一种基于制造技术

本发明专利技术涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于5G通信的配电网分布式保护终端及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于
5G
通信的配电网分布式保护终端及控制方法，属于新型配电网安全

。

技术介绍

[0002]传统的配电网分布式保护方法主要是依靠故障重合闸的时间配合，实现故障的精准切除和供电恢复
。
随着配电网级数增加，若要保证各级分段开关重合闸动作配合的可靠性，则整体故障切除和供电恢复的时间将延长，导致失电时间增加；若要缩短故障段切除和恢复供电的时间，则容易造成重合闸失败，非故障段切除，导致失电区域增加
。
[0003]目前基于
4G
无线通信的配电网分布式馈线自动化终端的技术较为成熟
。
如公开日为
2020
年9月8日的中国专利
CN111641265A
，配电网分布式馈线自动化终端及其自适应检测方法，该方法基于
4G
通信方式交换相邻的分布式终端的过流信号，根据是否同时过流来判断故障区域
。
其通信方案延时较高，延时抖动无法控制，故障动作时间较长；且保护方法简单，无法适应高分布式电源渗透率的新型配电网
。
[0004]目前已经出现了基于
5G
通信的配电网分布式馈线自动化方案，利用
5G
通信的高可靠性和低延迟，进行相邻开关间的信号交换
。
如中国专利
CN114726104A
，公告日：
2022
年7月8日，一种基于
5G
通讯的智能分布式馈线自动化实现方法，利用
5G
‑
CPE
和
5G
基站在配电网开关站所终端
DTU
以及馈线终端
FTU
之间建立端对端对等通讯网络，将保护方案写入
DTU
与
FTU
中
。
[0005]现有的
5G
配电网分布式馈线自动化方案缺少装置的灵活性和对高分布式电源渗透率新型配电网的适应性
。

技术实现思路

[0006]为了克服上述问题，本专利技术提供一种基于
5G
通信的配电网分布式保护终端及控制方法，本专利技术具有独立终端配置；控制算法采用更为完善的拓扑信息，包括拓扑信息识别算法
、
故障定位算法和供电恢复算法
。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]第一方面
[0009]一种基于
5G
通信的配电网分布式保护终端，包括柜体和安装在所述柜体中的终端主体；
[0010]所述终端主体包括采集单元
、
通信单元
、
控制单元
、
人机交互单元和供电单元；
[0011]所述采集单元用于采集开关处的电网电压
、
电流及开关状态，所述采集单元将采集到的数据传输给所述控制单元；
[0012]所述通信单元包括一个以太网口和由另一个以太网口扩展的
5G
通信模块；
[0013]所述控制单元用于处理电压
、
电流数据，利用拓扑信息识别算法进行用于控制策略的拓扑信息的识别，并利用故障定位与隔离算法和供电恢复算法对开关的状态进行控
制，所述控制单元通过所述通信单元接入网络；
[0014]所述人机交互单元与所述控制单元通信连接，用于显示监测信息及输入控制指令；
[0015]所述供电单元为所述终端主体供电
。
[0016]进一步的，所述开关采集单元的模拟量输入满足变电站二次电流
、
电压输入标准，额定值分别为交流
5A
，
100V
，经隔离式互感器调整至弱电电压信号
。
[0017]进一步的，所述以太网口采用
IEC60870
‑5‑
103
通讯规约；所述
5G
通信模块采用
MW600GQ
型工业级模块，支持
5G
‑
NR SA/NSA
，兼容
4G LTE
网络
。
[0018]进一步的，所述人机交互单元包括工业级宽温型
160
×
160
点阵液晶，用于显示设备的运行工况，包括电流
、
电压
、
功率和开关状态
。
[0019]进一步的，所述供电单元为
220V
交流供电模块
。
[0020]第二方面
[0021]一种基于
5G
通信的配电网分布式保护终端的控制方法，通过对第一方面所述基于
5G
通信的配电网分布式保护终端进行控制，实现对配电网的保护，所述拓扑信息识别算法包括区域识别和故障作用端口识别
。
[0022]进一步的，所述拓扑信息包括节点
、
单元
、
区域以及故障作用端口信息：
[0023]R1、
方向：所述前向与后向的参考方向为区域识别过程中传递信息的方向；当前节点接收后向节点发送的区域信息，并向前向节点发送；设置开始区域识别的第一个节点后，每个节点的前向与后向都已确定；
[0024]R2、
节点：一台配电断路器开关，一般由配电自动化终端控制；每一个区域有一个起始节点，设置的开始区域识别的第一个节点，或者开关断开的节点，作为前向区域的起始节点；
[0025]R3、
单元：由配电线连接的相邻的所有节点组成最小单元
(
若节点的一侧没有相邻节点，则不构成最小单元
)
，相邻单元具有公共节点；公共节点在区域识别中，接收后向单元内节点发送的区域信息，并向前向单元内发送区域信息；
[0026]R4、
区域：由闭合开关连接的单元共同组成，配电网潮流在一个区域内流动；区域信息为区域属性的标识；
[0027]R5、
端口：区域边界的节点；
[0028]R6、
故障作用端口：某一单元故障断开后不再与变电站出口节点处于同一区域内的端口；故障作用端口信息包括节点号
、
节点类型，故障作用端口按照单元故障断开后所处不同区域进行分组存储
。
[0029]进一步的，所述区域识别包括以下步骤：
[0030]S1、
判断本节点是否为起始节点，若是则执行步骤
S7
；
[0031]S2、
接收相邻节点发送的区域信息，并存储该单元的区域信息；
[0032]S3、
判断本节点是否存在前向相邻节点，若不存在，则结束区域识别；
[0033]S4、
判断前向相邻节点开关是否断开，若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
5G
通信的配电网分布式保护终端，其特征在于，包括柜体和安装在所述柜体中的终端主体；所述终端主体包括采集单元
、
通信单元
、
控制单元
、
人机交互单元和供电单元；所述采集单元用于采集开关处的电网电压
、
电流及开关状态，所述采集单元将采集到的数据传输给所述控制单元；所述通信单元包括一个以太网口和由另一个以太网口扩展的
5G
通信模块；所述控制单元用于处理电压
、
电流数据，利用拓扑信息识别算法进行用于控制策略的拓扑信息的识别，并利用故障定位与隔离算法和供电恢复算法对开关的状态进行控制，所述控制单元通过所述通信单元接入网络；所述人机交互单元与所述控制单元通信连接，用于显示监测信息及输入控制指令；所述供电单元为所述终端主体供电
。2.
根据权利要求1所述基于
5G
通信的配电网分布式保护终端，其特征在于，所述开关采集单元的模拟量输入满足变电站二次电流
、
电压输入标准，额定值分别为交流
5A
，
100V
，经隔离式互感器调整至弱电电压信号
。3.
根据权利要求1所述基于
5G
通信的配电网分布式保护终端，其特征在于，所述以太网口采用
IEC60870
‑5‑
103
通讯规约；所述
5G
通信模块采用
MW600GQ
型工业级模块，支持
5G
‑
NR SA/NSA
，兼容
4G LTE
网络
。4.
根据权利要求1所述基于
5G
通信的配电网分布式保护终端，其特征在于，所述人机交互单元包括工业级宽温型
160
×
160
点阵液晶，用于显示设备的运行工况，包括电流
、
电压
、
功率和开关状态
。5.
根据权利要求1所述基于
5G
通信的配电网分布式保护终端，其特征在于，所述供电单元为
220V
交流供电模块
。6.
一种基于
5G
通信的配电网分布式保护终端的控制方法，通过对权利要求1‑6任一所述基于
5G
通信的配电网分布式保护终端进行控制，实现对配电网的保护，其特征在于，所述拓扑信息识别算法包括区域识别和故障作用端口识别
。7.
根据权利要求6所述基于
5G
通信的配电网分布式保护终端的控制方法，其特征在于，所述区域识别包括以下步骤：
S1、
判断本节点是否为起始节点，若是则执行步骤
S7
；
S2、
接收后向节点发送的区域信息，并存储后向单元的区域信息；
S3、
判断本节点是否存在前向相邻节点，若不存在，则结束区域识别；
S4、
判断本节点开关是否断开，若是，则设置本节点为前向区域的起始节点，并执行步骤
S7
；
S5、
前向单元继承后向单元的区域信息；
S6、
向前向节点发送区域信息，结束区域识别；
S7、
设置前向单元为新的区域信息，执行步骤
S6。8.
根据权利要求7所述基于
5G
通信的配电网分布式保护终端的控制方法，其特征在于，所述故障作用端口识别包括故障作用端口一次识别和故障作用端口二次识别，两次识别先后进行；所述故障作用端口一次识别包括以下步骤：
T1、
判断本节点是否存在区域识别的前向相邻节点，若不存在，则将本节点信息作为端口信息，并执行步骤
T5
；
T2、
接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锦山，祁琦，孙鑫，陈端云，林国栋，林文彬，林少真，王新澜，余斯航，刘龙辉，郭健生，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：