CN115275925B - 智能分布式fa虚拟信息验证逻辑的方法及系统 - Google Patents

Abstract

智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法及系统，涉及紧急保护电路装置，所述方法包括：主站设计故障情况和动作逻辑，下发故障信息模拟帧，配电终端根据故障信息模拟帧确定是否发送虚拟故障信息，收到虚拟故障信息后，配电终端执行保护动作并上报，主站比对上报信息和已经设计好的动作逻辑进行判断。采用本发明提出的方法和系统，无需搭建测试环境，在真实线路上完成验证，无需在配电线路上注入电气信号，实现“非侵入”式逻辑验证，当配电网的拓扑发生变化时，本发明可以在不停电的情况下验证全网的智能分布式FA逻辑。

Description

智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法及系统

技术领域

本发明涉及紧急保护电路装置，具体为通过虚拟故障信息验证智能分布式FA动作逻辑的方法及系统。

背景技术

随着技术的进步，配电网正朝着智能化、信息化和自动化方向发展。馈线自动化(Feeder Automation，简称FA)是配网自动化系统的重要功能之一，利用具有FA功能的设备实时监视配电线路的运行状况，及时发现线路故障并对故障区域进行定位、隔离，对非故障区域恢复供电。馈线自动化建设模式可分为集中式馈线自动化和就地式馈线自动化两种模式：集中式馈线自动化通过主站与配电终端相互配合实现，就地式馈线自动化不依赖主站，通过终端相互通信、按照设定的逻辑实现。就地式馈线自动化又分重合器式、智能分布式等。

智能分布式FA通过局部区域中配电自动化终端之间的通信和逻辑配合，实现故障隔离和非故障区域恢复供电，并根据需要，将处理结果上报给配电自动化主站系统，由于其不依赖主站通信，该方式具有更高的可靠性，且实现速度更快。

电力系统在正常运行过程中，每隔半年或者一年，会需要停电检修设备，然而如果设备运行于智能分布式FA模式，停电检修的需求与高质量供电的要求产生了矛盾，同时由于智能分布式FA逻辑是关联不同地点的配电产品，想要通过切换负荷实现整个智能分布式FA拓扑中所有相关联终端停电检修是不现实的。

目前，针对智能分布式FA的功能测试主要有两种方式：1、建立测试平台，如采用RTDS实时数字仿真系统和多台终端搭建测试环境；中国专利申请CN113295952A提出了《智能分布式FA功能测试方法、系统及存储介质》，也披露了搭建测试平台，在测试平台上模拟故障、施加故障电流，进而验证智能分布式FA的动作是否合格。该方法的缺点是要搭建额外的测试平台，测试平台很难与实际的供电线路完全匹配，因此不可能检验全网的逻辑。2、在电路上输入模拟的故障电信号。中国专利CN103972986B提出了《一种智能变电站保护装置不停电传动方法》，披露了使用数字试验仪模拟输出故障电压电流使自投保护动作，同时在网络分析仪上即可获取3443自投装置动作报文的技术方案，该方法需要在供电线路上投入实际的电信号。中国专利CN113541093B提出了《一种配电终端的智能分布式馈线自动化功能测试方法》，同样需要向被测终端提供测试所需电气量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种通过虚拟故障信号来验证智能分布式FA逻辑的方法。

为实现上述目的，本发明提出了智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法，所述方法包括以下步骤：

准备步骤：

主站获取配电网中参与智能分布式FA逻辑的配电终端的拓扑网络结构；

所有参与智能分布式FA逻辑的配电终端均订阅主站下发的故障信息模拟帧；

故障设计步骤：

主站根据拓扑网络结构，设计过流故障点及对应的动作逻辑；

下发命令步骤：

主站根据设计的故障点广播下发故障信息模拟帧，拓扑网络中每个配电终端在所述故障信息模拟帧中对应一个标志位，在下发的故障信息模拟帧中，需要发送过流故障信息的配电终端对应的标志位置1，其它的标志位置0；

终端响应步骤：

配电终端收到故障信息模拟帧后，如果其对应的标志位为1，则对外发送过流goose信息，并且从发现过流故障开始逻辑动作；

验证步骤：

主站根据配电终端上传的故障定位隔离过程中的信息记录和已经设计好的动作逻辑，判断是否动作正常。

本发明验证的是参与智能分布式FA逻辑的配电终端对过流故障的处理逻辑，不涉及配电终端的其它功能。

本发明还提出了智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的系统，包括主站和配电终端，主站和配电终端增加测试模块，实现通过虚拟故障信号来验证智能分布式FA逻辑的方法的步骤。

本发明的方法首先确定通讯正常、可以参与验证的配电终端，然后根据拓扑网络结构，设计过流故障点及对应的动作逻辑，指定的配电终端发送过流goose信息，配电网中的配电终端收到过流goose信息后，自动完成设计要求的动作并将动作上传，主站根据收到的上传信息判断动作逻辑。实现验证。

有益效果：1、无需搭建测试环境，在真实线路上完成验证，2、无需增加硬件成本，在主站和配电终端中增加测试程序即可实现，3、无需在配电线路上注入电气信号，使用虚拟的故障信号引发配电终端动作，实现“非侵入”式逻辑验证，4、本发明解决了新建站智能分布式FA在测试过程中，由于地点距离很远，不方便加模拟量测试、测试周期长的难题，5、当配电网的拓扑发生变化时，本发明可以在不停电的情况下验证全网的智能分布式FA逻辑。

附图说明

图1为配电网拓扑网络结构实施例示意图。

图中，FTU1-FTU6为配电终端。

具体实施方式

智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法，包括以下步骤：

准备步骤：

主站获取配电网中参与智能分布式FA逻辑的配电终端的拓扑网络结构；本实施例中，配电网拓扑网络结构如图1所示。

所有参与智能分布式FA逻辑的配电终端均订阅主站下发的故障信息模拟帧。

故障设计步骤：

主站根据拓扑网络结构，设计过流故障点及对应的动作逻辑。

本实施例中，假设图1中FTU2与FTU3之间发生了短路故障。

图1中，FTU4处于两个电源点A、B的联络节点位置，起到联络开关作用。

线路正常运行时，FTU1、FTU2、FTU3、FTU4、FTU5、FTU6均运行于智能分布式FA模式，若在图1中故障标识处发生故障，FTU1与FTU2对外报故障帧，根据智能分布式FA的保护逻辑，FTU2综合信息后发现只有一侧有故障，另一侧没有故障，控制开关跳闸，FTU3收到FTU2发来的故障信息，发现只有一侧有故障，另一侧没有故障，所以跳开开关，FTU2、FTU3跳开关，隔离故障后发送隔离成功消息，联络开关收到FTU2与FTU3发来的隔离成功消息后，控制开关合闸，恢复FTU3与FTU4之间的非故障区域供电。

下发命令步骤：

主站根据设计的故障点广播下发故障信息模拟帧，拓扑网络中每个配电终端在所述故障信息模拟帧中对应一个标志位，在下发的故障信息模拟帧中，需要发送过流故障信息的配电终端对应的标志位置1，其它的标志位置0。

本实施例在故障设计步骤中，FTU2与FTU3之间发生了短路故障，正常逻辑下，FTU1与FTU2会对外发送过流goose信息，因此，在广播下发的故障信息模拟帧中，FTU1和FTU2对应的标志位置1，其它的标志位置0。

终端响应步骤：

配电终端收到故障信息模拟帧后，如果其对应的标志位为1，则对外发送过流goose信息，并且从发现过流故障开始逻辑动作。

配电终端不是真正检测到了过流故障，只是响应主站的命令，虚拟故障，发送过流goose信息。

本实施例中，FTU1与FTU2判断其对应的标志位为1，对外发送过流goose信息，其它配电终端没有发送动作。

验证步骤：

主站根据配电终端上传的故障定位隔离过程中的信息记录和已经设计好的动作逻辑，判断是否动作正常。

当所有配电终端收到goose过流信息后，如果最终的动作过程是：FTU2、FTU3跳开关，隔离故障后发送隔离成功消息，联络开关收到FTU2与FTU3发来的隔离成功消息后，控制开关合闸，恢复FTU3与FTU4之间的非故障区域供电，则逻辑验证正确，否则，如果是其它动作过程，逻辑验证错误。

以上实施例，默认各配电终端通信正常。

电力系统在智能分布式FA运行过程中，如果发生光纤断线，交换机故障等整条线路的通讯故障时，由于智能分布式FA是基于通讯的保护，在出现通讯故障后，不能收到上下游设备的工作状态消息。当出现过流故障时，由于判断不了临近设备的故障状态，通常是闭锁FA，开关在任何情况下都不会动作。同样，高延时也会造成设备动作迟缓。

如果出现上述情况，需要判断配电终端的状态，根据状态进行故障设计。

本实施例增加了测试步骤，实现对配电终端的通信状态的测试。

首先，在准备步骤中，所有参与智能分布式FA逻辑的配电终端还订阅主站下发的通讯状态命令帧。

测试步骤如下：

主站广播下发通讯状态命令帧；

收到通讯状态命令帧的配电终端回应通讯状态确认帧；

主站根据收到的通讯状态确认帧，判断并记录拓扑网络中配电终端的状态，所述状态分为正常在线、掉线、高延时。

正常在线是指在规定的时间内（如50毫秒）内，主站收到配电终端的通讯状态确认帧；掉线是指在超过时限（如1秒），主站没有收到配电终端的通讯状态确认帧；高延时是指超过了规定时间，但没有超过时限，主站收到配电终端的通讯状态确认帧。

验证通信正常情况下配电终端的逻辑动作，设计过流故障点及对应的动作逻辑时，避开掉线及高时延的配电终端，即掉线及高时延的配电终端不参与保护，没有动作。

如果在规划逻辑动作时包含了配电终端掉线的情况，则在故障设计步骤中，根据掉线的配电终端，设计相应的故障。

如果故障发生在图1标识故障处，FTU2由于通讯故障不能对外发送故障信息，FTU1对外发出故障信息，由于FTU2通信故障，FTU1收取FTU2侧距FTU2最近的FTU3的信息，FTU1发现只有自身故障另一侧没有故障，判定故障在自己相邻位置，跳闸，FTU3由于FTU2通讯故障，则收取FTU2侧距FTU2最近的FTU1的信息，由于一侧故障一侧没有故障，跳闸，FTU2由于馈线自动化分段模式两侧失压分闸。FTU4收到故障隔离成功消息后合闸，恢复FTU3与FTU4之间的非故障区域供电。

当FTU2掉线时，可以设计上述故障，通过其它配电终端的返回信息，验证逻辑动作。

为了主动验证配电终端掉线的情况，本发明还提出了以下技术方案。

在准备步骤中，所有参与智能分布式FA逻辑的配电终端还订阅主站下发的通讯禁止命令帧和通讯恢复命令帧。

拓扑网络中每个配电终端在所述通讯禁止命令帧中对应一个标志位，在下发的通讯禁止命令帧中，需要禁止通信的配电终端对应的标志位置1，其它的标志位置0。

配电终端收到主站发送的通讯禁止命令帧后，如果其对应的标志位为1，则保持通讯静默，忽略其后收到其他配电终端发送的过流goose信息，并且停止对外发送，模拟通讯掉线状态。

在这种设置下，可以针对模拟掉线的配电终端设计故障类型，验证逻辑动作。

验证完成后，主站发送通讯恢复命令帧，配电终端收到主站发送的通讯恢复命令帧后，恢复正常通讯。

上述实施例只虚拟了一个故障情况，在实际应用中，可以同时虚拟多个故障情况，一个故障信息模拟帧中，多个标志位置1，收到故障信息模拟帧后，多个配电终端向外发送过流goose信息，同时验证多种逻辑动作，提高效率。

为了防止外进入侵，上述过程中，所有发送的信息均经加密传输。

本发明还提出了智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的系统的实施例，包括主站和配电终端，主站和配电终端增加测试模块，实现通过虚拟故障信号来验证智能分布式FA逻辑的方法的步骤。

主站通过通讯线路与配电终端建立通讯连接，通讯线路可以是光纤、HPLC、5G通信等方式。

本发明提出的方法，不仅可以用于验证确定的逻辑动作，还可以只设计故障点，发送故障信息模拟帧后，根据配电终端上报的信息，查看执行的动作，并分析逻辑动作是否合理。

Claims (6)

1.智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

准备步骤：

主站获取配电网中参与智能分布式FA逻辑的配电终端的拓扑网络结构；

所有参与智能分布式FA逻辑的配电终端均订阅主站下发的故障信息模拟帧；

所有参与智能分布式FA逻辑的配电终端还订阅主站下发的通讯状态命令帧；

测试步骤：

主站广播下发通讯状态命令帧；

收到通讯状态命令帧的配电终端回应通讯状态确认帧；

主站根据收到的通讯状态确认帧，判断并记录拓扑网络中配电终端的状态，所述状态分为正常在线、掉线、高延时；

故障设计步骤：

主站根据拓扑网络结构，设计过流故障点及对应的动作逻辑；

下发命令步骤：

主站根据设计的故障点广播下发故障信息模拟帧，拓扑网络中每个配电终端在所述故障信息模拟帧中对应一个标志位，在下发的故障信息模拟帧中，需要发送过流故障信息的配电终端对应的标志位置1，其它的标志位置0；

终端响应步骤：

配电终端收到故障信息模拟帧后，如果其对应的标志位为1，则对外发送过流goose信息，并且从发现过流故障开始逻辑动作；

验证步骤：

主站根据配电终端上传的故障定位隔离过程中的信息记录和已经设计好的动作逻辑，判断是否动作正常；

故障设计步骤中，设计过流故障点及对应的动作逻辑时，避开掉线及高时延的配电终端。

2.根据权利要求1所述的智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法，其特征在于，故障设计步骤中，针对掉线的配电终端，设计过流故障点及对应的动作逻辑。

3.根据权利要求1所述的智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法，其特征在于，下发命令步骤中，一个故障信息模拟帧中，多个标志位置1。

4.根据权利要求1所述的智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法，其特征在于，在准备步骤中，所有参与智能分布式FA逻辑的配电终端还订阅主站下发的通讯禁止命令帧和通讯恢复命令帧；

拓扑网络中每个配电终端在所述通讯禁止命令帧中对应一个标志位，在下发的通讯禁止命令帧中，需要禁止通信的配电终端对应的标志位置1，其它的标志位置0；

配电终端收到主站发送的通讯禁止命令帧后，如果其对应的标志位为1，则忽略其后收到其他配电终端发送的过流goose信息，并且停止对外发送；

配电终端收到主站发送的通讯恢复命令帧后，恢复正常通讯。

5.根据权利要求1-4任一所述的智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的方法，其特征在于，所有发送的信息均经加密传输。

6.智能分布式FA虚拟信息验证逻辑的系统，包括主站和配电终端，其特征在于，主站和配电终端增加测试模块，实现上述权利要求1至5任一所述方法的步骤。

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