本发明属于配电网环网故障判别领域，具体涉及一种适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统及方法。
背景技术：
1、死区故障指的是某一段线路内发生的故障，其产生的故障信号不会触发保护装置动作，这个故障称为死区故障。传统配电网主要由集中式的发电厂、变电站和传统的电力线路组成，结构相对简单,故障特征清晰。分布式配电网通常由多个分布式能源以及各种智能电力电子设备组成，具有更加复杂和动态的特性。分布式配电网还存在包含回馈电流的双向电流流动的特点。当故障发生于母线出口处的断路器与电流互感器之间，电流互感器将因检测不到故障电流而导致保护无法动作，从而产生死区故障。且馈线自动化系统将无法获得故障电流信息、对故障区段与故障性质进行有效识别，造成故障不能及时切除，扩大故障范围的不良后果。需要对现有继电保护技术进行升级和改进。
2、为了解决死区故障，目前使用的方法为：在线路两侧安装断路器和电流互感器并在母线处安装环网母差保护装置，利用纵联差动保护和母线差动保护在故障时判断故障区域，保护装置跳开断路器可以解决环网死区故障。但现有技术存在以下问题：
3、(1)死区故障精确定位难，保护动作影响范围大，当环网母差保护装置识别到死区故障之后，遥控分开故障区域边界开关的上一级“三遥”开关以及两者之间的分支开关，遥控合上改变电站出线开关、联络开关，恢复非故障区域供电。其保护范围涉及到整个环网母线，影响范围大；
4、(2)故障排除困难，施工量大：当发生死区故障的环网被隔离出来后，需要人工进行手动检测，对环网故障范围内所有的分支和上下游都要逐一检查，排除故障，工作量大，成本高，时间长。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统及方法。
2、实现本发明目的的具体技术方案为：
3、一种适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统，包括主控制单元以及各子机单元；
4、所述子机单元设置在配电网母线的各个分支处，所述各个子机单元通过ethercat总线与主控制单元连接；
5、所述子机单元采集各支路电流以及电压信息，并将采集的信息传输至主控制单元，主控制单元根据采集的信息判断是否发生死区故障，并根据故障情况传递相应指令至对应子机单元，子机单元根据指令执行控制分支处的断路器通断。
6、进一步的，所述主控制单元根据采集的信息判断是否发生死区故障，具体为：
7、首先根据分支处的母差保护判据判断是否可能发生故障：
8、
9、其中，其中表示第i个支路的工频变化量电流；iop.min表示设置的母线纵联差动保护的最小动作电流，kres表示含回馈电流的差动保护制动系数制动系数，若满足上式，则认为系统可能发生故障，进行下一个判断，否则认为无故障；
10、之后对电流的值以及其方向进行判断：
11、如果满足i＞iset，direct＜0，则判定该支路发生死区故障，否则认为无故障；
12、其中，iset为设置的判据电流，direct为电流方向，其中设流过电流互感器的电流由母线至负载时为正，反之则为负。
13、进一步的，当主控制单元判断系统发生死区故障时，则发送指令至对应发生故障支线的子机单元，子机单元根据指令控制断路器跳开。
14、进一步的，所述子机单元包括电源，mcu主控芯片、ethercat esc控制芯片、以太网接口、wifi模块、gprs模块、usb接口、电压采样模块、电流采样模块以及开关量执行单元；
15、所述mcu主控芯片分别与ethercat esc控制芯片、wifi模块、gprs模块、usb接口、电压采样模块、电流采样模块以及开关量执行单元连接，所述电源为子机单元中各个部分供电，ethercat esc控制芯片用于通过以太网接口与上位机连接，连接各子机单元与主控制单元；所述电压采样模块、电流采样模块用于采集配电网母线的各个分支处的电流、电压信息。
16、进一步的，所述主控制单元以及各子机单元之间的通信采用ethercat，在ethercat网络中，主控制单元以通过单一的以太网帧将数据发送到所有的子机单元，然后每个子机单元都在接收到数据后实时处理并将结果传递给下一个子机单元，最终返回到主控制单元；
17、即主控制单元通过ethercat协议快速获取从子机单元中获取各断路器的开关状态、采样的电压和电流值，并执行保护判据，若某子机单元的采样值超过整定值，主控制单元立即向子机单元发送下行报文，报文数据遍历所有子机单元，子机单元根据下行报文ethercat帧头，在ethercat数据帧中的指定位置抽取或插入数据，同时将报文传输给下一个子机单元；指定子机单元读取数据后执行主机指令，输出开关量，断开断路器；当报文到达系统逻辑位置的最后一个子机单元，该子机单元将处理后的报文作为上行报文返回给主控制单元。
18、进一步的，所述ethercat数据帧包括以太网帧头、数据包和fsc帧校验序列，所述以太网帧头包括源地址、目的地址和以太网帧类型，ethercat以太网帧类型为ox88a4，传输数据包括数据长度以及若干子报文，每个子报文有逻辑地址、偏移地址以及读写数据，用于传输i/o值、应用层协议以及邮箱通信等数据，帧校验序列通过32位crc算法，验证数据是否出错；每个数据包中包括数据包包头，数据和计数器。
19、本发明还提供一种基于上述系统的适用于馈线自动化系统的死区故障判别方法，包括以下步骤：
20、步骤1、子机单元采集各支路电流以及电压信息；
21、步骤2、主控制单元根据采集的信息判断是否发生死区故障，并发出相应的指令至对应的子机单元；
22、步骤3、子机单元根据指令执行控制分支处的断路器通断。
23、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
24、本发明的死区故障判别通过在配电网母线的各个分支处设置子机单元，在采集信息后进行故障判别的过程中包括回馈电流的母线差动保护算法，根据负荷的回馈电流实现死区判别，同时，在主控制单元以及各子机单元采用ethercat(以太网控制自动化技术)，延迟低，传输速率高，抗干扰，成本较低，可以快速、精确的实现整个环网的死区故障判别。
25、本发明利用新型保护算法和全新的总线方案，当有回馈电流的负荷和电源发生死区故障时，对死区故障精准定位，对发生死区故障的分支断路器发送跳闸命令，跳开该断路器，切除死区故障。
26、下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
1.一种适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统，其特征在于，包括主控制单元以及各子机单元；
2.根据权利要求1所述的适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统，其特征在于，所述主控制单元根据采集的信息判断是否发生死区故障，具体为：
3.根据权利要求2所述的适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统，其特征在于，当主控制单元判断系统发生死区故障时，则发送指令至对应发生故障支线的子机单元，子机单元根据指令控制断路器跳开。
4.根据权利要求1所述的适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统，其特征在于，所述子机单元包括电源，mcu主控芯片、ethercat esc控制芯片、以太网接口、wifi模块、gprs模块、usb接口、电压采样模块、电流采样模块以及开关量执行单元；
5.根据权利要求1所述的适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统，其特征在于，所述主控制单元以及各子机单元之间的通信采用ethercat，在ethercat网络中，主控制单元以通过单一的以太网帧将数据发送到所有的子机单元，然后每个子机单元都在接收到数据后实时处理并将结果传递给下一个子机单元，最终返回到主控制单元；
6.根据权利要求5所述的适用于馈线自动化系统的死区故障判别系统，其特征在于，所述ethercat数据帧包括以太网帧头、数据包和fsc帧校验序列，所述以太网帧头包括源地址、目的地址和以太网帧类型，ethercat以太网帧类型为ox88a4，传输数据包括数据长度以及若干子报文，每个子报文有逻辑地址、偏移地址以及读写数据，用于传输i/o值、应用层协议以及邮箱通信等数据，帧校验序列通过32位crc算法，验证数据是否出错；每个数据包中包括数据包包头，数据和计数器。
7.根据权利要求1-6任意一项所述系统的适用于馈线自动化系统的死区故障判别方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的适用于馈线自动化系统的死区故障判别方法，其特征在于，所述步骤2中的主控制单元根据采集的信息判断是否发生死区故障，具体为：
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7-8中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7-8中任一项所述的方法的步骤。
