电保护系统以及一种存储介质。
背景技术
低压台区的配电网络需要具备短路保护、过电压保护等配电保护功能，通常分级部署相应的短路保护装置，例如在变压器的低压侧出线处安装综合配电箱、低压熔丝箱或熔断式隔离开关，在单元(楼层总)安装断路器，在入户处安装断路器或熔断器。在变压器低压桩头附近安装避雷器防止反变换波和低压侧雷电侵入波击穿高压绝缘侧，在进户线、楼层线、楼层分支线处采用带空气开关的配电箱，以起到过电压保护作用。传统的配电保护方式依赖各连接点的终端设备实现线路的就地保护，需要各终端设备先将采集的台区现场的电力信息上传至配电主站，由配电主站根据配电设备的运行信息、状态信息等现场信息统一决策，下达控制指令，本地保护设备根据配电主站的控制指令执行保护操作。现有低压配电台区各项保护功能，例如剩余电流动作保护、反孤岛保护、漏电保护、三相负荷平衡和无功平衡等，均依赖于终端设备采集的电力数据，需将电力数据传输至配电主站，由配电主站分析决策。
随着万物互联、泛在物联技术的发展和电网的升级演进，对配电设备智能化的要求越来越高，新一代智能配电网的升级改造，对配电设备的全面化、智能化、安全化提出了新的要求，而现有的低压配电台区的保护装置主要依赖配电主站下达保护控制措施及指令，保护装置与配电主站之间交互的信息量非常大，存在较大的通信延时，由于配电主站需处理的信息量也非常大，导致配电主站不能及时作出决策，无法实现电网精细化管理。现有的配电保护装置仅负责台区信息采集和控制指令执行，制约了多种保护功能的有效融合。
发明内容
本发明的目的是提供一种低压台区配电保护方法及系统，以实现台区内保护的本地决策和精细化管理。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种低压台区配电保护方法，所述方法包括：
获取低压台区内各电网线路的电力参数；
根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常；
在初步判断所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常；
在初步判断所述电网线路的运行状态不正常的情况下或进一步判断所述电网线路的运行状态不正常的情况下，根据所述先验知识数据库中的保护策略对所述电网线路执行相关保护操作。
进一步地，所述根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常，包括：
判断所述电力参数是否在预设电力参数范围内；
若是，则初步判断所述电网线路的运行状态正常；
若否，则初步判断所述电网线路的运行状态不正常。
进一步地，所述将所述电力参数与低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常，包括：
将所述电力参数与所述电力参数历史统计数据进行对比分析，计算所述电网线路发生故障的概率值，判断所述概率值是否超出预设概率范围，若是，则进一步判断所述电网线路的运行状态不正常。
进一步地，所述将所述电力参数与所述电力参数历史统计数据进行对比分析，计算所述电网线路发生故障的概率值，包括：
采用深度学习方法和大数据统计方法分析所述电力参数历史统计数据，确定所述电力参数与电网异常/故障情况的映射关系，基于所述映射关系判断所述电力参数是否趋近于临界点，计算所述电网线路向异常/故障情况演进的概率值。
进一步地，所述获取低压台区内各电网线路的电力参数，包括：
获取低压台区内各电力设备的运行状态信息，根据所述运行状态信息统计得到台区内各电网线路的电力参数。
进一步地，所述方法还包括：
在所述电网线路运行状态不正常且根据所述低压台区侧本地的先验知识数据库中的保护策略无法完成相关保护操作的情况下，将所述电网线路的电力参数信息传送至配电主站。
本发明另一方面提供一种低压台区配电保护系统，所述系统包括：
数据采集模块，用于获取低压台区内各电网线路的电力参数；
先验知识数据库，存储有电力参数历史统计数据和保护策略；
分析模块，用于根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常，在初步判断所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与所述先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常；
决策模块，用于根据所述先验知识数据库中的保护策略下达对所述电网线路执行相关保护操作的指令；
所述数据采集模块、先验知识数据库、分析模块以及决策模块均设置于所述低压台区侧的本地。
进一步地，所述根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常，在初步判断所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与所述先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常，包括：
判断所述电力参数是否在预设电力参数范围内，若是，则初步判断所述电网线路的运行状态正常，将所述电力参数与所述电力参数历史统计数据进行对比分析，计算所述电网线路发生故障的概率值，判断所述概率值是否超出预设概率范围，若是，则进一步判断所述电网线路的运行状态不正常。
进一步地，所述系统还包括：
通信模块，用于在所述电网线路运行状态不正常且根据所述低压台区侧本地的先验知识数据库中的保护策略无法完成相关保护操作的情况下，将所述电网线路的电力参数信息传送至配电主站。
进一步地，所述通信模块采用RS485、宽带电力线载波HPLC、微功率无线的通信方式与布置在所述低压台区侧本地的配电主站通信，或采用光纤、无线公网、无线专网的通信方式与布置在云平台侧的配电主站远程通信。
进一步地，所述先验知识数据库中的保护策略包括电压保护、电流保护、反孤岛保护、漏电保护、三相负荷平衡保护以及无功平衡保护。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时实现上述的低压台区配电保护方法。
本发明通过低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据和保护策略实现低压台区的就地决策(本地决策)，响应更及时，操作更便捷，降低升级维护成本；在初步判断电网线路运行状态后再将电力参数与电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断电网线路的运行状态，实现电网线路运行状态的精细化管理；基于本发明的方法可实现低压台区多种保护功能集中配置、有效融合，能够对本地无法解决的异常/故障情况建立跟踪机制，获取管理侧对于类似情况的处理方式及建议，对先验知识数据库中的保护策略进行迭代更新，确保电网线路的精确化管理。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是本发明实施方式提供的低压台区配电保护方法的流程图；
图2是本发明一种可选实施方式提供的低压台区三相负荷平衡保护的流程图；
图3是本发明实施方式提供的低压台区配电保护系统的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是本发明实施方式提供的低压台区配电保护方法的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供一种低压台区配电保护方法，所述方法包括：
S1)获取低压台区内各电网线路的电力参数。
具体的，获取低压台区内各电力设备的运行状态信息，根据所述运行状态信息统计得到台区内各电网线路的电力参数。
S2)根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常。
具体的，判断所述电力参数是否在预设电力参数范围内；
若是，则初步判断所述电网线路的运行状态正常；
若否，则初步判断所述电网线路的运行状态不正常，根据低压台区侧本地的保护策略对所述电网线路执行相关保护操作。
S3)在初步判断所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常。
将所述电力参数与所述电力参数历史统计数据进行对比分析，计算所述电网线路发生故障的概率值，判断所述概率值是否超出预设概率范围，若是，则进一步判断所述电网线路的运行状态不正常。具体的，采用深度学习方法和大数据统计方法分析所述电力参数历史统计数据，确定所述电力参数与电网异常/故障情况的映射关系，基于所述映射关系判断所述电力参数是否趋近于临界点，计算所述电网线路向异常/故障情况演进的概率值。例如，基于线路各项电力状态信息和异常/故障情况，利用深度学习技术更新先验知识数据库，依托神经网络建立异常/故障预测模型，将当前运行数据代入模型中得出相应异常/故障情况的概率。利用大数据技术，建立电力状态信息的曲线走势图，标记异常/故障点，利用数据挖掘等大数据分析技术找到异常/故障发生的临界点数值，并重点关注当前运行数据是否已趋近于临界点，是否会向异常/故障点继续演进等，基于上述逻辑来推算发生故障的概率。
S4)在进一步判断所述电网线路的运行状态不正常的情况下，根据所述先验知识数据库中的保护策略对所述电网线路执行相关保护操作。
所述保护策略包括但不限于电压保护、电流保护、反孤岛保护、漏电保护、三相负荷平衡保护以及无功平衡保护。定期或不定期对所述保护策略进行更新。
在所述电网线路运行状态不正常且根据所述低压台区侧本地的先验知识数据库中的保护策略无法完成相关保护操作的情况下，将所述电网线路的电力参数信息传送至配电主站。配电主站根据操作规程另行处理，处理后本次事件的预警信息和相应的数据记录、处理方式及建议将更新至本地的先验知识数据库。
低压台区侧本地建立初始化先验知识数据库，其中的保护策略收集有台区内所有异常/故障信息所对应的电气参数历史数据，即什么分布/情况下的数据会出现异常/故障，此时应该执行什么操作以保护电路能恢复平衡稳定运行状态，其更新是在出现现有保护策略无法解决的异常/故障情况时触发，建立跟踪机制，获取管理侧对于类似情况的处理方式及建议，然后迭代更新。通过全面收集台区内所有异常/故障信息的历史数据，建立完备的初始化先验知识数据库，并持续迭代更新数据库，始终保持数据库中的保护策略能全面反映并且满足配电台区各种保护功能的需要。
本发明实施方式的低压台区配电保护方法，通过低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据和保护策略实现低压台区的就地决策(本地决策)，响应更及时，操作更便捷，降低升级维护成本；在初步判断电网线路运行状态后再将电力参数与电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断电网线路的运行状态，实现电网线路运行状态的精细化管理；基于本发明的方法可实现低压台区多种保护功能集中配置、有效融合，能够对本地无法解决的异常/故障情况建立跟踪机制，获取管理侧对于类似情况的处理方式及建议，对先验知识数据库中的保护策略进行迭代更新，确保电网线路的精确化管理。
图2是本发明一种可选实施方式提供的低压台区三相负荷平衡保护的流程图。如图2所示，本实施方式中三相负荷平衡保护的步骤包括：
S21)获取低压台区内各电力设备的运行状态信息，基于规约、通信协议转换将不同来源的电力数据转换为统一的数据格式，统计三相线路各相的电力参数。
S22)基于三相线路的电力参数初步判断三相线路是否符合平衡稳定运行相关规定。具体的，判断三相线路的电力参数是否在不平衡度容许范围内，若否，则判断三相负荷处于不平衡状态，转入步骤S24)，根据保护决策执行相关的保护操作；若是，则认为三相负荷处于平衡状态，但不在绝对理论平衡状态时仍有可能会在未来发生三相负荷不平衡的异常或是故障情况，因此再基于历史运行数据进一步分析三相负荷状态的未来趋势。其中，三相负荷平衡时Ia＝Ib＝Ic＝I，此时In＝0，为绝对理论平衡状态。在电网企业标准或规程中，定义了不平衡度容许范围(相对平衡状态)，例如Yyn0接线变压器负荷不平衡度不大于15％，零线电流不大于变压器额定电流的25％。
S23)在初步判定三相负荷不平衡时，将三相线路的电力参数与低压台区侧本地的数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，统计或推算三相负荷不平衡的概率。判断概率值是否超出预设概率范围，若否，则进一步判断三相负荷处于平衡状态，转入步骤S21)；若是，则进一步判断三相负荷处于不平衡状态，转入步骤S24)。
S24)根据低压台区侧本地的保护策略对所述电网线路执行相关保护操作。例如，向相应支路上的终端设备(如换相开关)下达换相操作指令，将当前支路上该终端设备(如换相开关)下的负荷切换到另一相线路上。
图3是本发明实施方式提供的低压台区配电保护系统的框图。如图3所示，本发明实施方式提供一种低压台区配电保护系统，所述系统包括：数据采集模块、先验知识数据库、分析模块、决策模块以及通信模块，所述数据采集模块、数据库、分析模块、决策模块以及通信模块均设置于低压台区侧的本地。
所述数据采集模块用于获取低压台区内各电网线路的电力参数，由具备感知、交采、计量功能的组件组成，可是单独的功能组件，也可由低压台区内的能够采集终端、设备、线路等电力运行信息、机械状态信息、环境感知信息的功能组件或终端设备组成。
所述先验知识数据库存储有电力参数历史统计数据和保护策略，电力参数历史统计数据和保护策略将定期或不定期进行更新，例如采用深度学习方法或大数据统计方法更新、完善所述低压台区侧本地的保护策略。
所述分析模块用于根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常，在初步判定所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与所述先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常。具体的，判断所述电力参数是否在预设电力参数范围内，若否，则初步判断所述电网线路的运行状态不正常；若是，则初步判断所述电网线路的运行状态正常，将所述电力参数与所述电力参数历史统计数据进行对比分析，计算所述电网线路发生故障的概率值，判断所述概率值是否超出预设概率范围，若是，则进一步判断所述电网线路的运行状态不正常。例如，采用深度学习方法和大数据统计方法分析所述电力参数历史统计数据，确定所述电力参数与电网异常/故障情况的映射关系，基于所述映射关系判断所述电力参数是否趋近于临界点，计算所述电网线路向异常/故障情况演进的概率值。
所述决策模块用于根据所述先验知识数据库中的保护策略下达对所述电网线路执行相关保护操作的指令。所述保护策略包括但不限于电压保护(含过压、欠压、过载保护)、电流保护(短路、过流、剩余电流保护)、反孤岛保护、漏电保护、三相负荷平衡保护以及无功平衡保护。所述先验知识数据库中的保护策略收集有台区内所有异常/故障信息所对应的电气参数历史数据，即什么分布/情况下的数据会出现异常/故障，此时应该执行什么操作以保护电路能恢复平衡稳定运行状态，其更新是在出现现有保护策略无法解决的异常/故障情况时触发，建立跟踪机制，获取管理侧对于类似情况的处理方式及建议，然后迭代更新。通过全面收集台区内所有异常/故障信息的历史数据，建立完备的初始化先验知识数据库，并持续迭代更新数据库，始终保持数据库中的保护策略能全面反映并且满足配电台区各种保护功能的需要。
所述通信模块在所述电网线路运行状态不正常且根据所述低压台区侧本地的先验知识数据库中的保护策略无法完成相关保护操作的情况下，将所述电网线路的电力参数信息传送至配电主站。所述通信模块采用RS485、宽带电力线载波HPLC、微功率无线的通信方式与布置在所述低压台区侧本地的配电主站通信，或采用光纤、无线公网、无线专网的通信方式与布置在云平台侧的配电主站远程通信。
本发明实施方式的低压台区配电保护系统，通过低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据和保护策略实现低压台区的就地决策(本地决策)，分析决策过程不通过配电主站(除非本次决策和保护对象超出本地分析决策的范围)，配电主站仅接收包含本次异常/故障信息和保护处理记录的日志信息，本地保护响应更及时，操作更便捷，并降低升级维护成本。本系统在初步判断电网线路运行状态后再将电力参数与电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断电网线路的运行状态，实现电网线路运行状态的精细化管理。本系统的分析模块和决策模块可以APP(Application，应用程序)的形式实现多种保护功能的就地决策，并现场传达执行，从而实现台区本地化自动保护，能够实现低压台区多种保护功能集中配置、有效融合，能够对本地无法解决的异常/故障情况建立跟踪机制，获取管理侧对于类似情况的处理方式及建议，对先验知识数据库中的保护策略进行迭代更新，确保电网线路的精确化管理。
本发明实施方式还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时实现上述的低压台区配电保护方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、系统和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种低压台区配电保护方法，其特征在于，所述方法包括：
获取低压台区内各电网线路的电力参数；
根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常；
在初步判断所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常；
在初步判断所述电网线路的运行状态不正常的情况下或进一步判断所述电网线路的运行状态不正常的情况下，根据所述先验知识数据库中的保护策略对所述电网线路执行相关保护操作。
2.根据权利要求1所述的低压台区配电保护方法，其特征在于，所述根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常，包括：
判断所述电力参数是否在预设电力参数范围内；
若是，则初步判断所述电网线路的运行状态正常；
若否，则初步判断所述电网线路的运行状态不正常。
3.根据权利要求2所述的低压台区配电保护方法，其特征在于，所述将所述电力参数与低压台区侧本地的先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常，包括：
将所述电力参数与所述电力参数历史统计数据进行对比分析，计算所述电网线路发生故障的概率值，判断所述概率值是否超出预设概率范围，若是，则进一步判断所述电网线路的运行状态不正常。
4.根据权利要求3所述的低压台区配电保护方法，其特征在于，所述将所述电力参数与所述电力参数历史统计数据进行对比分析，计算所述电网线路发生故障的概率值，包括：
采用深度学习方法和大数据统计方法分析所述电力参数历史统计数据，确定所述电力参数与电网异常/故障情况的映射关系，基于所述映射关系判断所述电力参数是否趋近于临界点，计算所述电网线路向异常/故障情况演进的概率值。
5.根据权利要求3所述的低压台区配电保护方法，其特征在于，所述获取低压台区内各电网线路的电力参数，包括：
获取低压台区内各电力设备的运行状态信息，根据所述运行状态信息统计得到台区内各电网线路的电力参数。
6.根据权利要求1所述的低压台区配电保护方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述电网线路运行状态不正常且根据所述低压台区侧本地的先验知识数据库中的保护策略无法完成相关保护操作的情况下，将所述电网线路的电力参数信息传送至配电主站。
7.一种低压台区配电保护系统，其特征在于，所述系统包括：
数据采集模块，用于获取低压台区内各电网线路的电力参数；
先验知识数据库，存储有电力参数历史统计数据和保护策略；
分析模块，用于根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常，在初步判断所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与所述先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常；
决策模块，用于根据所述先验知识数据库中的保护策略下达对所述电网线路执行相关保护操作的指令；
所述数据采集模块、先验知识数据库、分析模块以及决策模块均设置于所述低压台区侧的本地。
8.根据权利要求7所述的低压台区配电保护系统，其特征在于，所述根据所述电力参数初步判断所述电网线路的运行状态是否正常，在初步判断所述电网线路的运行状态正常的情况下，将所述电力参数与所述先验知识数据库中的电力参数历史统计数据进行对比分析，进一步判断所述电网线路的运行状态是否正常，包括：
判断所述电力参数是否在预设电力参数范围内，若是，则初步判断所述电网线路的运行状态正常，将所述电力参数与所述电力参数历史统计数据进行对比分析，计算所述电网线路发生故障的概率值，判断所述概率值是否超出预设概率范围，若是，则进一步判断所述电网线路的运行状态不正常。
9.根据权利要求7所述的低压台区配电保护系统，其特征在于，所述系统还包括：
通信模块，用于在所述电网线路运行状态不正常且根据所述低压台区侧本地的先验知识数据库中的保护策略无法完成相关保护操作的情况下，将所述电网线路的电力参数信息传送至配电主站。
10.根据权利要求9所述的低压台区配电保护系统，其特征在于，所述通信模块采用RS485、宽带电力线载波HPLC、微功率无线的通信方式与布置在所述低压台区侧本地的配电主站通信，或采用光纤、无线公网、无线专网的通信方式与布置在云平台侧的配电主站远程通信。
11.根据权利要求7所述的低压台区配电保护系统，其特征在于，所述先验知识数据库中的保护策略包括电压保护、电流保护、反孤岛保护、漏电保护、三相负荷平衡保护以及无功平衡保护。
12.一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被执行时实现权利要求1-6中任一项所述的低压台区配电保护方法。
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