CN113131448A - 基于5g通信的智能分布式馈线方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于5G通信的智能分布式馈线方法及装置，包括至少一台开闭所综合智能终端、馈线开关和分布式FA终端，分布式FA终端安装于开闭所综合智能终端和架空线路中的配电终端，用于检测馈线开关的电信号以及分合状态信息，开闭所综合智能终端通过5G无线数据终端形成环形自协商通信通道，并通过5G通信拓扑网络与配网自动化主站连通；本发明利用5G网络具备低时延高带宽的技术特点实现配电终端之间的通信以及主站的通信，能够在线路故障发生后实现无线通信交互，自动完成故障区间的定位、隔离和转供电，既能弥补传统馈线保护存在的隔离和切除时间久的缺陷，同时也能代替基于光纤通信的差动保护，无需工程施工铺设光纤线路。

Description

基于5G通信的智能分布式馈线方法及装置
技术领域：
本发明涉及供变电领域，特别是涉及一种基于5G通信的智能分布式馈线方法及装置。
背景技术：
配电线路馈线自动化(FA)主要有集中式、就地型重合器式和智能分布式三种方式。集中式由主站通过与配电终端信息交互完成故障处理，中间环节较多，主站集中处理数据多，对通信系统依赖程度高；就地型重合器式不依赖于通信系统，但故障处理时间长，且需要变电站出线开关跳闸配合，整个处理过程需要至少两次重合，加大了对一次设备的短路冲击和损害；智能分布式无需主站干预，由终端之间相互通信完成故障处理，故障处理时间短，对通信依赖程度低，减轻主站运行压力，是配电自动化FA技术研究的重点和热点，也是配电自动化提高供电可靠性的最优手段。
目前配网线路由于光纤铺设困难、成本高等问题，智能分布式故障处理的应用实施困难，就地分布式故障处理仍然大量采用就地型重合器式，整个故障处理过程时间长的问题比较突出。5G通信技术具有海量连接、大带宽、低时延等特点，可以满足智能分布式应用需求，同时5G网络切片技术可为电网不同分区业务提供不同层次的安全隔离能力和更好的安全保障。研究5G通信技术与配电智能终端的融合，充分发挥5G通信的技术优势，在丰富配网通信方式的层面和解决智能分布式故障处理应用实施困难方面，具有重大而现实的意义。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，利用5G网络具备低时延高带宽的技术特点实现配电终端之间的通信以及主站的通信，能够在线路故障发生后实现无线通信交互，自动完成故障区间的定位、隔离和转供电，既能弥补传统馈线保护存在的隔离和切除时间久的缺陷，同时也能代替基于光纤通信的差动保护，无需工程施工铺设光纤线路的基于5G通信的智能分布式馈线方法及装置。
本发明的技术方案是：一种基于5G通信的智能分布式馈线方法，其特征是：开闭所综合智能终端对馈线线路进行实时检测，且至少两个开闭所综合智能终端通过5G无线数据终端形成环形自协商通信通道；
检测到故障信号后，依据得到的故障信息特征在环形自协商通信通道进行传递，启动分布式FA逻辑判断，依据环形自协商通信通道进行协商，找出故障区间，并依据协商内容，分布式FA终端自动适应电网运行方式进行调整；
故障区间所在的开闭所综合智能终端将故障处理过程及结果生成FA动作信息，依据5G通信拓扑网络上报配网自动化主站。
进一步的，所述对馈线线路进行实时检测的内容为采集智能分布式馈线自动化终端位置处的线路端点处的电流信号，其具体步骤为：电流采集模块实时获取电流信号，并由控制模块判断电流是否过流。
进一步的，故障区间的判断方式为：控制模块判断故障对时信号时刻本地电流采集模块获取的电流信号是否过流，同时判断故障对时信号时刻由对等通信模块获取的电流信号是否过流信号，故障位于同时过流的本地分布式馈线自动化终端与发送过流信号的分布式馈线自动化终端之间的配电线路区域内。
进一步的，出现过流时，则对等通信模块将静态拓扑模型、动态拓扑模型以及电流采集模块获取的电流信号定时分发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端，各个分布式馈线自动化终端的控制模块根据接收的静态拓扑模型和动态拓扑模型进行拓扑连接信息更新，再根据更新的拓扑连接信息将接收的静态拓扑模型、动态拓扑模型以及电流信号通过对等通信模块发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端。
进一步的，静态拓扑模型由控制模块根据配电线路拓扑连接关系生成，动态拓扑模型由控制模块根据供电电源点、供电路径、节点状态及节点联络开关生成
进一步的，未出现过流时，控制模块生成故障对时信号，并通过对等通信模块将故障对时信号分发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端进行同步对时。
进一步的，FA动作信息包括投退开关状态信号、相关馈线开关FA动作启动信号、相关馈线开关FA动作正常结束信号以及动作开关拒动或其他异常结束信号。
一种基于5G通信的智能分布式馈线装置，其特征是：包括至少一台开闭所综合智能终端、馈线开关和分布式FA终端，所述分布式FA终端安装于开闭所综合智能终端和架空线路中的配电终端，用于检测馈线开关的电信号以及分合状态信息，开闭所综合智能终端通过5G无线数据终端形成环形自协商通信通道，并通过5G通信拓扑网络与配网自动化主站连通。
进一步的，所述馈线开关具有电动机构，可实现自动控制。
进一步的，所述5G通信拓扑网络包括依次连接的5G基站、5G网络MEC边缘计算设备、APN专线、核心交换机和配电自动化主站。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用5G网络具备低时延高带宽的技术特点实现配电终端之间的通信以及主站的通信，能够在线路故障发生后实现无线通信交互，自动完成故障区间的定位、隔离和转供电，既能弥补传统馈线保护存在的隔离和切除时间久的缺陷，同时也能代替基于光纤通信的差动保护，无需工程施工铺设光纤线路。
2、本发明利用实时更新的静态拓扑模型和动态拓扑模型对安装于线路智能配电终端内的网络拓扑模型进行更新，并采用同步采样对时的方法对故障进行判别，保证了对时精度能实现准确判别配电网故障区域。
3、本发明实现配电线路故障就地处理，达到毫秒级故障隔离，秒级供电恢复；通过D200终端之间5G快速通信，相互传递故障检出信息、动作位置信息，不依赖主站控制，无需变电站出线开关跳闸，在变电站切除故障之前，就地实现多级联开闭所的联络线、母线、用户线的故障定位、隔离和供电恢复，并将处理过程及结果上报主站。
4、本发明实现与配自主站的“三遥”数据、故障处理过程及结果的加密传输。通过主站原有配置的安全接入区接入主站系统，采用内置加密芯片方式，达到国网要求的安全防护等级，实现“三遥”数据加密传输，完成智能分布式故障处理过程及结果上报。
附图说明：
图1为基于5G通信的智能分布式馈线方法的流程图。
图2为基于5G通信的智能分布式馈线装置的结构示意图。
图3为5G通信拓扑网络的结构示意图。
图4为故障验证测试表。
具体实施方式：
实施例：参见图1、图2、图3和图4。
基于5G通信的智能分布式馈线方法及装置，开闭所综合智能终端对馈线线路进行实时检测，且至少两个开闭所综合智能终端通过5G无线数据终端形成环形自协商通信通道；检测到故障信号后，依据得到的故障信息特征在环形自协商通信通道进行传递，启动分布式FA逻辑判断，依据环形自协商通信通道进行协商，找出故障区间，并依据协商内容，分布式FA终端自动适应电网运行方式进行调整；故障区间所在的开闭所综合智能终端将故障处理过程及结果生成FA动作信息，依据5G通信拓扑网络上报配网自动化主站；本发明利用5G网络具备低时延高带宽的技术特点实现配电终端之间的通信以及主站的通信，能够在线路故障发生后实现无线通信交互，自动完成故障区间的定位、隔离和转供电，既能弥补传统馈线保护存在的隔离和切除时间久的缺陷，同时也能代替基于光纤通信的差动保护，无需工程施工铺设光纤线路。
下面结合附图和实施例对本申请进行详细描述。
基于5G通信的智能分布式馈线装置，包括至少一台开闭所综合智能终端、馈线开关和分布式FA终端，分布式FA终端安装于开闭所综合智能终端和架空线路中的配电终端，用于检测馈线开关的电信号以及分合状态信息，开闭所综合智能终端通过5G无线数据终端形成环形自协商通信通道，并通过5G通信拓扑网络与配网自动化主站连通。
馈线开关具有电动机构，可实现自动控制。5G通信拓扑网络包括依次连接的5G基站、5G网络MEC边缘计算设备、APN专线、核心交换机和配电自动化主站。
开闭所综合智能终端对馈线线路进行实时检测，且至少两个开闭所综合智能终端通过5G无线数据终端形成环形自协商通信通道；
检测到故障信号后，依据得到的故障信息特征在环形自协商通信通道进行传递，启动分布式FA逻辑判断，依据环形自协商通信通道进行协商，找出故障区间，并依据协商内容，分布式FA终端自动适应电网运行方式进行调整；
故障区间所在的开闭所综合智能终端将故障处理过程及结果生成FA动作信息，依据5G通信拓扑网络上报配网自动化主站。
所述对馈线线路进行实时检测的内容为采集智能分布式馈线自动化终端位置处的线路端点处的电流信号，其具体步骤为：电流采集模块实时获取电流信号，并由控制模块判断电流是否过流。
故障区间的判断方式为：控制模块判断故障对时信号时刻本地电流采集模块获取的电流信号是否过流，同时判断故障对时信号时刻由对等通信模块获取的电流信号是否过流信号，故障位于同时过流的本地分布式馈线自动化终端与发送过流信号的分布式馈线自动化终端之间的配电线路区域内。
出现过流时，则对等通信模块将静态拓扑模型、动态拓扑模型以及电流采集模块获取的电流信号定时分发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端，各个分布式馈线自动化终端的控制模块根据接收的静态拓扑模型和动态拓扑模型进行拓扑连接信息更新，再根据更新的拓扑连接信息将接收的静态拓扑模型、动态拓扑模型以及电流信号通过对等通信模块发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端。
静态拓扑模型由控制模块根据配电线路拓扑连接关系生成，动态拓扑模型由控制模块根据供电电源点、供电路径、节点状态及节点联络开关生成
未出现过流时，控制模块生成故障对时信号，并通过对等通信模块将故障对时信号分发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端进行同步对时。
FA动作信息包括投退开关状态信号、相关馈线开关FA动作启动信号、相关馈线开关FA动作正常结束信号以及动作开关拒动或其他异常结束信号。
分别针对开闭所内联络进线开关、联络出线开关、母联分段开关、用户馈线开关进行保护功能和FA策略配置，通过逻辑配合实现各类故障的快速定位切除、隔离和非故障线路供电恢复，综合考虑通信异常情况，具体配置如下：
（1）、联络进线开关（1#8DL、2#8DL、3#8DL）功能配置；
5G纵联保护：电流定值为变电站出线定值*0.8，时间定值0.2S；
后备过流保护：电流定值为变电站出线定值*0.8，时间定值按电源方向设置为0.35S、0.2S、0.05S；
失压跳闸功能：自主协商模式下时间定值0.2S；通信故障或无通讯情况下时间定值按电源方向设置为1S、3S、5S；
（2）、联络出线开关（1#7DL、2#7DL、3#7DL）功能配置：
5G纵联保护、后备过流保护，定值与联络进线开关一致；
（3）、母联开关（1#11DL、2#11DL、3#11DL）功能配置：
单侧失压合闸功能：自主协商模式下时间定值0.2S；通信故障或无通讯情况下时间定值按电源方向设置为2S、4S、6S；
（4）、用户开关保护功能配置：
速断保护，电流定值按用户负荷5-8倍整定，时间定值统一为0S。
测试步骤如下：
第一步：验证测试条件
检查D200终端设备完整、工作正常，通信参数设置是否正确；检查5G通信设备通信情况，网络拓扑是否正确，验证终端间通信延时；检查与配自主站通信情况，确认连接正常；检查确认一次线路和设备运行方式和运行情况；检查故障电流注入设备情况。
第二步：检查三遥、装置动作信息通信情况
检查开闭所接入主站“三遥”信息正常（选取开闭所中具有级联关系的联络进线开关、联络出线开关以及备用馈线开关，按点表顺序，逐个遥测、遥信、遥控检查，先明文、后加密）；检查对应开关逻辑动作是上传主站动作信息正常（在终端模拟故障定位切除、故障隔离、非故障区域供电恢复、通信中断或异常、开关拒动执行失败、FA闭锁等动作SOE，验证通信及主站显示）。
第三步：检查终端FA参数设置正常
检查D200终端设置、定值整定（联络进线、联络出线、用户馈线开关相关定值整定和功能投退）；检查D200终端及现场远方/就地、压板投入正常。
第四步：逐项开展测试
按下表逐项开展测试，查看并记录动作前后开关状态、主站显示状态、变电站出线开关状态。记录故障启动时间、故障定位切除时间，隔离完成时间、非故障区域恢复时间，计算过程时间。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于5G通信的智能分布式馈线方法，其特征是：开闭所综合智能终端对馈线线路进行实时检测，且至少两个开闭所综合智能终端通过5G无线数据终端形成环形自协商通信通道；
检测到故障信号后，依据得到的故障信息特征在环形自协商通信通道进行传递，启动分布式FA逻辑判断，依据环形自协商通信通道进行协商，找出故障区间，并依据协商内容，分布式FA终端自动适应电网运行方式进行调整；
故障区间所在的开闭所综合智能终端将故障处理过程及结果生成FA动作信息，依据5G通信拓扑网络上报配网自动化主站。
2.根据权利要求1所述的基于5G通信的智能分布式馈线方法，其特征是：所述对馈线线路进行实时检测的内容为采集智能分布式馈线自动化终端位置处的线路端点处的电流信号，其具体步骤为：电流采集模块实时获取电流信号，并由控制模块判断电流是否过流。
3.根据权利要求1所述的基于5G通信的智能分布式馈线方法，其特征是：故障区间的判断方式为：控制模块判断故障对时信号时刻本地电流采集模块获取的电流信号是否过流，同时判断故障对时信号时刻由对等通信模块获取的电流信号是否过流信号，故障位于同时过流的本地分布式馈线自动化终端与发送过流信号的分布式馈线自动化终端之间的配电线路区域内。
4.根据权利要求3所述的基于5G通信的智能分布式馈线方法，其特征是：出现过流时，则对等通信模块将静态拓扑模型、动态拓扑模型以及电流采集模块获取的电流信号定时分发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端，各个分布式馈线自动化终端的控制模块根据接收的静态拓扑模型和动态拓扑模型进行拓扑连接信息更新，再根据更新的拓扑连接信息将接收的静态拓扑模型、动态拓扑模型以及电流信号通过对等通信模块发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端。
5.根据权利要求4所述的基于5G通信的智能分布式馈线方法，其特征是：静态拓扑模型由控制模块根据配电线路拓扑连接关系生成，动态拓扑模型由控制模块根据供电电源点、供电路径、节点状态及节点联络开关生成。
6.根据权利要求3所述的基于5G通信的智能分布式馈线方法，其特征是：未出现过流时，控制模块生成故障对时信号，并通过对等通信模块将故障对时信号分发给配电线路上的各个分布式馈线自动化终端进行同步对时。
7.根据权利要求1所述的基于5G通信的智能分布式馈线方法，其特征是：FA动作信息包括投退开关状态信号、相关馈线开关FA动作启动信号、相关馈线开关FA动作正常结束信号以及动作开关拒动或其他异常结束信号。
8.一种基于5G通信的智能分布式馈线装置，其特征是：包括至少一台开闭所综合智能终端、馈线开关和分布式FA终端，所述分布式FA终端安装于开闭所综合智能终端和架空线路中的配电终端，用于检测馈线开关的电信号以及分合状态信息，开闭所综合智能终端通过5G无线数据终端形成环形自协商通信通道，并通过5G通信拓扑网络与配网自动化主站连通。
9.根据权利要求8所述的基于5G通信的智能分布式馈线装置，其特征是：所述馈线开关具有电动机构，可实现自动控制。
10.根据权利要求8所述的基于5G通信的智能分布式馈线装置，其特征是：所述5G通信拓扑网络包括依次连接的5G基站、5G网络MEC边缘计算设备、APN专线、核心交换机和配电自动化主站。
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