一种基于5G通信技术的配电网自愈系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于5G通信技术的配电网自愈系统及方法，配电网包括两个变电站和若干个开关站，配电网自愈系统包括终端设备和自愈主机，每个变电站和开关站内分别设有一个终端设备，自愈主机设置在任一变电站或开关站内，终端设备和自愈主机均配置有一张用于通信的5G卡，配电网自愈系统通过5G卡建立通信链接；所述的通信链接包括：相邻站之间的终端设备建立的通信链接，用于差动保护数据交互；各终端设备与自愈主机之间建立的通信链接，用于系统故障与自愈的数据交互。与现有技术相比，本发明专利技术具有可靠性更高、保护动作速度更快、流量需求低等优点。求低等优点。求低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G通信技术的配电网自愈系统及方法


[0001]本专利技术涉及配电网
，尤其是涉及一种基于5G通信技术的配电网自愈系统及方法。

技术介绍

[0002]配电自动化建设是提高供电可靠性、降低停电时间、降低设备冗余、提高配电网运行效率的有效手段。在配电自动化业务中，通信是最为薄弱的环节，严重制约了电力设备智能化程度，在时间进度上也影响了配电自动化的发展。受制于通信条件，传统配电网缺乏有效的自动化和保护手段。配电网引入基于光纤的配电网自愈系统可以减少停电时间，高效处理配电故障。但是配电网敷设全光纤线路，建设成本高，施工通道紧张，从而制约了配网网自愈系统的推广。
[0003]例如中国专利CN113054631A中公开了一种配电网故障隔离自愈系统及方法，其中配电网故障隔离自愈系统将保护装置与自愈终端相结合，二者通过信号量交互实现协同自愈，自愈终端控制出口跳闸及小电源的投切，形成变电站、开关站、配电室三级架构，适用于闭环运行及开环运行的各种网架结构。但是该专利中的配电网故障隔离自愈系统采用手拉手连接，导致通信延时较长，影响配电网自愈效率，并且该专利采用了光纤通信方式，敷设成本很高。
[0004]为了解决光纤通信的弊端，可以采用无线通信的方式，无线通信具有建设成本低、施工难度小、扩展灵活的特点，相对于有线通信来说有巨大的优势。作为新一代无线通信技术，5G具有高带宽、高可靠、低时延等优点，为配电网基于无线通信实现配电网自愈系统提供了通信基础。基于5G通信网络，各设备之间取消了光纤通道，在理论上，各设备之间可以任意建立通信连接，从而可大幅简化在配电网各设备之间的通信链接。但是另一方面，相比光纤通信，5G通信具有延时抖动大、双向延时不一致等特点，也给基于5G通信的配电网自愈系统中故障定位、故障隔离以及系统自愈带来了一定的困难。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可靠性更高、保护动作速度更快、流量需求低的基于5G通信技术的配电网自愈系统及方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，所述的配电网包括两个变电站和若干个开关站，所述的配电网自愈系统包括终端设备和自愈主机；所述的每个变电站和开关站内分别设有一个终端设备；所述的自愈主机设置在任一变电站或开关站内；所述的终端设备和自愈主机均配置有一张用于通信的5G卡，配电网自愈系统通过5G卡建立通信链接；所述的通信链接包括：
[0008]相邻站之间的终端设备建立的通信链接，用于差动保护数据交互；
[0009]各终端设备与自愈主机之间建立的通信链接，用于系统故障与自愈的数据交互。
[0010]优选地，所述的5G卡设有固定IP地址。
[0011]优选地，所述的差动保护包括5G线路差动保护、母线差动保护和馈出线过流保护。
[0012]优选地，所述的配电网自愈系统设有联络柜，联络柜内设有联络开关，联络开关将两个变电站引出的母线连接。
[0013]更加优选地，所述的联络柜处设有联络开关终端，联络柜接入联络开关终端；所述的联络开关终端接入自愈主机。
[0014]优选地，所述的配电网自愈系统的保护区域内发生线路故障时，故障线路两侧的终端设备采用差动保护实现故障定位，自愈主机根据系统实时状态信息以及故障隔离情况恢复非故障失电区域的供电。
[0015]优选地，所述的终端设备根据就地采集的电压和电流数据，实时进行系统故障判别，并将含有状态信息的心跳报文发送给相邻的终端设备。
[0016]优选地，所述的终端设备实时检测包括开关位置和有压无压状态的状态信息，并将含有状态信息的心跳报文发送给自愈主机。
[0017]一种用于上述配电网自愈系统的基于5G通信技术的配电网自愈方法，所述的配电网自愈方法包括：
[0018]步骤1：设备上电，建立通信链接；
[0019]步骤2：各终端设备根据就地采集电压和电流数据，实时进行系统故障判别，并将含有状态信息的心跳报文发送给相邻的终端设备；
[0020]步骤3：各终端设备实时检测包括开关位置和有压无压状态的状态信息变化，并将含有状态信息的心跳报文发送给自愈主机，若自愈主机检测到系统发生故障，则执行步骤4；
[0021]步骤4：在系统发生故障时，各终端设备基于差动保护实现故障定位，并根据预设条件进行故障隔离与信息实时上送；
[0022]步骤5：自愈主机实时监测系统内各终端设备上送的状态信息，并进行系统运行状态更新，同时，若自愈主机检测到当前系统状态满足自愈合闸条件，则向联络开关终端发送自愈合闸命令，完成配电网自愈。
[0023]优选地，所述的步骤1具体为：
[0024]各终端设备在上电时，根据区域拓扑结构域IP配置，自动与相邻终端设备和自愈主机之间建立通信链接。
[0025]更加优选地，所述的步骤1还包括：
[0026]各终端设备分别设有终端编号，在各终端设备之间建立通信链接时，固定以终端编号小的设备为服务器，终端设备编号大的设备为客户端；各终端设备与自愈主机建立通信链接时，固定以自愈主机为服务器。
[0027]更加优选地，所述步骤1中建立通信链接时，客户端主动与服务器建立链接，在通信链接中断或相关设备异常情况下，客户端设备定时向服务器发送链接建立请求。
[0028]优选地，所述的步骤2还包括：
[0029]在系统正常运行情况下，各终端设备之间按照低交互速率交互包含状态信息的心跳报文；在检测到系统发生故障的情况下，检测到故障的终端设备，立即向相邻设备发送故障前若干周波的采样数据，并维持高交互速率，实时与相邻设备交互采样数据，用于纵联电
流差动保护故障判别。
[0030]优选地，所述的步骤3还包括：
[0031]若终端设备发送给自愈主机的状态信息在预设时间阈值内未发生变化，则按照低交互速率交互包含状态信息的心跳报文；
[0032]在检测到状态信息发生变化时，立即向自愈主机发送包含状态信息的心跳报文，并分别按照预设的发送时间间隔，连续发送若干帧报文，用于状态信息实时更新与确认。
[0033]更加优选地，所述的步骤5自愈合闸条件具体为：
[0034]在联络开关自愈充电完成后，若检测到联络开关一侧有压、一侧无压，且故障被成功隔离的情况下，联络开关自愈合闸继电器动作，并向联络开关终端发送自愈合闸命令；
[0035]联络开关终端接收到自愈主机发送的自愈合闸命令后，执行合闸操作，恢复非故障失电区域供电，完成配电网自愈。
[0036]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0037]一、可靠性更高、保护动作速度更快：本专利技术中的配电网自愈系统及方法采用层次化网络通信架构，将通信扁平化，避免串行通信转发所带来的延时影响，保护与自愈控制相关设备之间只需经过一个5G通信延时，即可实现相应数据的快速共享；相比分布式手拉手通信方式，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，所述的配电网包括两个变电站和若干个开关站，其特征在于，所述的配电网自愈系统包括终端设备(1)和自愈主机(2)；所述的每个变电站和开关站内分别设有一个终端设备(1)；所述的自愈主机(2)设置在任一变电站或开关站内；所述的终端设备(1)和自愈主机(2)均配置有一张用于通信的5G卡，配电网自愈系统通过5G卡建立通信链接；所述的通信链接包括：相邻站之间的终端设备(1)建立的通信链接，用于差动保护数据交互；各终端设备(1)与自愈主机(2)之间建立的通信链接，用于系统故障与自愈的数据交互。2.根据权利要求1所述的一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，其特征在于，所述的5G卡设有固定IP地址。3.根据权利要求1所述的一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，其特征在于，所述的差动保护包括5G线路差动保护、母线差动保护和馈出线过流保护。4.根据权利要求1所述的一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，其特征在于，所述的配电网自愈系统设有联络柜，联络柜内设有联络开关，联络开关将两个变电站引出的母线连接。5.根据权利要求4所述的一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，其特征在于，所述的联络柜处设有联络开关终端，联络柜接入联络开关终端；所述的联络开关终端接入自愈主机。6.根据权利要求1所述的一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，其特征在于，所述的配电网自愈系统的保护区域内发生线路故障时，故障线路两侧的终端设备(1)采用差动保护实现故障定位，自愈主机(2)根据系统实时状态信息以及故障隔离情况恢复非故障失电区域的供电。7.根据权利要求1所述的一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，其特征在于，所述的终端设备(1)根据就地采集的电压和电流数据，实时进行系统故障判别，并将含有状态信息的心跳报文发送给相邻的终端设备(1)。8.根据权利要求1所述的一种基于5G通信技术的配电网自愈系统，其特征在于，所述的终端设备(1)实时检测包括开关位置和有压无压状态的状态信息，并将含有状态信息的心跳报文发送给自愈主机(2)。9.一种用于如权利要求1所述配电网自愈系统的基于5G通信技术的配电网自愈方法，其特征在于，所述的配电网自愈方法包括：步骤1：设备上电，建立通信链接；步骤2：各终端设备根据就地采集电压和电流数据，实时进行系统故障判别，并将含有状态信息的心跳报文发送给相邻的终端设备；步骤3：各终端设备实时检测包括开关位置和有压无压状态的状态信息变化，并将含有状态信息的心跳报文发送给自...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹晓峰，沈冰，周健，陈冉，曾平，王云，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：