一种基于低代码控制器的低压继电保护方法

1.本发明涉及继电保护技术领域，特别是涉及一种基于低代码控制器的低压继电保护方法。


背景技术：

2.在双碳目标和新型电力系统建设实施背景下，太阳能电池板、风力发电、电动汽车、燃料电池、用户侧大型发供电模块等分布式电源的规模和容量得到了快速发展，未来将成为能源行业有效降低能耗、节省投资、提升低压电网能源调配可靠性与灵活性的重要手段之一。而分布式电源陆续接入低压电网，将传统的低压电网结构升级为多端有源网络结构，将为低压电网的运行方式带来复杂的变化，导致传统的低压电网继电保护配置方案不再适用。
3.目前广泛使用的继电保护装置均需由厂家预先写好继电保护控制程序，通过简单的逻辑判断实现继电保护功能，继电保护策略的更新与维护所需工作量较大，难以适应新能源大量接入背景下低压继电保护策略的灵活配置需要。同时，当前的微机保护装置价格昂贵，限制了低压台区保护的广泛应用及配电馈线自动化的发展。如何使非编程技术背景的电气工程专业人员就能够自主实现低压继电保护策略的灵活、简便更改配置，同时降低低压继电保护装置的成本，是当前低压继电保护发展的技术难题和堵点。
4.边活动（activity on edge,aoe）网是以顶点表示事件，有向边表示活动的带权有向图，其中边上的权值表示该活动持续的时间。aoe网常用于描述和分析一项工程的计划和实施过程。考虑到控制过程通常也是对被控对象的某些状态（可定义为事件）进行响应处理，因此也可使用aoe网进行较好的描述，低代码控制器采用aoe网对控制过程进行建模，应用时将控制策略转化为aoe网进行配置即可实现控制功能。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，包含以下步骤：步骤1、采用aoe网络对低压继电保护策略建模，利用采集的电流量在aoe节点中判断发生的事件，并在aoe边中执行所需的动作；步骤2、低代码控制器根据aoe网络执行控制策略，支持以aoe网络形式配置控制策略，将步骤1所述的aoe网络建模得到的模型配置到低代码控制器中，实现低压继电保护策略。
7.作为本发明的进一步技术方案：步骤1具体包括：101）继电保护策略通过对电力系统采集的信号进行逻辑判断，确定是否发生故障及下发开关跳闸指令，该过程采用aoe网络建模，低压继电保护采用电流保护，即通过采集的电流量判断是否发生故障，建立低压继电
保护策略的aoe网络；102）在aoe网络中通过有向边将节点相连，并在边中执行具体的动作。
8.作为本发明的进一步技术方案：所述aoe网络具有三段保护：瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过负荷保护，其中瞬时电流速断保护和限时电流速断保护为主保护，过负荷保护为后备保护。
9.作为本发明的进一步技术方案：所述aoe网络包括以下节点：节点1：aoe网络的起始节点，每次测量电流值更新后，通过比较测量电流值和设置的过负荷保护电流定值，判断是否出现过负荷，若是，则启动aoe网络，执行边1;2、边1;3、边1;4的动作，其中边1；2表示连接节点1和节点2的边，其余类推；节点2：判断测量电流值是否大于瞬时电流速断保护定值，若是，则判断发生故障，执行边2;6的动作；节点3：判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值，若是，则需要经过限时电流速断保护设置的延时时间，再次判断测点电流值是否大于限时电流速断保护定值，执行边3;5的动作；节点4：经过过负荷保护设置的延时时间后，再次判断测量电流值是否大于过负荷保护电流定值，若是，则判断发生故障，并执行边4;6的动作；节点5：经过限时电流速断保护设置的延时时间后，再次判断测点电流值是否大于限时电流速断保护定值，若是，则判断发生故障，并执行边5;6的动作；节点6：aoe网络结束节点；aoe网络中aoe边的动作如下：边1;2：进入节点2，进一步判断测量电流值是否大于瞬时电流速断保护定值；边2;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为一段保护出口，进入结束节点；边1;3：进入节点3，进一步判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值；边3;5：记录当前时间，进入节点5，在节点5中经过限时电流速断保护设置的延时时间后再次判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值；边5;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为二段保护出口，进入结束节点；边1;4：记录当前时间，进入节点4，在节点4中经过过负荷保护设置的延时时间后再次判断测量电流值是否大于过负荷保护电流定值；边4;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为三段保护出口，进入结束节点。
10.作为本发明的进一步技术方案：步骤2中，修改aoe网络中的三段保护定值，以及限时电流速断保护和过负荷保护的延时时间，能够更新保护策略配置，适应低压电力系统中新能源波动引起的保护调整需要。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，通过aoe网络对低压继电保护策略进行直观的建模，在低代码控制器中通过aoe网络配置方式灵活实现低压继电保护策略，可显著降低低压继电保护的开发应用门槛，同时在一个终端设备中即可实现低压继电保护，能够有效降低低压继电保护建设成本，有助于配电馈线自动化发展。
附图说明
12.图1为本发明中低压继电保护策略的aoe网络图。
13.图2为本发明实施例中低压电力系统短路故障仿真模型图。
14.图3为本发明实施例中低压继电保护策略仿真测试一结果示意图。
15.图4为本发明实施例中低压继电保护策略仿真测试二结果示意图。
16.图5为本发明实施例中低压继电保护策略仿真测试三结果示意图。
具体实施方式
17.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.如图1-图5所示，一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，该方法包括以下步骤：1）采用aoe网络对低压继电保护策略建模，利用采集的电流量在aoe节点中判断发生的事件，并在aoe边中执行所需的动作，具体步骤如下：101）继电保护策略通过对电力系统采集的信号进行逻辑判断，确定是否发生故障及下发开关跳闸指令，该过程十分适合采用aoe网络建模。低压继电保护通常采用电流保护，即通过采集的电流量判断是否发生故障。建立低压继电保护策略的aoe网络如图1所示，该aoe网络实现了三段保护：瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过负荷保护。其中瞬时电流速断保护和限时电流速断保护为主保护，过负荷保护为后备保护。图1中各aoe节点的定义如下。
19.节点1：aoe网络的起始节点。每次测量电流值更新后，通过比较测量电流值和设置的过负荷保护电流定值，判断是否出现过负荷，若是，则启动aoe网络，执行边1;2、边1;3、边1;4的动作。
20.节点2：判断测量电流值是否大于瞬时电流速断保护定值，若是，则判断发生故障，执行边2;6的动作。
21.节点3：判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值，若是，则需要经过限时电流速断保护设置的延时时间，再次判断测点电流值是否大于限时电流速断保护定值，执行边3;5的动作。
22.节点4：经过过负荷保护设置的延时时间后，再次判断测量电流值是否大于过负荷保护电流定值，若是，则判断发生故障，并执行边4;6的动作。
23.节点5：经过限时电流速断保护设置的延时时间后，再次判断测点电流值是否大于限时电流速断保护定值，若是，则判断发生故障，并执行边5;6的动作。
24.节点6：aoe网络结束节点。
25.102）在aoe网络中通过有向边将节点相连，并在边中执行具体的动作，定义图1中各aoe边的动作如下：边1;2：进入节点2，进一步判断测量电流值是否大于瞬时电流速断保护定值。
26.边2;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为一段保护出口，进入结束节点。
27.边1;3：进入节点3，进一步判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值。
28.边3;5：记录当前时间，进入节点5，在节点5中经过限时电流速断保护设置的延时
时间后再次判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值。
29.边5;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为二段保护出口，进入结束节点。
30.边1;4：记录当前时间，进入节点4，在节点4中经过过负荷保护设置的延时时间后再次判断测量电流值是否大于过负荷保护电流定值。
31.边4;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为三段保护出口，进入结束节点。
32.低代码控制器支持以aoe网络形式配置控制策略，将步骤1）所述的aoe网络建模得到的模型配置到低代码控制器中，即可实现低压继电保护策略。修改aoe网络中的三段保护定值，以及限时电流速断保护和过负荷保护的延时时间，即可更新保护策略配置。
33.实验例：搭建图2所示的低压电力系统短路故障仿真模型，验证所提基于低代码控制器的低压继电保护策略实现方法的有效性。图2中s为电源节点，zs为电源节点输出阻抗，breaker为开关，load1和load2为负荷，iabc和vabc分别为电流表和电压表，line1和line2为配电线路。comm为s函数模块，实现与低代码控制器的通信，将测量的线路三相电流最大值和时间信号发送给低代码控制器，并接收低代码控制器的控制指令，对开关进行控制。fault1、fault2和fault3模块为线路接地短路故障模拟模块，其中fault1模块放置于线路一段保护范围内，fault2模块放置于一段保护范围外、二段保护范围内，fault3放置于二段保护范围外、三段保护范围内。
34.在线路一段保护范围内设置短路故障，仿真得到线路上的电流如图3所示，仿真模型在故障发生后0.02s收到开关跳闸指令，在故障后0.024s时已切除故障。
35.在线路一段保护范围外、二段保护范围内设置短路故障，仿真得到线路上的电流如图4所示，仿真模型在故障发生后0.08s收到开关跳闸指令，在故障后0.084s时已切除故障。
36.在线路二段保护范围外、三段保护范围内设置短路故障，仿真得到线路上的电流如图5所示，仿真模型在故障发生后1.02s收到开关跳闸指令，在故障后1.024s时已切除故障。
37.综合以上分析结果可知，基于低代码控制器的低压继电保护策略实现方法能够可靠、有选择性地切除故障，验证了该方法的有效性。本发明采用aoe网络对低压继电保护策略进行直观的建模，在低代码控制器中通过aoe网络配置方式灵活实现低压继电保护策略，可显著降低低压继电保护的开发应用门槛，同时在一个终端设备中实现了低压继电保护，相比采用微机保护装置能够显著降低低压继电保护建设应用成本。
38.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
39.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1、采用aoe网络对低压继电保护策略建模，利用采集的电流量在aoe节点中判断发生的事件，并在aoe边中执行所需的动作；步骤2、低代码控制器根据aoe网络执行控制策略，支持以aoe网络形式配置控制策略，将步骤1所述的aoe网络建模得到的模型配置到低代码控制器中，实现低压继电保护策略。2.根据权利要求1的一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，其特征在于，步骤1具体包括：101）继电保护策略通过对电力系统采集的信号进行逻辑判断，确定是否发生故障及下发开关跳闸指令，该过程采用aoe网络建模，低压继电保护采用电流保护，即通过采集的电流量判断是否发生故障，建立低压继电保护策略的aoe网络；102）在aoe网络中通过有向边将节点相连，并在边中执行具体的动作。3.根据权利要求2的一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，其特征在于，所述aoe网络具有三段保护：瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过负荷保护，其中瞬时电流速断保护和限时电流速断保护为主保护，过负荷保护为后备保护。4.根据权利要求2的一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，其特征在于，所述aoe网络包括以下节点：节点1：aoe网络的起始节点，每次测量电流值更新后，通过比较测量电流值和设置的过负荷保护电流定值，判断是否出现过负荷，若是，则启动aoe网络，执行边1;2、边1;3、边1;4的动作；节点2：判断测量电流值是否大于瞬时电流速断保护定值，若是，则判断发生故障，执行边2;6的动作；节点3：判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值，若是，则需要经过限时电流速断保护设置的延时时间，再次判断测点电流值是否大于限时电流速断保护定值，执行边3;5的动作；节点4：经过过负荷保护设置的延时时间后，再次判断测量电流值是否大于过负荷保护电流定值，若是，则判断发生故障，并执行边4;6的动作；节点5：经过限时电流速断保护设置的延时时间后，再次判断测点电流值是否大于限时电流速断保护定值，若是，则判断发生故障，并执行边5;6的动作；节点6：aoe网络结束节点；aoe网络中aoe边的动作如下：边1;2：进入节点2，进一步判断测量电流值是否大于瞬时电流速断保护定值；边2;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为一段保护出口，进入结束节点；边1;3：进入节点3，进一步判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值；边3;5：记录当前时间，进入节点5，在节点5中经过限时电流速断保护设置的延时时间后再次判断测量电流值是否大于限时电流速断保护定值；边5;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为二段保护出口，进入结束节点；边1;4：记录当前时间，进入节点4，在节点4中经过过负荷保护设置的延时时间后再次判断测量电流值是否大于过负荷保护电流定值；边4;6：发送开关跳闸指令，并记录此时为三段保护出口，进入结束节点。5.根据权利要求1的一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，其特征在于，步骤2
中，修改aoe网络中的三段保护定值，以及限时电流速断保护和过负荷保护的延时时间，能够更新保护策略配置，适应低压电力系统中新能源波动引起的保护调整需要。

技术总结
本发明公开了一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，属于继电保护领域，采用AOE网络对低压继电保护策略建模，利用采集的电流量在AOE节点中判断发生的事件，并在AOE边中执行所需的动作，实现了瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和过负荷保护三段保护策略；本发明提出了一种基于低代码控制器的低压继电保护方法，通过AOE网络对低压继电保护策略进行直观的建模，在低代码控制器中通过AOE网络配置方式灵活实现低压继电保护策略，可显著降低低压继电保护的开发应用门槛，同时在一个终端设备中即可实现低压继电保护。备中即可实现低压继电保护。备中即可实现低压继电保护。


技术研发人员：鲍卫东 董树锋 冯竹建 周洋 何琦 吴志民 何静波 楼凯华 梅益鹏 黄德志 马三江
受保护的技术使用者：浙江大学 国网浙江义乌市供电有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/7/12