一种智能配电网信息物理融合保护系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种智能配电网信息物理融合保护系统及方法，该系统包括智能配电网物理信息采集层、计算机网络传输层、数据分析层和保护设备执行层；智能配电网物理信息采集层用于采集配电网电力数据；计算机网络传输层用于利用计算机网络将采集到的配电网数据状态信息传输到数据分析层；数据分析层用于利用采集到的配电网数据状态信息检测配电网是否发生异常或故障，一旦检测出来故障，继续进行故障定位，并发出故障隔离命令给保护设备执行层的保护设备；保护设备执行层用于接收分析层的故障隔离命令，控制隔离设备，隔离故障节点，并尽快恢复正常配电作业。本发明专利技术能够快速且准确地分析配电网故障并给出处理方案，实现供电作业的快速恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种智能配电网信息物理融合保护系统及方法
本申请涉及配电网
，尤其涉及一种智能配电网信息物理融合保护系统及方法。
技术介绍
电力供应包括发电、输电、配电等一系列过程，其中配电是其中较为重要的环节，主要任务是将电力能源按照用户需求分配给用户。随着科学技术的发展，配电这一环节也逐渐向着智能化、自动化方向发展。这样在提高配电作业效率和质量的同时，也使得配电系统更紧密、更深层次地结合在一起，这就导致一旦其中一个节点出现故障问题，整个配电系统都会面临瘫痪，因此配电系统中都会配有相应的控制保护设备，一旦发生故障或异常工况时，可以以最快的速度找出故障并排除。然而，当前的保护系统发展较为滞后，无法完全跟上智能配电网故障蔓延的速度，因此如何快速且准确地分析智能配电网故障，并进行隔离和恢复成为当下研究的重点。关于配电网故障的研究在很多文献中都进行相关分析和探讨，比如现有技术中的一种含DG配电网分层分区协同故障新解决方案，通过在线路不同位置安装带电子绝缘电阻测试仪和重合闸装置的开关设备，实现故障点的自动定位，并以此排除故障，保证其余配电线路正常作业。比如另一现有技术中的一种基于地理信息系统的配电网分析平台，通过节点与设备、电路之间的连接关系搜索异常区段，最后利用反向搜索法进行精准进行配电网故障定位。该方法不仅能准确地定位故障与继电保护的距离，而且能在配电网径向布置中准确地定位线路。基于上述研究，开发一种配电网保护系统，该系统能够集故障判断、故障定位、故障处理为一体，提高彼此之间的交互效率，在发生故障和异常后，能够以最快速度做出反应，隔离故障，保证非故障区域配电作业能够正常运行，降低故障损失率，是目前需要解决的主要问题。
技术实现思路
本申请提供了一种集故障判断、故障定位、故障处理为一体的智能配电网信息物理融合保护系统及方法。本申请采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种基于计算机网络的智能配电网信息物理融合保护系统，包括智能配电网物理信息采集层、计算机网络传输层、数据分析层和保护设备执行层；所述智能配电网物理信息采集层用于采集配电网电力数据；所述计算机网络传输层用于利用计算机网络将采集到的配电网数据状态信息传输到数据分析层，所述计算机网络传输层是智能配电网物理信息采集层与数据分析层连接的纽带；所述数据分析层用于利用采集到的配电网数据状态信息检测配电网是否发生异常或故障，一旦检测出来故障，继续进行故障定位，并发出故障隔离命令给保护设备执行层的保护设备；所述保护设备执行层用于接收分析层的故障隔离命令，控制隔离设备，隔离故障节点，并尽快恢复正常配电作业。进一步地，所述智能配电网物理信息采集层包括多个电流互感器，用来检测配电网电力电流量。进一步地，所述计算机网络传输层包括中继器、网卡、交换机、调制解调器和路由器；所述中继器用于负责信号的复制、调整和放大功能，消除信号死角；所述网卡用于将计算机连接到计算机网络当中的关联设备；所述交换机用于通过报文交换接收和转发数据到目标设备；所述调制解调器用于负责信号转换；所述路由器用于接收调制解调器发来的电信号，再把信号发射出去。进一步地，所述数据分析层包括DSP芯片，所述DSP芯片用于接收所述路由器的电信号，并进行故障处理、故障定位和故障判断。进一步地，所述保护设备执行层为保护非故障配电网部分，自动将故障设备从配电系统中切除的设备；所述保护设备执行层包括控制单元、短路器本体、取能单元和信号处理单元。本专利技术还提供了一种基于计算机网络的智能配电网信息物理融合保护方法，包括以下步骤：智能配电网物理信息采集层采集配电网电力数据；计算机网络传输层利用计算机网络将采集到的配电网数据状态信息传输到数据分析层；数据分析层利用采集到的配电网数据状态信息检测配电网是否发生异常或故障，一旦检测出来故障，继续进行故障定位，并发出故障隔离命令给保护设备执行层的保护设备；保护设备执行层接收分析层的故障隔离命令，控制隔离设备，隔离故障节点，并尽快恢复正常配电作业。进一步地，检测配电网是否发生异常或故障，包括：确定配电网电流信号样本；将配电网电流信号分为测试样本和训练样本；训练样本训练神经网络，测试样本得出测试结果，所述测试结果为阈值θk；判断传输层单元输出是否大于阈值θk，若输出值大于θk，则认为存在故障，否则认为无故障，判定函数如下：其中，θk为阈值；yk为传输层输出结果；若存在故障，则对比不同故障特征，确定具体发生何种故障。进一步地，一旦检测出来故障，继续进行故障定位，并发出故障隔离命令给保护设备执行层的保护设备，包括：调用区域划分子程序进行配电网区域划分；抗元输入、编码；初始种群产生，设置t＝0，t为迭代次数；抗体适成度计算；抗体多样性计算；判断是否结束操作，若结束，继续进行步骤7；否则，作为父代种群进行免疫操作，并配合记忆库，完成更新种群操作；将免疫算法计算出来的抗体的适应度值作为蚁群算法的输入；蚁群算法初始化；按照各路径信息素的浓度，选择故障或非故障路径；根据选择结果，结合馈线终端的实际上传信息和期望状态求取评价函数，保留最优结果；计算信息素挥发系数，并计算各支路信息素增量；产生父代种群；执行免疫操作，生成新的种群；并且更新信息素；判断是否满足迭代终止条件，若满足，输出故障区段，否则，进入下一轮迭代，重新进行运算。进一步地保护设备执行层接收分析层的故障隔离命令，控制隔离设备，隔离故障节点，并尽快恢复正常配电作业，包括：获取网络参数及故障线路的故障数据信息；根据所述网络参数及故障线路的故障数据信息对网络进行简化，生成配电网拓扑；根据配电网拓扑查找失电区是否有分布式电源，即DG，若没有DG，则进行隔离故障处理；若有DG，则进行DG孤岛划分；利用获取的网络参数及故障线路的故障数据信息进行二进制混合算法求出供电恢复方案，恢复送电。采用本申请的技术方案的有益效果如下：本申请的一种智能配电网信息物理融合保护系统及方法，系统首先选取智能配电网物理信息采集层，采集配电网上的电流信息；然后通过计算机网络传输组件将信息传输到数据分析层当中并进行处理与分析，实现故障判断、故障定位；最后由保护设备执行层根据判断和定位结果，给出故障处理方案，控制隔离保护设备将故障部分从配电系统中切除，保护非故障区域不受影响。结果表明：所设计系统应用下，配电网故障判断、故障定位以及故障处理等系统模块给出的结果与设定结果一致，且完成时间在10s之内，由此说明本系统能够快速且准确地分析配电网故障并给出处理方案，实现供电作业的快速恢复。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能配电网信息物理融合保护系统，其特征在于，包括智能配电网物理信息采集层、计算机网络传输层、数据分析层和保护设备执行层；/n所述智能配电网物理信息采集层用于采集配电网电力数据；/n所述计算机网络传输层用于利用计算机网络将采集到的配电网数据状态信息传输到数据分析层，所述计算机网络传输层是智能配电网物理信息采集层与数据分析层连接的纽带；/n所述数据分析层用于利用采集到的配电网数据状态信息检测配电网是否发生异常或故障，一旦检测出来故障，继续进行故障定位，并发出故障隔离命令给保护设备执行层的保护设备；/n所述保护设备执行层用于接收分析层的故障隔离命令，控制隔离设备，隔离故障节点，并尽快恢复正常配电作业。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能配电网信息物理融合保护系统，其特征在于，包括智能配电网物理信息采集层、计算机网络传输层、数据分析层和保护设备执行层；
所述智能配电网物理信息采集层用于采集配电网电力数据；
所述计算机网络传输层用于利用计算机网络将采集到的配电网数据状态信息传输到数据分析层，所述计算机网络传输层是智能配电网物理信息采集层与数据分析层连接的纽带；
所述数据分析层用于利用采集到的配电网数据状态信息检测配电网是否发生异常或故障，一旦检测出来故障，继续进行故障定位，并发出故障隔离命令给保护设备执行层的保护设备；
所述保护设备执行层用于接收分析层的故障隔离命令，控制隔离设备，隔离故障节点，并尽快恢复正常配电作业。


2.根据权利要求1所述的智能配电网信息物理融合保护系统，其特征在于，所述智能配电网物理信息采集层包括多个电流互感器，用来检测配电网电力电流量。


3.根据权利要求1所述的智能配电网信息物理融合保护系统，其特征在于，所述计算机网络传输层包括中继器、网卡、交换机、调制解调器和路由器；
所述中继器用于负责信号的复制、调整和放大功能，消除信号死角；
所述网卡用于将计算机连接到计算机网络当中的关联设备；
所述交换机用于通过报文交换接收和转发数据到目标设备；
所述调制解调器用于负责信号转换；
所述路由器用于接收调制解调器发来的电信号，再把信号发射出去。


4.根据权利要求3所述的智能配电网信息物理融合保护系统，其特征在于，所述数据分析层包括DSP芯片，所述DSP芯片用于接收所述路由器的电信号，并进行故障处理、故障定位和故障判断。


5.根据权利要求1所述的智能配电网信息物理融合保护系统，其特征在于，所述保护设备执行层为保护非故障配电网部分，自动将故障设备从配电系统中切除的设备；
所述保护设备执行层包括控制单元、断路器本体、取能单元和信号处理单元。


6.一种基于计算机网络的智能配电网信息物理融合保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
智能配电网物理信息采集层采集配电网电力数据；
计算机网络传输层利用计算机网络将采集到的配电网数据状态信息传输到数据分析层；
数据分析层利用采集到的配电网数据状态信息检测配电网是否发生异常或故障，一旦检测出来故障，继续进行故障定位，并发出故障隔离命令给保护设备执行层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，陈澜，徐彬，吴万军，张智，胡金梅，李云鸿，杨伟昭，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司迪庆供电局，
类型：发明
国别省市：云南;53