[发明专利]一种快速自愈的分布智能馈线自动化系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种快速自愈的分布智能馈线自动化系统。

背景技术

配电网直接连接用户端，是保证供电质量的中心环节。在我国，在电力用户遭受停电的事件中，95%以上是配电网故障造成的（扣除发电不足的原因），另外，引起电能质量问题的主要因素也在配电网。鉴于此，智能配电网代表着未来配电网的发展方向。自愈是智能配电网的重要特征和重要建成标志。配电网自愈是指配电网自我预防、自我恢复的能力，这种能力来源于对电网重要参数的监测和有效的控制策略。智能馈线自动化是智能配电网的关键和核心，智能馈线自动化自愈控制主要指馈线发生故障后，系统自动地实现故障检测、故障定位、故障隔离和故障恢复，是智能馈线自动化的主要内容。

传统的故障定位方法主要有：矩阵法、行波法、粗糙集法、遗传算法、蚁群算法、Pe-tri网法和过热区域搜索法等。这些方法过于依赖数学工具，忽视了对故障特征本身的分析，不能从根本上解决问题。因此，要实现智能配电网的故障定位，必须充分利用智能终端的信息交互功能，充分利用各种故障信息，实现故障准确定位。

配电网供电恢复是一个多目标、多时段、多组合、多约束的非线性最优化问题。国内外学者进行了大量的研究，提出了多种方法以解决此问题，主要包括：遗传算法、禁忌搜索算法、多智能体方法、蚁群算法、人工免疫法和启发式搜索算法等。以上算法均存在计算量大和故障恢复时间长的缺点，而智能配电网的自愈功能要求尽快恢复非故障区域负荷供电，因此，上述方法均无法应用于智能配电网。另外，上述方法均未考虑负荷均衡指标，为了避免馈线长期过负荷运行并提高配电网故障再次恢复的能力，故障恢复后应使各馈线负荷均衡。

智能配电网对供电可靠性要求更高，要求故障发生后，快速实现故障定位、隔离和恢复。传统的故障定位和恢复方法均由主站根据馈线终端单元的上报信息实现。智能配电网比传统配电网复杂的多，而且要求各种设备间进行大量的信息交互，因此仅靠主站和FTU之间的信息交互，无法满足智能配电网对实时性和互动性的要求。另外，大量的分布式电源引入智能配电网，原有的单电源系统变成了多电源系统，致使原有的很多故障定位和恢复方法失效。虽然文献和对含有大量分布式电源的配电网进行了故障定位和故障恢复研究，但研究尚不深入，需进一步研究。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了作为本发明一种优选的技术方案，可以有效解决背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种快速自愈的分布智能馈线自动化系统，由主站、变电站、局域网、GPS以及若干智能配电终端，所述智能配电终端通过光纤以太网与主站相接，所述变电站通过断路器与智能配电终端相接，所述智能配电终端分别通过电流互感器和电压互感器连接于智能配电终端上，所述GPS接于智能配电终端上，所述智能配电终端具有状态监测、故障检测、故障定位、故障诊断、交互信息、控制开关动作的作用，通过检测线路是否失压、过流，以及暂稳态电流和暂稳态电压来判断故障所在，继而操作开关，隔离故障，恢复供电，每个智能配电终端之间通过局域网交互故障信息、开关拒动信息和故障恢复信息以实现故障定位、隔离和恢复。

作为本发明一种优选的技术方案，所述智能配电终端分为输入/输出层、计算层、决策层和通讯层；

所述输入/输出层实现电压、电流和电气设备状态等数据的采集和开关动作、报警的控制；

所述计算层实现电压电流有效值、有功、无功、谐波含量和零序电压电流等值的计算，以及各种故障特征的提取，并进行保护计算以实现速断保护；

所述决策层实现原始数据、中间数据和公共信息的存储，实现监控报警、后备保护、故障定位、供电恢复和故障诊断的决策，并协调智能配电终端内各模块的工作；

所述通讯层主要实现与其他智能配电终端的通信和与用户交互。

作为本发明一种优选的技术方案，所述输入/输出层由数据采集模块和执行模块组成；

所述计算层由预处理模块和保护计算模块组成；

所述决策层由数据库、协调模块、监控模块、保护模块、定位模块、供电恢复模块和故障诊断模块组成；

所述通讯层由无线通信模块组成；

所述数据采集模块采集线路或电气设备的故障信号，一方面通过保护计算模块计算处理，并通过执行模块执行，另一方面通过预处理模块处理存储与数据库，协调模块根据需求，提取数据库信息，通过监控模块、保护模块、定位模块、供电恢复模块和故障诊断模块进行操作。