CN114243658A - 一种应用5g网络切片通信技术的馈线自动化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用5G网络切片通信技术实现馈线自动化处理的方法，其方法步骤为：在故障发生时采用“智能分布式+继电保护”模式处理故障；判断故障发生X秒后故障是否处理处理完成，若是，则主站通知运维人员，采用“电压‑时间型+继电保护”模式处理故障；Y秒后判断故障是否处理完成，主站通知运维人员，采用“主站集中型+继电保护”处理故障，将结果通知线路运维人员。本发明有益效果：本发明将继电保护的快速隔离故障的优势和智能分布式、电压—时间型、主站集中型三种模式的故障隔离和非故障区域供电的功能结合起来，能快速减小故障电流带来的影响，快速、稳定、精确的隔离故障、恢复非故障区域供电，提高供电可靠性，优化用户体验。

Description

一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法
技术领域
本发明涉及电网技术领域,尤其是一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法。
背景技术
近年随着我国科技和经济的快速发展，电网建设也进入了快速发展期。电网从覆盖率低、联通性低、电压低的零星孤网，已经发展成为世界上覆盖范围最广、能源资源配置能力最为强大、并网新能源装机规模最大、高压输电线路最多的电网；从安全运行水平低的电网，发展成为世界安全运行水平最高的电网之一，电力供应进入高可靠性水平阶段。
配电网作为电网和用户的连接环节，与用户直接相接，对电力系统整体性能和用户用电体验直接相关。目前配电网建设的重要目标是提高供电可靠性，而馈线自动化是提高配电网供电可靠性的重要技术手段。当前，馈线自动化技术主要采用就地型和集中型两种模式，就地型馈线自动化是通过终端相互通信、时序或逻辑配合，定位并隔离出故障区段，恢复非故障区段供电的FA处理模式，现有技术中就地型产品采用电压-时间型方式或者智能分布式，而这两种独立配置方式各有优缺点，电压-时间型隔离故障及恢复非故障区域用电所用时间较长，适用于对供电可靠性要求不高的城乡结合部线路，智能分布式对网络通信要求较高，一般需要光纤以太网来达到设备之间的快速通信效果。集中型主要是配电自动化主站依靠配电终端采集到的故障信息，定位故障区间、隔离故障、恢复非故障区域供电的模式，对网络延时要求高，一般使用光纤以太网达到设备和主站之间的快速通信效果。
智能分布式和集中型对通信要求过高，需要光纤支持，但是光纤敷设、维护成本高，尤其在城区内敷设光纤成本非常高，且难以解决配电网点无光纤覆盖的保护配置问题，不适合大规模推广。电压-时间型在故障处理过程中用时过多，且会造成非故障区域的多次停电，对用户体验不友好。
目前，就地型馈线自动化在一定程度上减少了故障隔离时间和故障停电区域，但是会引起变电站出线开关跳闸和线路短时停电，不但给系统带来大电流冲击，而且还给客户带来不好的用户体验。
因此，对于上述问题有必要提出一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供了一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法，以解决上述问题。
一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法，其方法步骤为：
步骤一：在故障发生时采用“智能分布式+继电保护”模式处理故障；
步骤二：判断故障发生X秒后故障是否处理处理完成，若是，则主站通知运维人员，若否，则采用“电压-时间型+继电保护”模式处理故障；
步骤三：Y秒后判断故障是否处理完成，若是，则主站通知运维人员，若否，则采用“主站集中型+继电保护”处理故障，并将结果通知线路运维人员。
其中步骤一具体为在线路发生故障之后，终端所配置的继电保护动作，线路终端检测到线路故障信息，继电保护动作之后，终端故障信息发送给拓扑相邻的终端，相邻终端根据自身检测到的信息，并结合接收到相邻终端的发出的信息，进行故障区域定位，并将故障隔离；在故障隔离完成之后，终端根据故障定位结果和自身的分合位信息进行非故障区域供电恢复；如果线路具有联络开关，则位于故障区域的终端在故障隔离完成之后向联络开关发送故障已隔离的信息，联络开关在接收到信息之后，合闸转供。
其中步骤二的进一步步骤为：
如果在故障发生X之后，故障还没有被隔离或者非故障区域还没有恢复供电，则自动转入到“电压-时间型+继电保护”馈线自动化的模式，“电压-时间型+继电保护”馈线自动化是通过“电压-时间型馈线自动化”的“来电延时合闸、失压分闸”的动作逻辑加“继电保护的电流保护”，来实现减小故障第一次跳闸时的停电面积，并隔离故障和恢复非故障区域供电的目的。
其中步骤三进一步过程为：如果在故障发生Y之后，故障还没有被隔离或者非故障区域还没有恢复供电，则自动转入到“主站集中型+继电保护”馈线自动化的模式，主站集中型就是通过馈线终端将检测到的线路上关于故障的信息上传给主站，主站通过拓扑研判故障区域，并隔离故障，恢复非故障区域供电的模式。
其中X为0-1，其中Y大于或等于60。
与现有技术相比，本发明有益效果：本发明将继电保护的快速隔离故障的优势和智能分布式、电压—时间型、主站集中型三种模式的故障隔离和非故障区域供电的功能结合起来，能快速减小故障电流带来的影响，也能快速、稳定、精确的隔离故障、恢复非故障区域的供电，提高了供电可靠性，优化了用户体验。
附图说明
图1是本发明的应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法流程图；
图2至5是本发明的无级差的继电保护+智能分布式馈线自动化保护工作状态示意图；
图6至图9是本发明的有级差的继电保护+智能分布式馈线自动化保护工作状态示意图；
图10至图13是本发明的馈线开关有级差配合步骤示意图；
图14至图20是本发明的馈线开关无级差配合步骤示意图；
图21至图23是本发明的无级差的继电保护+主站集中式保护工作状态示意图；
图24至图26是本发明的有级差的继电保护+主站集中式保护工作状态示意图。
具体实施方式
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。
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1并结合图2至图26所示，应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法，馈线终端具备终端与终端之间通信的能力；在故障发生0～1s以内采用“智能分布式+继电保护”模式处理故障；如果在故障发生1s～60s以内故障还没隔离，则采用“电压-时间型+继电保护”模式处理故障；60s以上，如果故障还存在，则采用“主站集中型+继电保护”处理故障，并将结果通知线路运维人员。
第一步：在故障发生0～1s以内，采用“智能分布式+继电保护”模式处理故障；
在线路发生故障之后，终端所配置的继电保护动作，线路终端检测到线路故障信息，继电保护动作之后，终端故障信息发送给拓扑相邻的终端，相邻终端根据自身检测到的信息，并结合接收到相邻终端的发出的信息，进行故障区域定位，并将故障隔离；在故障隔离完成之后，终端根据故障定位结果和自身的分合位信息进行非故障区域供电恢复；如果线路具有联络开关，则位于故障区域的终端在故障隔离完成之后向联络开关发送故障已隔离的信息，联络开关在接收到信息之后，合闸转供。
1、无级差的继电保护+智能分布式馈线自动化保护
(1)在正常投运的线路上如下图2-5所示，发生了故障，故障位于分段开关D02和D03之间的区段上。
(2)位于故障点上游的开关检测到故障，保护分闸，位于故障点后端的开关检测到线路失压，联络开关检测到单侧失压，各个开关对应的终端开始和相邻的终端信息交互。
(3)在终端信息交互之后，终端根据故障定位的方法定位故障在D02之后，D03、F01之前的区段上；D02闭锁于分位，D03、F01分闸动作，并闭锁于分位。
(4)在出线开关重合闸后，D01检测到进线侧有压，且自身不在故障区域，合闸，D02在D01合闸之后检测到进线侧有压，但是D02位于故障区域，闭锁于分位；D03在分闸且闭锁于分位后，向联络开关LSW1发送故障已经隔离的消息，LSW1经延时后合闸，联络转供成功。
有级差的继电保护+智能分布式馈线自动化保护
(1)在正常投运的线路上如下图6-9所示，发生了故障，故障位于分段开关D02和D03之间的区段上；
(2)位于故障点上游离故障点最近的开关检测到故障，保护分闸，位于故障点后端的开关检测到线路失压，联络开关检测到单侧失压，各个开关对应的终端开始和相邻的终端信息交互；
(3)在终端信息交互之后，终端根据故障定位的方法定位故障在D02之后，D03、F01之前的区段上，D02闭锁于分位，D03、F01分闸动作，并闭锁于分位。
(4)在出线开关重合闸后，D01检测到进线侧有压，且自身不在故障区域，合闸，D02在D01合闸之后检测到进线侧有压，但是D02位于故障区域，闭锁于分位；D03在分闸且闭锁于分位后，向联络开关LSW1发送故障已经隔离的消息，LSW1经延时后合闸，联络转供成功。
第二步：在1s～60s以内采用“电压-时间型+继电保护”馈线自动化处理故障；
如果在故障发生1s之后，故障还没有被隔离或者非故障区域还没有恢复供电，则自动转入到“电压-时间型+继电保护”馈线自动化的模式，“电压-时间型+继电保护”馈线自动化是通过“电压-时间型馈线自动化”的“来电延时合闸、失压分闸”的动作逻辑加“继电保护的电流保护”，来实现减小故障第一次跳闸时的停电面积，并隔离故障和恢复非故障区域供电的目的。
进行到此步骤时，故障已经发生了1s，此时线路上的终端的继电保护已经动作。
其具体步骤如下所示：
1、馈线开关有级差配合；
若馈线上的开关保护定值可以实现级差配合，则故障发生后线路不会存在越级跳闸的情况，“电压-时间型+继电保护”馈线自动化方案执行如图10-13所示。
CB为带时限保护和重合闸功能的10kV馈线出线断路器，FS1～FS5/LSW1、LSW2：分段、分支开关/联络开关：均为断路器。
因为存在级差，馈线开关FS2开关感受到短路故障已经跳闸。
(1)馈线开关FS3无压分闸。同时联络开关LSW1因为单侧无压开始启动延迟合闸负荷转供。
(2)馈线开关FS2一侧有压X时间后重合。
(3)因为是永久故障，合闸之后启动后加速故障跳闸，且馈线开关FS2正向闭锁，馈线开关FS3感受短时来电反向闭锁。
(4)LSW1合闸延迟后合闸，馈线开关FS3因为反向闭锁不会合闸。
2、馈线开关无级差配合，如图14-图20所示；
如果变电站保护无延时、且定值不可设置、CB保护范围较长时，保护无级差配合，因为不存在级差，馈线开关FS2、FS1和CB开关感受到短路故障已经跳闸。
(1)馈线开关FS3、FS4、FS5的开关无压分闸。LSW1，LSW2因为感受单侧无压开始启动延迟合闸。
(2)CB在X时间后第一次重合闸。
(3)馈线开关FS1一侧有压且有故障记忆，启动短延迟，X时间到后开关FS1合闸。
(4)馈线开关FS2一侧有压且有故障记忆，启动短延迟，X时间后开关FS2合闸。馈线开关FS4一侧有压，无故障记忆，启动长延迟(等待故障线路隔离完成)。
(5)因为是永久故障，馈线开关FS2合闸之后启动后加速故障跳闸，并正向闭锁合闸，馈线开关FS3因为感受短时来电反向闭锁。CB、馈线开关FS1感受故障再次跳闸。
(6)CB第二次重合，馈线开关FS4、FS5依次延迟重合。
(7)LSW2感受双侧有压，放弃合闸。LSW1合闸延迟到后合闸进行负荷转供。
第三步：在60s之后以内采用传统FA就地控制模式处理故障
如果在故障发生60s之后，故障还没有被隔离或者非故障区域还没有恢复供电，则自动转入到“主站集中型+继电保护”馈线自动化的模式，主站集中型就是通过馈线终端将检测到的线路上关于故障的信息上传给主站，主站通过拓扑研判故障区域，并隔离故障，恢复非故障区域供电的模式。
进行到此步时，由于此时故障已经发生60s，所以线路上检测到故障的终端已经由继电保护分闸了，且出线开关也已经重合闸，只需要主站精确定位故障区域，并控制馈线上的终端来实现非故障区域供电。
其步骤如下所示：
1、无级差的继电保护+主站集中式保护，如图21-23所示：
(1)终端将故障相关的信息上传给主站；
(2)主站研判定位故障区域，并将位于故障两侧的开关遥控分闸，隔离故障；
(3)主站接收到遥控成功的信息后，遥控联络开关和故障上游非故障区域分闸的开关合闸，恢复非故障区域的供电。
2、有级差的继电保护+主站集中式保护，如图24-图26所示：
(1)终端将故障相关的信息上传给主站；
(2)主站研判定位故障区域，并将位于故障两侧的开关遥控分闸，隔离故障；
(3)主站接收到遥控成功的信息后，遥控联络开关合闸，恢复非故障区域的供电。
将5G通信作为保护信息传输通道，满足了终端与终端、终端与主站之间实时通信的要求；基于终端与终端、终端与主站之间5G无线通信，实现配电网馈线自动化的方法，进行快速故障研判和非故障区域自愈策略，提升了配电网保护的选择性、快速性、可靠性和灵敏性，增强故障定位精准度，缩短故障后供电恢复时间，优化了用户体验，填补目前市场上的空缺。
(1)配电线路永久故障时，变电站出线开关须完成二次重合才能恢复供电，即非故障区域会感受到两次短时停电；
(2)隔离故障，完全恢复非故障区域供电的时间较传统馈线自动化方案减少，优化用户用电体验；
(3)解决含有分布式电源、储能的多电源配电网的短路故障保护处理问题，实现准确的事故隔离，避免故障隔离错误；
(4)实现事故恢复供电的联络开关自投恢复供电，对于运维检修的人工操作停电，实现联络开关不自投，采取技术措施，解决安全隐患；
(5)研究单相接地、断线故障处理的边缘计算技术，为单相接地故障处理的智能化打下基础，提升单相接地故障处理的准确性、可靠性、实用化。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法，其特征在于：其方法步骤为：
步骤一：在故障发生时采用“智能分布式+继电保护”模式处理故障；
步骤二：判断故障发生X秒后故障是否处理处理完成，若是，则主站通知运维人员，若否，则采用“电压-时间型+继电保护”模式处理故障；
步骤三：Y秒后判断故障是否处理完成，若是，则主站通知运维人员，若否，则采用“主站集中型+继电保护”处理故障，并将结果通知线路运维人员。
2.如权利要求1所述的一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法，其特征在于：其中步骤一进一步的过程为在线路发生故障之后，终端所配置的继电保护动作，线路终端检测到线路故障信息，继电保护动作之后，终端故障信息发送给拓扑相邻的终端，相邻终端根据自身检测到的信息，并结合接收到相邻终端的发出的信息，进行故障区域定位，并将故障隔离；在故障隔离完成之后，终端根据故障定位结果和自身的分合位信息进行非故障区域供电恢复；如果线路具有联络开关，则位于故障区域的终端在故障隔离完成之后向联络开关发送故障已隔离的信息，联络开关在接收到信息之后，合闸转供。
3.如权利要求1所述的一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法，其特征在于：其中步骤二的进一步过程为：如在故障发生X之后，故障没有被隔离或者非故障区域还没有恢复供电，则自动转入到“电压-时间型+继电保护”馈线自动化的模式，“电压-时间型+继电保护”馈线自动化是通过“电压-时间型馈线自动化”的“来电延时合闸、失压分闸”的动作逻辑加“继电保护的电流保护”，来实现减小故障第一次跳闸时的停电面积，并隔离故障和恢复非故障区域供电的目的。
4.如权利要求1所述的一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法，其特征在于：其中步骤三进一步过程为：如果在故障发生Y之后，故障还没有被隔离或者非故障区域还没有恢复供电，则自动转入到“主站集中型+继电保护”馈线自动化的模式，主站集中型就是通过馈线终端将检测到的线路上关于故障的信息上传给主站，主站通过拓扑研判故障区域，并隔离故障，恢复非故障区域供电的模式。
5.如权利要求1所述的一种应用5G网络切片通信技术的馈线自动化处理方法，其特征在于：其中X为0-1，其中Y大于或等于60。
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