[发明专利]基于5G网络切片和超限学习机的配电网差动保护系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于5G网络切片和超限学习机的配电网差动保护系统及方法，涉及电力系统继电保护的技术领域，包括通过5G网络互相连接的被保护的配电网络和通信模块，以及与通信模块连接的智能差动保护模块、网络故障预测模块和故障恢复模块，被保护的配电网络由各主母线、分支母线以及连接于所述主母线和所述分支母线之间的配电网线路连接组成，本发明采用无线通信方式可以避免线缆铺设存在的问题，5G无线通信技术具有超高带宽、超高可靠低时延等特性，能够解决传统的配电网差动保护方法适应性问题，可以增强配电网差动保护信号传输的安全性、低时延和可靠性，保证传输服务质量。

技术领域

本发明属于电力系统继电保护的技术领域，特别涉及基于5G网络切片和超限学习机的配电网差动保护系统及方法。

背景技术

配电网差动保护可以对区域内被保护元件两侧的电流大小和相位进行比较，完成运行状态的识别，对故障进行判断和切除，保障配电网安全。故障位置的快速判断和切除要求保护装置之间的信号传输实时、可靠。光纤传输继电保护信号的方式在电力系统中已有一定的研究和应用，但是存在光缆敷设困难和投资太高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中存在的问题，提出一种基于5G网络切片和超限学习机的配电网差动保护系统及方法，解决了配电网差动保护网络存在的光缆敷设困难和投资太高的问题。

本发明所述的基于5G网络切片和超限学习机的配电网差动保护系统，包括通过5G网络互相连接的被保护的配电网络和通信模块，以及与通信模块连接的智能差动保护模块、网络故障预测模块和故障恢复模块；

所述的被保护的配电网络由各主母线、分支母线以及连接于所述主母线和所述分支母线之间的配电网线路连接组成，所述的分支母线和配电网线路均设有断路器，由智能差动保护模块通过所述通信模块进行远程控制开断，被保护的配电网络中的元件两侧均设有测量设备，用于测量被保护的配电网络中的元件两侧电气量，并通过通信模块进行数据传输；被保护的配电网络的线路两侧均设有规格统一的电流互感器。

作为优选，所述的智能差动保护模块包括数据采集器、比较器和继电器。

所述的数据采集器接收被保护元件两侧的电气量并记录。

所述的比较器将同一时刻采集到的被保护元件两侧电气量进行比较，根据保护动作判据判断故障位置是否在保护范围内，决定所述继电器是否动作将故障切除。

所述的保护动作判据采用带制动特性的差动保护方式，可写为。

式中，为继电器正确动作时的差动电流，计算方式为，其中和分别为被保护元件两侧电流；为外部短路时穿过两侧电流互感器的实际短路电流，计算方式为；为制动系数，根据被保护元件的不同而选择不同的值。

作为优选，所述的通信模块用于进行被保护的配电网络与智能差动保护模块、网络故障预测模块、故障恢复模块之间的无线通信，通信模块采用5G网络切片方式进行数据和控制指令信号传输。

作为优选，所述的5G网络切片方式是指通过网络切片技术在5G物理网络上动态部署多个虚拟逻辑网络，无需为配电网差动保护业务建设专用的物理网络，且通过一个分片的数据不能被网络中的其他分片访问。

作为优选，所述的网络故障预测模块利用改进的超限学习机算法预测即将发生的被保护元件故障，并在可能的情况下阻止故障发生，如果故障不可避免，则将预警信号发送给故障恢复模块，在故障发生时通过故障恢复模块进行故障恢复。

作为优选，所述的改进的超限学习机算法为附带长短期记忆的多层超限学习机算法（Multi-Layer Extreme Learning Machine with long short-term Memory，MLELMM），利用时序化电气量及环境量预测后续电流，并以此为依据预测可能发生的被保护元件故障。