一种智能断路器及其自适应保护方法与流程

本发明涉及低压配电电力安全，尤其涉及一种智能断路器及其自适应保护方法。

背景技术：

1、传统断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置，其一般在内部设置有一组固定的保护参数，如额定电流与动作时间等，该组保护参数通常是根据电力系统的整体设计与预期负载来确定的，当电力系统中的相关参数达到触发条件，断路器装置便开始工作，通过电路分断等方式实现保护功能。

2、智能断路器是指在传统断路器的功能基础上，综合利用数据采集、互连通信等技术手段，具备了实时监控和自适应保护等功能的新型断路器，常见的方式是通过设置区域信息终端或服务器作为中介，对多个断路器采集的电气特性参数进行处理，以实现对于断路器或一定范围内配电网络的监控、管理、故障报警等功能。

3、目前常规技术中应用的智能断路器存在以下问题：

4、(1)由于电力系统中的负载与工况是会发生变化的，预先设置的保护参数很可能与当前的工作条件不相匹配，从而导致不必要的电路启断或无法在必要的情况下开启保护功能；

5、(2)由于智能断路器多分布设置于配电网络的主要节点，且数量一般较多，现有技术中较难实现对单个断路器工作状态进行更为精确的控制，从而也较难对单个断路器及其所属电气线路的工作状态进行定点的有效监控、管理，也无助于对配电网络故障识别与排查效率的提升；

6、(3)由于断路器设置于配电网络的底层终端，其所处工作环境的算力较弱，在进行边缘计算的过程中需要较多的依赖于信息通信和上端数据处理设备的计算能力，难以自主进行边缘计算及本地化决策分析；

7、(4)在定位精度、授时基准与一致性等方面仍有提升的需要。

技术实现思路

1、为解决现有智能断路器保护参数固定，不能实时与电力系统运行状况相匹配的技术问题，本发明提出了一种智能断路器及其自适应保护方法。

2、第一方面，本发明实施例提供一种智能断路器自适应保护方法，包括：

3、获取配电网络中智能断路器节点所处电路分支处的电气状态量数据和环境量数据；

4、根据预设需求对获取到的环境量数据和电气状态量数据进行分配并计算得到对应的计算结果；

5、基于所述计算结果采用预设的智能算法进行逻辑判断和本地分析决策，生成控制动作指令，所述逻辑判断和本地分析决策包括自适应保护控制指令判断、智能断路器保护参数自适应调整以及配电网故障预警；

6、根据所述控制动作指令控制所述智能断路器内部的保护控制装置执行相应的保护动作。

7、在一些实现方式中，所述电气状态量数据包括电流数据和电压数据；所述环境量数据包括温度数据；所述自适应保护控制指令判断，包括：

8、若获取到的电压数据超出或低于预设的电压保护阈值范围，则分别生成过压保护控制动作指令或者欠压保护控制动作指令，以控制相应的保护控制装置执行相应的电压保护动作；

9、若获取到的电流数据超出或低于预设的电流保护阈值范围，则生成电流保护控制动作指令，以控制相应的保护控制装置执行电流保护动作；

10、若获取到的温度数据超出或低于预设的温度保护阈值范围，则生成温度保护控制动作指令，以控制相应的保护控制装置执行温度保护动作。

11、在一些实现方式中，所述智能断路器保护参数自适应调整，包括：

12、将实时获取到的所述电气状态量数据和所述环境量数据通过所述智能算法进行分析预测，得到电力系统的状态和风险的预测结果；

13、根据所述预测结果自动调整所述智能断路器保护参数。

14、在一些实现方式中，所述配电网故障预警，包括：

15、将实时获取到的所述电气状态量数据和所述环境量数据通过所述智能算法进行故障事件的预测；

16、当预测到故障事件时，根据预测到的故障事件以及故障事件的发生位置生成相应的控制保护动作指令，以触发智能断路器内部相应的保护控制装置执行相应的保护动作；

17、和/或，当预测到故障事件时，根据预测到的故障事件以及故障事件的发生位置生成报警信息，以通知相应的运维人员对故障进行修复。

18、在一些实现方式中，所述方法还包括：通过北斗定位方式，实时获取所述智能断路器的位置信息。

19、在一些实现方式中，所述方法还包括：以北斗信号为参考，为所述电气状态量数据的相位计算以及基于边缘计算的分布式比较提供基准时钟。

20、在一些实现方式中，所述智能算法采用深度学习模型，所述深度学习模型的建立过程包括：

21、数据采集和预处理：在所述智能断路器工作中采集电力系统工作参数的原始数据，并对采集到的原始数据进行预处理；

22、数据标注和训练集准备：根据相关专业领域知识和经验，对预处理后的原始数据进行标注和注释，然后将标记后的原始数据将构成训练集，然后通过特征提取方法对训练集中的数据进行进一步的处理；

23、构建深度学习模型：选择预设的深度学习模型架构来构建深度学习模块；

24、模型训练和优化：使用标记的训练集对构建的深度学习模型进行训练和优化。

25、第二方面，本发明实施例提供一种智能断路器，包括计算单元、管理单元和保护单元，其中：

26、所述计量单元用于采集配电网络中智能断路器节点所处电路分支处的电气状态量数据和环境量数据并发送给所述管理单元，还用于接收所述管理单元按照预设需求分配的环境量数据和状态量数据，并根据所述预设需求进行计算得到相应的计算结果；

27、所述管理单元用于根据所述计算结果采用预设的智能算法进行本地分析决策，生成控制动作指令，所述本地分析决策包括自适应保护控制指令判断、智能断路器工作参数配置调整以及配电网故障预警；

28、所述保护单元用于根据所述控制动作指令执行相应的保护动作。

29、第三方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，实现如第一方面所述的方法。

30、第四方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器和至少一个处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

31、本发明的一个或多个实施例至少带来如下有益效果：

32、本发明通过对采集的电流、电压和温度等数据进行处理，并通过预设的智能算法进行逻辑判断和本地化分析决策，以实现包括自适应保护控制指令判断、智能断路器保护参数自适应调整以及配电网故障预警等功能，从而提高断路器工作的效率与精确性。其次根据北斗定位方式可以精确的获取智能断路器的位置信息，从而提高故障识别、排查与检修的效率。并进而以北斗信号为参考，为所述电气状态量数据的相位计算以及基于边缘计算的分布式比较提供基准时钟，从而保障电网和负荷保护的一致性，减少误动作。

技术特征：

1.一种智能断路器自适应保护方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的智能断路器自适应保护方法，其特征在于，所述电气状态量数据包括电流数据和电压数据；所述环境量数据包括温度数据；所述自适应保护控制指令判断，包括：

3.根据权利要求1所述的智能断路器自适应保护方法，其特征在于，所述智能断路器保护参数自适应调整，包括：

4.根据权利要求3所述的智能断路器自适应保护的边缘计算方法，其特征在于，所述配电网故障预警，包括：

5.根据权利要求4所述的智能断路器自适应保护方法，其特征在于，还包括：通过北斗定位方式，实时获取所述智能断路器的位置信息。

6.根据权利要求5所述的智能断路器自适应保护方法，其特征在于，还包括：以北斗信号为参考，为所述电气状态量数据的相位计算以及基于边缘计算的分布式比较提供基准时钟。

7.根据权利要求1所述的智能断路器自适应保护方法，其特征在于，所述智能算法采用深度学习模型，所述深度学习模型的建立过程包括：

8.一种智能断路器，其特征在于，包括计算单元、管理单元和保护单元，其中：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和至少一个处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明提供一种智能断路器及其自适应保护方法。所述方法包括：获取配电网络中智能断路器节点所处电路分支处的电气状态量数据和环境量数据；根据预设需求对获取到的环境量数据和电气状态量数据进行分配并计算得到对应的计算结果；基于所述计算结果采用预设的智能算法进行逻辑判断和本地分析决策，生成控制动作指令，所述逻辑判断和本地分析决策包括自适应保护控制指令判断、智能断路器保护参数自适应调整以及配电网故障预警；根据所述控制动作指令控制所述智能断路器内部的保护控制装置执行相应的保护动作。本发明可以使断路器实现自适应保护控制指令判断、智能断路器保护参数自适应调整以及配电网故障预警等功能，提高断路器工作的效率与精确性。

技术研发人员：谢宝珍,李耀飞,鲁浩龙,刘继龙
受保护的技术使用者：国能新朔铁路有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19