基于5G通信的配網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ蜕煞椒ㄑ芯?/h1>
2021-03-27 03:21:49魯成
光源與照明 2021年5期
魯 成
華北電力大學(xué)，河北 保定 071003
0 引言
配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪峭ㄟ^處理開關(guān)狀態(tài)信息，獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系，進(jìn)而將現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)抽象為拓?fù)鋱D的功能，是網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用與數(shù)字孿生技術(shù)的基礎(chǔ)。配網(wǎng)拓?fù)渥R(shí)別功能是否強(qiáng)大，直接關(guān)系到后續(xù)工作的進(jìn)行。傳統(tǒng)方法一般是對(duì)所采集的故障信號(hào)進(jìn)行集中處理，而智能分布式饋線自動(dòng)化（FA）技術(shù)具有一定的邏輯能力，可以借助配電終端間的橫向通信，互傳已知的線路故障電流流向，通過較少的電氣量信號(hào)就能獲取準(zhǔn)確的故障點(diǎn)區(qū)段，并通過控制自主投切開關(guān)，迅速隔離故障點(diǎn)。針對(duì)配電系統(tǒng)中臺(tái)區(qū)智能終端以及端設(shè)備應(yīng)用，終端在接入通信網(wǎng)絡(luò)后，通過與配電主站信息交互，實(shí)現(xiàn)終端自動(dòng)接入配電主站，并生成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，以便及時(shí)掌握配電系統(tǒng)中臺(tái)區(qū)智能終端以及端設(shè)備接入/退出與數(shù)據(jù)接入情況，簡稱即插即用。另外，針對(duì)配電系統(tǒng)中臺(tái)區(qū)智能終端以及端設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系的即時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)各終端采集信息的正確歸類，或在工程上稱為配電系統(tǒng)臺(tái)區(qū)拓?fù)湫畔⒌募磿r(shí)更新與交互，簡稱拓?fù)渥R(shí)別。韓國政等[1]應(yīng)用IEC 61850的數(shù)據(jù)模型和邏輯節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)FTU和TTU的信息建模，并分析給出了可用的IEC 61850信息交換模型。叢偉等[2]重點(diǎn)針對(duì)區(qū)域縱聯(lián)保護(hù)和孤島檢測(cè)，基于IEC 61850對(duì)智能配電終端進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模，針對(duì)邏輯設(shè)備配置情況采用變電站配置描述語言來表達(dá)。朱正誼等[3]研究了IEC 61850的擴(kuò)展模型與系統(tǒng)配置過程，并研究了智能分布式饋線自動(dòng)化算法。閆衛(wèi)國等[4]基于AMI量測(cè)信息提出一種低壓配電網(wǎng)的拓?fù)湫ｒ?yàn)方法。但是，上述方法均是基于傳統(tǒng)光纖，不僅靈活度受限，而且建造成本較高，難以在配網(wǎng)進(jìn)行推廣。為此，文章提出一種基于5G通信的饋線自動(dòng)化方案，利用通信獨(dú)立于電網(wǎng)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全局拓?fù)渥R(shí)別，識(shí)別可用聯(lián)絡(luò)開關(guān)，為故障隔離最大范圍恢復(fù)供電提供基礎(chǔ)。
1 基于5G技術(shù)的配電網(wǎng)保護(hù)控制技術(shù)
1.1 配電自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀
智能配電終端利用自身設(shè)備信息以及相連終端的通信結(jié)果，以確定配電網(wǎng)故障的位置，進(jìn)而開啟故障點(diǎn)兩側(cè)直連的斷路器，使故障點(diǎn)與非故障區(qū)段以及電源點(diǎn)進(jìn)行隔離。然后，通過控制相應(yīng)的隔離開關(guān)，使故障點(diǎn)下游的非故障區(qū)段進(jìn)行供電恢復(fù)。
帶有邏輯判斷能力的分布式FA從原理上避免了線路開關(guān)多次動(dòng)作，增加了原本開關(guān)動(dòng)作對(duì)于其自身以及線路上其他設(shè)備的使用壽命減少量。同樣，由于分布式FA設(shè)備被賦予的控制權(quán)利，使得線路維護(hù)或其他設(shè)備停運(yùn)期間仍然具有一定的保護(hù)性，提高了線路繼電保護(hù)的可靠性。
1.2 5G技術(shù)與電力系統(tǒng)的結(jié)合概述
5G技術(shù)的關(guān)鍵能力指標(biāo)相較于4G技術(shù)有顯著的提高，具備高速率、低延時(shí)、大連接等特點(diǎn)。通過與5G技術(shù)相結(jié)合，各行業(yè)在探索行業(yè)自身開拓尋求創(chuàng)新技術(shù)亮點(diǎn)。配網(wǎng)差動(dòng)技術(shù)是最能發(fā)揮5G特點(diǎn)的垂直應(yīng)用之一，也是3GPP中對(duì)于5G技術(shù)低延時(shí)、高精度授時(shí)要求的原型業(yè)務(wù)。不同場(chǎng)景不同業(yè)務(wù)對(duì)于5G技術(shù)的需求點(diǎn)也不盡相同，如配網(wǎng)差動(dòng)技術(shù)、FA技術(shù)或調(diào)度等業(yè)務(wù)依靠的是其超高可靠、低延時(shí)的特點(diǎn)；用戶數(shù)據(jù)采集、電氣量信號(hào)檢測(cè)等業(yè)務(wù)則需要其大連接這一特點(diǎn)。拓?fù)渥R(shí)別業(yè)務(wù)由于其分散布局的特點(diǎn)，適合利用無線通信與其進(jìn)行配合。
1.3 拓?fù)浣３橄蠡?/h3>
將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論與電力系統(tǒng)相結(jié)合需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?。將發(fā)電廠、變電站抽象為節(jié)點(diǎn)，變壓器線路與輸電線抽象為邊，可以把電力系統(tǒng)簡化成一個(gè)無向無權(quán)的網(wǎng)絡(luò)，其簡化原則如下：
（1）不考慮發(fā)電廠、變電站的主接線，只考慮配網(wǎng)輸電線。
（2）把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分為兩類，分別記為發(fā)電節(jié)點(diǎn)集合、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合。
（3）輸電線、變壓器支路均簡化為無向無權(quán)邊（等效于各線路權(quán)重均為1），忽略輸電線電壓等級(jí)和各種特性參數(shù)的不同。
（4）為了防止網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)自環(huán)和多重邊的現(xiàn)象，需合并同桿并架輸電線且不計(jì)并聯(lián)電容支路。
（5）線路上的聯(lián)絡(luò)開關(guān)為常開狀態(tài)，而同一線路上另一開關(guān)可能為常閉，對(duì)于此情況認(rèn)為不構(gòu)成邊，其抽象的矢量也不計(jì)入拓?fù)渲?。即?dāng)且僅當(dāng)線路兩端均閉合狀態(tài)才記及該線路。
由此，使模型轉(zhuǎn)化為一個(gè)含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)和l條邊的無向無權(quán)的稀疏聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)。
2 拓?fù)鋵?shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別
2.1 拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別策略
拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別的原理為，在5G移動(dòng)通信方法的前提下，大帶寬的優(yōu)勢(shì)使得每個(gè)智能終端不再僅需要識(shí)別并儲(chǔ)存與之關(guān)聯(lián)的局部拓?fù)湫畔ⅲ翘囟ńK端與主站直連，獲取經(jīng)由中心中繼后的所有節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系，生成全局拓?fù)潢P(guān)系并轉(zhuǎn)發(fā)至各節(jié)點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，終端通過被賦予的邏輯處理權(quán)即可完成相關(guān)隔離、恢復(fù)供電功能。
拓?fù)渥R(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成與分布式FA系統(tǒng)類似，由智能終端、通信網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域主站組成。智能終端是拓?fù)渥R(shí)別系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，可以對(duì)管控范圍內(nèi)的開關(guān)運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制，包括其連接情況、屬性參數(shù)、電流大小等；同時(shí)還可以依靠數(shù)據(jù)互通，不依賴主站即可實(shí)現(xiàn)邏輯處理與控制。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)將區(qū)域內(nèi)主站與分布式的智能終端進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)雙向通信，既可以互傳監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等，又可以下達(dá)信息或者進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。該方法基于運(yùn)用5G技術(shù)的通信手段實(shí)現(xiàn)，主站負(fù)責(zé)采集匯總來自各智能終端的實(shí)時(shí)配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，執(zhí)行儲(chǔ)存、中繼、邏輯處理、指令下達(dá)、時(shí)鐘對(duì)時(shí)等任務(wù)。其具體步驟如下。
（1）當(dāng)有以下幾種情況發(fā)生時(shí)，發(fā)起拓?fù)渥R(shí)別動(dòng)作：當(dāng)有智能終端檢測(cè)到分段開關(guān)由“合”變?yōu)椤胺帧蔽换蛴伞胺帧蔽蛔優(yōu)椤昂稀蔽?；?dāng)有新的智能終端加入數(shù)據(jù)庫表中。對(duì)于由智能終端動(dòng)作/變更而產(chǎn)生的拓?fù)渥儎?dòng)，需動(dòng)作發(fā)出的智能終端向主站發(fā)送“開關(guān)狀態(tài)變更”信號(hào)，在主站收到拓?fù)涓抡?qǐng)求后，向所有管轄區(qū)域內(nèi)的智能終端下達(dá)命令，令其按照特定格式上傳自身連接信息及開關(guān)屬性。
（2）當(dāng)各智能終端收到來自主站的開關(guān)狀態(tài)查詢命令后，智能終端經(jīng)由無線通信設(shè)備與配網(wǎng)通信主站進(jìn)行一對(duì)一通信，按照前文所述的統(tǒng)一格式，對(duì)所在線路、所在節(jié)點(diǎn)負(fù)荷大小、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷重要度和節(jié)點(diǎn)功能屬性等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入與傳輸。
（3）由發(fā)出動(dòng)作請(qǐng)求的智能終端接收來自主站中繼的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的開關(guān)所發(fā)送的信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)合并與清洗，查詢有無缺漏、重復(fù)、越界等行為，如有進(jìn)行告警，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)歸類，分別生成電源點(diǎn)集、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集。
（4）對(duì)于自身控制的開關(guān)狀態(tài)為閉合狀態(tài)的數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)的智能終端將其加入處理隊(duì)列依邏輯進(jìn)行整合處理，對(duì)于開關(guān)狀態(tài)為斷開狀態(tài)的數(shù)據(jù)，則判斷其是否為潛在聯(lián)絡(luò)開關(guān)。當(dāng)且僅當(dāng)該開關(guān)滿足以下條件時(shí)，可將其認(rèn)定為當(dāng)前拓?fù)錆撛诘穆?lián)絡(luò)開關(guān)：該開關(guān)所在線路當(dāng)前無故障/檢修狀態(tài)；該開關(guān)未受繼電保護(hù)裝置動(dòng)作影響導(dǎo)致閉鎖；該開關(guān)所在區(qū)段對(duì)端開關(guān)為閉合狀態(tài)，且對(duì)端母線帶電，電壓正常。
（5）對(duì)于自身控制的開關(guān)狀態(tài)為閉合狀態(tài)的開關(guān)/斷路器，讀取流經(jīng)開關(guān)的電流方向?yàn)榱魅牖蚴橇鞒觯瑢⒃搮^(qū)段內(nèi)一對(duì)開關(guān)的上下級(jí)關(guān)系進(jìn)行確定并記錄。雖然前文提到該方法所操作的拓?fù)鋱D為無向圖，因其邊的方向不影響功能，而此處的電流方向僅用于后續(xù)重合閘等功能的判斷輔助。
（6）主站讀取步驟（3）生成的json文件，按照節(jié)點(diǎn)的抽象矢量描述方法，抽取位于相同線路上的節(jié)點(diǎn)，將對(duì)向的矢量關(guān)系變成進(jìn)行邊的生成，加入拓?fù)涿枋鑫募校⑸蓞⒖紙D。同時(shí)，為所有開關(guān)進(jìn)行標(biāo)簽的統(tǒng)一化處理，導(dǎo)出并向各終端下發(fā)通用拓?fù)湮募舸罄m(xù)故障隔離與恢復(fù)時(shí)使用。
2.2 拓?fù)湫畔?yīng)用于故障隔離與重合閘
在局部拓?fù)湫畔⒄系倪^程中，所有線路的上下游關(guān)系可以確定并下發(fā)到相應(yīng)的智能終端中，因此這一上下游關(guān)系可以用于進(jìn)行故障發(fā)生時(shí)處理的邏輯輔助：同一區(qū)段的一對(duì)開關(guān)已經(jīng)獲知自己相對(duì)于對(duì)方的負(fù)荷上下游關(guān)系。當(dāng)某區(qū)段內(nèi)發(fā)生故障，先確定故障為注入性電流而非穿越性電流，識(shí)別故障區(qū)段，該對(duì)開關(guān)需要將故障隔離，然后嘗試重合閘操作：上游（近電源一側(cè)）的開關(guān)首先進(jìn)行重合閘嘗試，若嘗試成功，則證明其為瞬時(shí)性故障，可以恢復(fù)，進(jìn)而上游開關(guān)通知對(duì)端進(jìn)行合閘；否則，上游開關(guān)再次跳開且不再重合。
3 結(jié)束語
文章提出了一種基于5G通信模塊的無線通信的配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化方案，解除了光纖通信對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)了拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別。同時(shí)，通過檢測(cè)拓?fù)渚W(wǎng)中開關(guān)狀態(tài)，識(shí)別聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置并調(diào)整控制策略?，F(xiàn)有的基于5G通信的智能分布式配電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)通過試驗(yàn)測(cè)試，具有較好的可靠性，在此基礎(chǔ)上使用該方法作為附加功能，成本較低，操作也相對(duì)簡單，僅需對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)的適配與嵌入工作，值得推廣應(yīng)用。
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配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪峭ㄟ^處理開關(guān)狀態(tài)信息，獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系，進(jìn)而將現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)抽象為拓?fù)鋱D的功能，是網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用與數(shù)字孿生技術(shù)的基礎(chǔ)。配網(wǎng)拓?fù)渥R(shí)別功能是否強(qiáng)大，直接關(guān)系到后續(xù)工作的進(jìn)行。傳統(tǒng)方法一般是對(duì)所采集的故障信號(hào)進(jìn)行集中處理，而智能分布式饋線自動(dòng)化（FA）技術(shù)具有一定的邏輯能力，可以借助配電終端間的橫向通信，互傳已知的線路故障電流流向，通過較少的電氣量信號(hào)就能獲取準(zhǔn)確的故障點(diǎn)區(qū)段，并通過控制自主投切開關(guān)，迅速隔離故障點(diǎn)。針對(duì)配電系統(tǒng)中臺(tái)區(qū)智能終端以及端設(shè)備應(yīng)用，終端在接入通信網(wǎng)絡(luò)后，通過與配電主站信息交互，實(shí)現(xiàn)終端自動(dòng)接入配電主站，并生成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，以便及時(shí)掌握配電系統(tǒng)中臺(tái)區(qū)智能終端以及端設(shè)備接入/退出與數(shù)據(jù)接入情況，簡稱即插即用。另外，針對(duì)配電系統(tǒng)中臺(tái)區(qū)智能終端以及端設(shè)備拓?fù)潢P(guān)系的即時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)各終端采集信息的正確歸類，或在工程上稱為配電系統(tǒng)臺(tái)區(qū)拓?fù)湫畔⒌募磿r(shí)更新與交互，簡稱拓?fù)渥R(shí)別。韓國政等[1]應(yīng)用IEC 61850的數(shù)據(jù)模型和邏輯節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)FTU和TTU的信息建模，并分析給出了可用的IEC 61850信息交換模型。叢偉等[2]重點(diǎn)針對(duì)區(qū)域縱聯(lián)保護(hù)和孤島檢測(cè)，基于IEC 61850對(duì)智能配電終端進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化建模，針對(duì)邏輯設(shè)備配置情況采用變電站配置描述語言來表達(dá)。朱正誼等[3]研究了IEC 61850的擴(kuò)展模型與系統(tǒng)配置過程，并研究了智能分布式饋線自動(dòng)化算法。閆衛(wèi)國等[4]基于AMI量測(cè)信息提出一種低壓配電網(wǎng)的拓?fù)湫ｒ?yàn)方法。但是，上述方法均是基于傳統(tǒng)光纖，不僅靈活度受限，而且建造成本較高，難以在配網(wǎng)進(jìn)行推廣。為此，文章提出一種基于5G通信的饋線自動(dòng)化方案，利用通信獨(dú)立于電網(wǎng)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全局拓?fù)渥R(shí)別，識(shí)別可用聯(lián)絡(luò)開關(guān)，為故障隔離最大范圍恢復(fù)供電提供基礎(chǔ)。
1 基于5G技術(shù)的配電網(wǎng)保護(hù)控制技術(shù)
1.1 配電自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀
智能配電終端利用自身設(shè)備信息以及相連終端的通信結(jié)果，以確定配電網(wǎng)故障的位置，進(jìn)而開啟故障點(diǎn)兩側(cè)直連的斷路器，使故障點(diǎn)與非故障區(qū)段以及電源點(diǎn)進(jìn)行隔離。然后，通過控制相應(yīng)的隔離開關(guān)，使故障點(diǎn)下游的非故障區(qū)段進(jìn)行供電恢復(fù)。
帶有邏輯判斷能力的分布式FA從原理上避免了線路開關(guān)多次動(dòng)作，增加了原本開關(guān)動(dòng)作對(duì)于其自身以及線路上其他設(shè)備的使用壽命減少量。同樣，由于分布式FA設(shè)備被賦予的控制權(quán)利，使得線路維護(hù)或其他設(shè)備停運(yùn)期間仍然具有一定的保護(hù)性，提高了線路繼電保護(hù)的可靠性。
1.2 5G技術(shù)與電力系統(tǒng)的結(jié)合概述
5G技術(shù)的關(guān)鍵能力指標(biāo)相較于4G技術(shù)有顯著的提高，具備高速率、低延時(shí)、大連接等特點(diǎn)。通過與5G技術(shù)相結(jié)合，各行業(yè)在探索行業(yè)自身開拓尋求創(chuàng)新技術(shù)亮點(diǎn)。配網(wǎng)差動(dòng)技術(shù)是最能發(fā)揮5G特點(diǎn)的垂直應(yīng)用之一，也是3GPP中對(duì)于5G技術(shù)低延時(shí)、高精度授時(shí)要求的原型業(yè)務(wù)。不同場(chǎng)景不同業(yè)務(wù)對(duì)于5G技術(shù)的需求點(diǎn)也不盡相同，如配網(wǎng)差動(dòng)技術(shù)、FA技術(shù)或調(diào)度等業(yè)務(wù)依靠的是其超高可靠、低延時(shí)的特點(diǎn)；用戶數(shù)據(jù)采集、電氣量信號(hào)檢測(cè)等業(yè)務(wù)則需要其大連接這一特點(diǎn)。拓?fù)渥R(shí)別業(yè)務(wù)由于其分散布局的特點(diǎn)，適合利用無線通信與其進(jìn)行配合。
1.3 拓?fù)浣３橄蠡?/h3>
將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論與電力系統(tǒng)相結(jié)合需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣?。將發(fā)電廠、變電站抽象為節(jié)點(diǎn)，變壓器線路與輸電線抽象為邊，可以把電力系統(tǒng)簡化成一個(gè)無向無權(quán)的網(wǎng)絡(luò)，其簡化原則如下：
（1）不考慮發(fā)電廠、變電站的主接線，只考慮配網(wǎng)輸電線。
（2）把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分為兩類，分別記為發(fā)電節(jié)點(diǎn)集合、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集合。
（3）輸電線、變壓器支路均簡化為無向無權(quán)邊（等效于各線路權(quán)重均為1），忽略輸電線電壓等級(jí)和各種特性參數(shù)的不同。
（4）為了防止網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)自環(huán)和多重邊的現(xiàn)象，需合并同桿并架輸電線且不計(jì)并聯(lián)電容支路。
（5）線路上的聯(lián)絡(luò)開關(guān)為常開狀態(tài)，而同一線路上另一開關(guān)可能為常閉，對(duì)于此情況認(rèn)為不構(gòu)成邊，其抽象的矢量也不計(jì)入拓?fù)渲?。即?dāng)且僅當(dāng)線路兩端均閉合狀態(tài)才記及該線路。
由此，使模型轉(zhuǎn)化為一個(gè)含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)和l條邊的無向無權(quán)的稀疏聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)。
2 拓?fù)鋵?shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別
2.1 拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別策略
拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別的原理為，在5G移動(dòng)通信方法的前提下，大帶寬的優(yōu)勢(shì)使得每個(gè)智能終端不再僅需要識(shí)別并儲(chǔ)存與之關(guān)聯(lián)的局部拓?fù)湫畔ⅲ翘囟ńK端與主站直連，獲取經(jīng)由中心中繼后的所有節(jié)點(diǎn)連接關(guān)系，生成全局拓?fù)潢P(guān)系并轉(zhuǎn)發(fā)至各節(jié)點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，終端通過被賦予的邏輯處理權(quán)即可完成相關(guān)隔離、恢復(fù)供電功能。
拓?fù)渥R(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成與分布式FA系統(tǒng)類似，由智能終端、通信網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域主站組成。智能終端是拓?fù)渥R(shí)別系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備，可以對(duì)管控范圍內(nèi)的開關(guān)運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制，包括其連接情況、屬性參數(shù)、電流大小等；同時(shí)還可以依靠數(shù)據(jù)互通，不依賴主站即可實(shí)現(xiàn)邏輯處理與控制。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)將區(qū)域內(nèi)主站與分布式的智能終端進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)雙向通信，既可以互傳監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等，又可以下達(dá)信息或者進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。該方法基于運(yùn)用5G技術(shù)的通信手段實(shí)現(xiàn)，主站負(fù)責(zé)采集匯總來自各智能終端的實(shí)時(shí)配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，執(zhí)行儲(chǔ)存、中繼、邏輯處理、指令下達(dá)、時(shí)鐘對(duì)時(shí)等任務(wù)。其具體步驟如下。
（1）當(dāng)有以下幾種情況發(fā)生時(shí)，發(fā)起拓?fù)渥R(shí)別動(dòng)作：當(dāng)有智能終端檢測(cè)到分段開關(guān)由“合”變?yōu)椤胺帧蔽换蛴伞胺帧蔽蛔優(yōu)椤昂稀蔽?；?dāng)有新的智能終端加入數(shù)據(jù)庫表中。對(duì)于由智能終端動(dòng)作/變更而產(chǎn)生的拓?fù)渥儎?dòng)，需動(dòng)作發(fā)出的智能終端向主站發(fā)送“開關(guān)狀態(tài)變更”信號(hào)，在主站收到拓?fù)涓抡?qǐng)求后，向所有管轄區(qū)域內(nèi)的智能終端下達(dá)命令，令其按照特定格式上傳自身連接信息及開關(guān)屬性。
（2）當(dāng)各智能終端收到來自主站的開關(guān)狀態(tài)查詢命令后，智能終端經(jīng)由無線通信設(shè)備與配網(wǎng)通信主站進(jìn)行一對(duì)一通信，按照前文所述的統(tǒng)一格式，對(duì)所在線路、所在節(jié)點(diǎn)負(fù)荷大小、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷重要度和節(jié)點(diǎn)功能屬性等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入與傳輸。
（3）由發(fā)出動(dòng)作請(qǐng)求的智能終端接收來自主站中繼的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的開關(guān)所發(fā)送的信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)合并與清洗，查詢有無缺漏、重復(fù)、越界等行為，如有進(jìn)行告警，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)歸類，分別生成電源點(diǎn)集、負(fù)荷節(jié)點(diǎn)集。
（4）對(duì)于自身控制的開關(guān)狀態(tài)為閉合狀態(tài)的數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)的智能終端將其加入處理隊(duì)列依邏輯進(jìn)行整合處理，對(duì)于開關(guān)狀態(tài)為斷開狀態(tài)的數(shù)據(jù)，則判斷其是否為潛在聯(lián)絡(luò)開關(guān)。當(dāng)且僅當(dāng)該開關(guān)滿足以下條件時(shí)，可將其認(rèn)定為當(dāng)前拓?fù)錆撛诘穆?lián)絡(luò)開關(guān)：該開關(guān)所在線路當(dāng)前無故障/檢修狀態(tài)；該開關(guān)未受繼電保護(hù)裝置動(dòng)作影響導(dǎo)致閉鎖；該開關(guān)所在區(qū)段對(duì)端開關(guān)為閉合狀態(tài)，且對(duì)端母線帶電，電壓正常。
（5）對(duì)于自身控制的開關(guān)狀態(tài)為閉合狀態(tài)的開關(guān)/斷路器，讀取流經(jīng)開關(guān)的電流方向?yàn)榱魅牖蚴橇鞒觯瑢⒃搮^(qū)段內(nèi)一對(duì)開關(guān)的上下級(jí)關(guān)系進(jìn)行確定并記錄。雖然前文提到該方法所操作的拓?fù)鋱D為無向圖，因其邊的方向不影響功能，而此處的電流方向僅用于后續(xù)重合閘等功能的判斷輔助。
（6）主站讀取步驟（3）生成的json文件，按照節(jié)點(diǎn)的抽象矢量描述方法，抽取位于相同線路上的節(jié)點(diǎn)，將對(duì)向的矢量關(guān)系變成進(jìn)行邊的生成，加入拓?fù)涿枋鑫募校⑸蓞⒖紙D。同時(shí)，為所有開關(guān)進(jìn)行標(biāo)簽的統(tǒng)一化處理，導(dǎo)出并向各終端下發(fā)通用拓?fù)湮募舸罄m(xù)故障隔離與恢復(fù)時(shí)使用。
2.2 拓?fù)湫畔?yīng)用于故障隔離與重合閘
在局部拓?fù)湫畔⒄系倪^程中，所有線路的上下游關(guān)系可以確定并下發(fā)到相應(yīng)的智能終端中，因此這一上下游關(guān)系可以用于進(jìn)行故障發(fā)生時(shí)處理的邏輯輔助：同一區(qū)段的一對(duì)開關(guān)已經(jīng)獲知自己相對(duì)于對(duì)方的負(fù)荷上下游關(guān)系。當(dāng)某區(qū)段內(nèi)發(fā)生故障，先確定故障為注入性電流而非穿越性電流，識(shí)別故障區(qū)段，該對(duì)開關(guān)需要將故障隔離，然后嘗試重合閘操作：上游（近電源一側(cè)）的開關(guān)首先進(jìn)行重合閘嘗試，若嘗試成功，則證明其為瞬時(shí)性故障，可以恢復(fù)，進(jìn)而上游開關(guān)通知對(duì)端進(jìn)行合閘；否則，上游開關(guān)再次跳開且不再重合。
3 結(jié)束語
文章提出了一種基于5G通信模塊的無線通信的配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化方案，解除了光纖通信對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)拓?fù)渥R(shí)別技術(shù)的限制，實(shí)現(xiàn)了拓?fù)渥詣?dòng)識(shí)別。同時(shí)，通過檢測(cè)拓?fù)渚W(wǎng)中開關(guān)狀態(tài)，識(shí)別聯(lián)絡(luò)開關(guān)的位置并調(diào)整控制策略?，F(xiàn)有的基于5G通信的智能分布式配電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)通過試驗(yàn)測(cè)試，具有較好的可靠性，在此基礎(chǔ)上使用該方法作為附加功能，成本較低，操作也相對(duì)簡單，僅需對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)的適配與嵌入工作，值得推廣應(yīng)用。
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