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一种智能广域分布式多源差动保护管理系统

阅读：743发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种智能广域分布式多源差动保护管理系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种智能广域分布式多源差动保护管理系统，属于电力系统配网自动化的技术领域。由于配电区域广泛且分散，这些遍布配电区域的众多配电终端将通过互联网，将自身存储的配网数据在整个配电区域共享，并上传至云端，云服务器将这些数据分类存储，并根据需求发布至整个区域。分布在整个区域的终端通过订阅云服务器发布的信息，获取并整理这些信息，随时调整保护逻辑和定值。本发明提出了一种适用于多源分布式配网终端架构的多源差动保护系统，在保证成本的前提下，此系统能在线动态修改保护定值及拓扑配置，为分布式差动保护提供一个良好的管理环境。，下面是一种智能广域分布式多源差动保护管理系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种广域分布式多源差动保护管理系统，包括设置在各区域电网内的web服务器和设置在主站的云端服务器，其特征在于：
各区域电网内的每台终端配置web服务器，为整个由各web服务器和云端服务器构成的网络提供分布式web服务，并部署数据库服务；web服务器作为区域电网内的一个web客户端，主动获取区域电网内其他终端提供的终端数据，所述终端数据包括实时电压电流数据、开关状态数据以及goose开入数据和goose开出数据；
在区域电网内的主站中部署云端服务器，并为区域电网内所有终端配置VPN虚拟专网，当某一终端上电启动连上对应的web服务器之后，云服务器将为该终端提供与当前所有在线终端的连接服务和数据上传和下载服务；
在区域电网内部署无线时钟同步网，采用高精度以太网授时PTP协议，对云端服务器和所有终端进行对时；
在区域电网内的每台终端部署分布式差动保护模块，对获取来的其他终端提供的终端数据进行分类并存储在web数据库中，对存储的信息进行分析，为终端保护提供通道映射，为差动保护提供数据；其中，所述通道映射是指本配网终端接收相邻配网终端装置某个物理通道的数据，需要将其映射到本地的缓冲区对应通道中。
2.根据权利要求1所述的广域分布式多源差动保护管理系统，其特征在于：
在终端与终端之间采用内部localUTC时标，精度达到us级别。
3.根据权利要求1所述的广域分布式多源差动保护管理系统，其特征在于：
终端启动后，通过VPN连上云端服务器，将自身的web配置信息上传至云端服务器，这些配置信息包括终端的型号、地址、MAC、地理位置、终端所控制的开关ID、终端需要投入的功能压板，以及其它功能配置参数。
4.根据权利要求3所述的广域分布式多源差动保护管理系统，其特征在于：
云服务器将各终端上传来的终端数据存储在云端服务器所部署的数据库中，并将区域电网内所有终端数据通过web服务传输给各终端。
5.根据权利要求4所述的广域分布式多源差动保护管理系统，其特征在于：
终端将云服务器传输过来的终端数据进行分析和计算，得到该终端周围所部署的开关和周围终端的配置信息。
6.根据权利要求1所述的广域分布式多源差动保护管理系统，其特征在于：
终端通过对获取到的周围其他终端web配置信息，进行分析计算，将参与计算的保护通道与其他终端的采集数据进行匹配和计算，形成新的通道映射和保护定值。
7.根据权利要求1所述的广域分布式多源差动保护管理系统，其特征在于：
终端与终端之间在通过高精度以太网授时PTP协议由云端服务器统一对时后，采用内部统一的localUTC时标即精度在1us以内的时钟计数，各终端配置的分布式差动保护模块将对其他终端发送的终端数据的localUTC进行比对，接受符合时间同步的数据。
8.根据权利要求1所述的广域分布式多源差动保护管理系统，其特征在于：
各终端配置的分布式差动保护模块在如下情况下需要退出保护：
(1)当终端web服务器获取云端服务器信息时，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入；
(2)获取周边终端配置信息时，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入；
(3)分布式差动保护模块在生成通道映射和保护定值时，所有保护功能退出；
(4)未经过时钟同步并统一了内部localUTC时标的终端，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入。

说明书全文

一种智能广域分布式多源差动保护管理系统

技术领域

[0001] 本发明公开了一种智能广域分布式多源差动保护管理系统，属于电力系统配网自动化的技术领域。

背景技术

[0002] 分布式差动保护是指利用分布在同一块区域的不同配网测控保护终端，通过光纤或4G无线通信，获取区域内进端电流和出端电流，通过差动保护算法，判断当前区域是否处于故障状态。

[0003] 分布式差动保护是配网故障检测中的一种手段，但是配网运行环境复杂，并且经常发生变化，实际运行时，一旦运行环境发生变化，差动保护功能若不能实时修改定值，则会导致保护失灵或误动。目前分布式差动保护状况如下：

[0004] 1.对于配网运行环境较高，不能用于过于复杂的运行环境，例如多源头，多分支。

[0005] 2.对运行环境要求相对稳定，其区域内拓扑结构不能发生变化，1次设备更换时其设备参数不能变动。

[0006] 3.成本，因为一旦部署了差动保护就需要获取区域内其他终端的运行数据，各终端之间的距离动辄在数公里以上，部署光纤成本太高，3G无线通信速度较慢，且信号不稳定。

[0007] 4.数据存储，终端可存储的数据较少，整个区域内的终端数据非常多，且不同厂家的终端其数据结构也不一样。很多数据仅能在调试阶段设置，一旦运行更改及其麻烦，不能动态获取这些数据。

[0008] 5.时间同步，在分布式差动保护中，参与计算的保护通道数据来源于其他分布式终端，不可避免的面临数据的时间同步问题，并且对时间的精度要求很高，一旦时间同步存在误差，保护将面临误动或拒动的情况。由于配网终端分布广泛，若部署高精度对时方式，则大大提高配网建设成本。

[0009] 因此在目前的配电领域，分布式差动保护还不能大规模部署在配电网络中。

发明内容

[0010] 本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种基于互联网数据存储技术的广域分布式多源差动保护管理系统，在不增加成本的前提下，保证了配电终端中分布式差动保护功能的部署和运行。

[0011] 本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

[0012] 一种广域分布式多源差动保护管理系统，包括设置在各区域电网内的web服务器和设置在主站的云端服务器，其特征在于：

[0013] 各区域电网内的每台终端配置web服务器，为整个由各web服务器和云端服务器构成的网络提供分布式web服务，并部署数据库服务；web服务器作为区域电网内的一个web客户端，主动获取区域电网内其他终端提供的终端数据，所述终端数据包括实时电压电流数据、开关状态数据以及goose开入数据和goose开出数据；

[0014] 在区域电网内的主站中部署云端服务器，并为区域电网内所有终端配置VPN虚拟专网，当某一终端上电启动连上对应的web服务器之后，云服务器将为该终端提供与当前所有在线终端的连接服务和数据上传和下载服务；

[0015] 在区域电网内部署无线时钟同步网，采用高精度以太网授时PTP协议，对云端服务器和所有终端进行对时；

[0016] 在区域电网内的每台终端部署分布式差动保护模块，对获取来的其他终端提供的终端数据进行分类并存储在web数据库中，对存储的信息进行分析，为终端保护提供通道映射，为差动保护提供数据；其中，所述通道映射是指本配网终端接收相邻配网终端装置某个物理通道的数据，需要将其映射到本地的缓冲区对应通道中。

[0017] 本发明进一步包括以下优选方案：

[0018] 在终端与终端之间采用内部localUTC时标，精度达到us级别。

[0019] 终端启动后，通过VPN连上云端服务器，将自身的web配置信息上传至云端服务器，这些配置信息包括终端的型号、地址、MAC、地理位置、终端所控制的开关ID、终端需要投入的功能压板，以及其它功能配置参数。

[0020] 云服务器将各终端上传来的终端数据存储在云端服务器所部署的数据库中，并将区域电网内所有终端数据通过web服务传输给各终端。

[0021] 终端将云服务器传输过来的终端数据进行分析和计算，得到该终端周围所部署的开关和周围终端的配置信息。

[0022] 终端通过对获取到的周围其他终端web配置信息，进行分析计算，将参与计算的保护通道与其他终端的采集数据进行匹配和计算，形成新的通道映射和保护定值。

[0023] 终端与终端之间在通过高精度以太网授时PTP协议由云端服务器统一对时后，采用内部统一的localUTC时标，即精度在1us以内的时钟计数，各终端配置的分布式差动保护模块将对其他终端发送的终端数据的localUTC进行比对，接受符合时间同步的数据。

[0024] 各终端配置的分布式差动保护模块在如下情况下需要退出保护：

[0025] (1)当终端web服务器获取云端服务器信息时，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入；

[0026] (2)获取周边终端配置信息时，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入；

[0027] (3)分布式差动保护模块在生成通道映射)和保护定值时，所有保护功能退出；

[0028] (4)未经过时钟同步并统一了内部localUTC时标的终端，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入。

[0029] 本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

[0030] 能根据周围一次或二次设备变动情况动态拓扑结构信息和保护定值，大大减少运维的工作量。

[0031] 区域内一次和二次设备信息不再集中存储和计算，最大效率的利用了分布在区域内的终端。

[0032] 极大的增强了分布式差动保护在处理设备变更和维护时的实时性和灵活性，且保证了配电系统的可靠运行。附图说明

[0033] 图1为广域分布式多源差动保护管理系统整体结构示意图；

[0034] 图2为接入一个新配电终端的实施案例；

[0035] 图3为配电终端二次配置参数发生变化的实施案例；

[0036] 图4为配电终端一次设备参数发生变化的实施案例。

具体实施方式

[0037] 下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

[0038] 如下图1所示为广域分布式多源差动保护管理系统整体结构示意图。广域分布式多源差动保护管理系统，包括设置在各区域电网内的web服务器和设置在主站的云端服务器。各区域电网内的每台终端配置web服务器，为整个由各web服务器和云端服务器构成的网络提供分布式web服务，并部署数据库服务；web服务器作为区域电网内的一个web客户端，主动获取区域电网内其他终端提供的终端数据，所述终端数据包括实时电压电流数据、开关状态数据以及goose开入数据和goose开出数据。

[0039] 在区域电网内的主站中部署云端服务器，并为区域电网内所有终端配置VPN虚拟专网，当某一终端上电启动连上对应的web服务器之后，云服务器将为该终端提供与当前所有在线终端的连接服务和数据上传和下载服务；在区域电网内部署无线时钟同步网，采用高精度以太网授时PTP协议，对云端服务器和所有终端进行对时。在区域电网内的每台终端部署分布式差动保护模块，对获取来的其他终端提供的终端数据进行分类并存储在web数据库中，对存储的信息进行分析，为终端保护提供通道映射，为差动保护提供数据；其中，所述通道映射是指本配网终端接收相邻配网终端装置某个物理通道的数据，需要将其映射到本地的缓冲区对应通道中。

[0040] web服务器作为区域电网内的一个web客户端，主动获取区域电网内其他终端提供的终端数据，实现区域网络内的快速数据交互。

[0041] 在区域电网内的主站中部署的云端服务器，并为区域电网内所有终端配置VPN虚拟专网，当某一终端上电启动连上对应的web服务器之后，云服务器将为该终端提供与当前所有在线终端的连接服务和数据上传和下载服务。

[0042] 终端启动后，通过VPN连上云端服务器，将自身的web配置信息上传至云端服务器，这些配置信息包括终端的型号、地址、MAC、地理位置、终端所控制的开关ID、终端需要投入的功能压板，以及其它功能配置参数。云服务器将各终端上传来的终端数据存储在云端服务器所部署的数据库中，并将区域电网内所有终端数据通过web服务传输给各终端。终端将云服务器传输过来的终端数据进行分析和计算，得到该终端周围所部署的开关和周围终端的配置信息。

[0043] 终端通过对获取到的周围其他终端web配置信息，进行分析计算，将参与计算的保护通道与其他终端的采集数据进行匹配和计算，形成新的通道映射和保护定值。

[0044] 终端与终端之间在通过高精度以太网授时PTP协议由云端服务器统一对时后，采用内部统一的localUTC时标，即精度在1us以内的时钟计数，各终端配置的分布式差动保护模块将对其他终端发送的终端数据的localUTC进行比对，接受符合时间同步的数据。

[0045] 各终端配置的分布式差动保护模块在如下情况下需要退出保护：

[0046] (1)当终端web服务器获取云端服务器信息时，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入；

[0047] (2)获取周边终端配置信息时，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入；

[0048] (3)分布式差动保护模块在生成通道映射)和保护定值时，所有保护功能退出；

[0049] (4)未经过时钟同步并统一了内部localUTC时标的终端，分布式差动保护功能退出，就地化保护投入。

[0050] 如下图2所示，区域内终端增加终端5，则终端5将通知云端服务器，由云端服务器通知所有区域内终端，其他终端的保护管理模块通过计算分析决定是否需要获取新增设备(终端5)的详细设备信息，并根据获取到的信息重新计算和配置保护定值和保护功能。

[0051] 如下图3所示，区域内终端2进入检修状态或者终端2所对应的开关保护动作导致开关跳闸，此时终端2会通知云端服务器，由云端服务器通知所有区域内终端，区域内相邻终端(终端1，终端3，终端4)的保护管理模块将变更差动计算逻辑，进入检修状态的终端所对应的开关将不纳入差动保护通道计算中。

[0052] 如下图4所示，区域内终端1所涵盖的一次设备参数发生变化时，终端1需要通知云端服务器，由云端服务器通知区域内所有终端，其他终端保护管理模块根据数据分析决定是否向此终端查询配置信息并更新差动保护定值。

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