基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，建立在集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架下，按功能和層次可分為設(shè)備層、執(zhí)行層、決策層和通信層。設(shè)備層是體系架構(gòu)底層，面向終端設(shè)備；執(zhí)行層是體系架構(gòu)的承接環(huán)節(jié)，承擔(dān)決策中心和各設(shè)備終端的信息獲取和命令傳達(dá)；決策層是體系架構(gòu)的核心環(huán)節(jié)，完成信息整合和保護(hù)綜合決策；通信層是信息流轉(zhuǎn)傳遞環(huán)節(jié)，是多代理實(shí)施的基礎(chǔ)，貫徹整個體系架構(gòu)，提出了基于邊電流變化量的多代理微網(wǎng)主、備保護(hù)計(jì)算決策方法。在克服基于單點(diǎn)信息和兩點(diǎn)信息傳統(tǒng)保護(hù)的不足，充分發(fā)揮微網(wǎng)主體通信架構(gòu)、節(jié)省投資方面有著巨大的潛力，也為未來微網(wǎng)中多系統(tǒng)與繼電保護(hù)的融合提供了可能。
【專利說明】基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，特別涉及一種基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 多代理技術(shù)是人工智能和計(jì)算機(jī)技術(shù)的交叉學(xué)科，具有自治能力、社會能力、應(yīng)變 能力和自發(fā)行為，已經(jīng)在制造業(yè)、過程控制、電信系統(tǒng)、交通管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面得到了普 及和應(yīng)用。伴隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、電力需求定制化、終端設(shè)備智能化趨勢的加深，多代理 技術(shù)已迅速滲透到電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域，在電力市場、能量管理、電壓無功控制、潮流計(jì)算等 方面得到了許多應(yīng)用實(shí)踐。近年來，為增強(qiáng)繼電保護(hù)的可靠性和容錯率，減少后備保護(hù)的動 作時間，該技術(shù)也開始在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、故障診斷、故障分區(qū)與網(wǎng)架重構(gòu)等環(huán)節(jié)得到深 化應(yīng)用。
[0003] 多代理技術(shù)作為人工智能的高級應(yīng)用和具體實(shí)現(xiàn)，在全局信息的辨識處理和統(tǒng)一 調(diào)度運(yùn)營管理上有著巨大的比較優(yōu)勢。該技術(shù)應(yīng)用于微網(wǎng)保護(hù)，在克服基于單點(diǎn)信息和兩 點(diǎn)信息傳統(tǒng)保護(hù)的不足，充分發(fā)揮微網(wǎng)主體通信架構(gòu)、節(jié)省投資方面有著巨大的潛力，也為 未來微網(wǎng)中多系統(tǒng)與繼電保護(hù)的融合提供了可能。隨著理念的創(chuàng)新和技術(shù)的發(fā)展，這種方 法具備了很好的可行性和可操作性。
[0004] 一是傳感器技術(shù)、時鐘同步技術(shù)、光纖通信技術(shù)等日趨成熟，貫通了從數(shù)據(jù)采集始 端到數(shù)據(jù)分析終端的整個信息交互全過程，解決了多代理技術(shù)應(yīng)用中信息流的問題。
[0005] 二是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)同步技術(shù)的飛速發(fā)展，包括并行計(jì)算、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析 等手段的應(yīng)用，成為多端微機(jī)保護(hù)新的應(yīng)用技術(shù)支撐，能大大減少故障診斷分析時間，有效 地針對了保護(hù)速動性的要求。
[0006] 三是微網(wǎng)已有的量測、監(jiān)控、能量管理與調(diào)度管理系統(tǒng)為多代理技術(shù)提供了較為 完整的信息流平臺。基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)僅需在原先已有的信息通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加終 端綜合決策系統(tǒng)，并與其它實(shí)現(xiàn)信息交互，降低技術(shù)應(yīng)用的投資額和實(shí)現(xiàn)難度。微網(wǎng)各系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是針對多代理技術(shù)應(yīng)用于微網(wǎng)保護(hù)具有巨大優(yōu)勢的問題，提出了一種基于 多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，將多代理(代理）技術(shù)和廣域保護(hù)理論相結(jié)合，給出了 系統(tǒng)的基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)結(jié)構(gòu)框架和實(shí)現(xiàn)方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，從下到上建 立設(shè)備層、執(zhí)行層、決策層，還包括信息流傳遞環(huán)節(jié)通信層； 設(shè)備層包括多個設(shè)備代理，覆蓋微網(wǎng)中一次設(shè)備，一次設(shè)備包括分布式微源、負(fù)荷、母 線、斷路器和線路，以斷路器為分隔點(diǎn)，將每一段設(shè)備作為一個獨(dú)立代理； 執(zhí)行層包括上傳環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集代理和下達(dá)環(huán)節(jié)的執(zhí)行代理，都封裝在智能終端內(nèi)； 決策層包括保護(hù)計(jì)算代理、外部情景感知代理、綜合決策代理、狀態(tài)監(jiān)控代理； 執(zhí)行層的數(shù)據(jù)采集代理采集設(shè)備層狀態(tài)數(shù)據(jù)送決策層的保護(hù)計(jì)算代理和狀態(tài)監(jiān)控代 理，決策層的保護(hù)計(jì)算代理進(jìn)行故障診斷和故障定位后送綜合決策代理，外部情景感知代 理將外網(wǎng)的電壓約束、頻率約束、聯(lián)絡(luò)線傳輸容量約束，能量管理和綜合調(diào)度系統(tǒng)命令約束 送入綜合決策代理，綜合決策代理完成信息整合和保護(hù)綜合決策后，發(fā)送指令經(jīng)執(zhí)行層送 達(dá)設(shè)備層，實(shí)現(xiàn)設(shè)備層元器件的動作。
[0009] 所述保護(hù)計(jì)算代理將設(shè)備區(qū)的斷路器看作邊，兩斷路器間的設(shè)備元件看作節(jié)點(diǎn)， 形成有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，再以流過各個斷路器的電流變化作為判斷保護(hù)依據(jù)，當(dāng)微網(wǎng)中任意電 流大于整定值時，啟動保護(hù)判據(jù)，進(jìn)行故障診斷和故障定位，綜合決策代理接收保護(hù)計(jì)算代 理定位故障區(qū)域后，向與該區(qū)域相連的斷路器發(fā)出跳閘信號，保護(hù)計(jì)算代理再接收數(shù)據(jù)采 集代理數(shù)據(jù)，判斷保護(hù)正確動作，如發(fā)現(xiàn)有斷路器拒動，將故障診斷送綜合決策代理，綜合 決策代理向與該斷路器相連區(qū)域的斷路器發(fā)出跳閘信號。
[0010] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，在克服 基于單點(diǎn)信息和兩點(diǎn)信息傳統(tǒng)保護(hù)的不足，充分發(fā)揮微網(wǎng)主體通信架構(gòu)、節(jié)省投資方面有 著巨大的潛力，也為未來微網(wǎng)中多系統(tǒng)與繼電保護(hù)的融合提供了可能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為微網(wǎng)各系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明多代理微網(wǎng)保護(hù)體系架構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明微網(wǎng)有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換7]^意圖； 圖4為本發(fā)明保護(hù)計(jì)算決策流程圖； 圖5為本發(fā)明過電流啟動代理發(fā)出過電流信號圖； 圖6為本發(fā)明邊故障信息波形圖； 圖7為本發(fā)明故障區(qū)域定位圖； 圖8為本發(fā)明主保護(hù)斷路器動作波形圖； 圖9為本發(fā)明主保護(hù)故障前后Linel電流波形圖； 圖10為本發(fā)明后備保護(hù)斷路器動作波形圖； 圖11為本發(fā)明后備保護(hù)故障前后Linel電流波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明選取了集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，建立了含設(shè)備層、執(zhí)行層、決策層和通信層的多代 理微網(wǎng)保護(hù)體系架構(gòu)，并結(jié)合圖論思想，提出了基于邊電流變化量的多代理微網(wǎng)主、備保護(hù) 計(jì)算決策方法，具體如下： 1、多代理微網(wǎng)保護(hù)的體系架構(gòu) 本發(fā)明根據(jù)保護(hù)對象的特點(diǎn)和需求設(shè)計(jì)的多代理微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，建立在集中式系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)框架下，按功能和層次可分為設(shè)備層、執(zhí)行層、決策層和通信層。設(shè)備層是體系架構(gòu)底層， 面向終端設(shè)備；執(zhí)行層是體系架構(gòu)的承接環(huán)節(jié)，承擔(dān)決策中心和各設(shè)備終端的信息獲取和 命令傳達(dá)；決策層是體系架構(gòu)的核心環(huán)節(jié)，完成信息整合和保護(hù)綜合決策；通信層是信息 流轉(zhuǎn)傳遞環(huán)節(jié)，是多代理實(shí)施的基礎(chǔ)，貫徹整個體系架構(gòu)。整體體系架構(gòu)如圖2所示多代理 微網(wǎng)保護(hù)體系架構(gòu)圖： (1)設(shè)備層 設(shè)備層中含有多個設(shè)備代理，覆蓋了微網(wǎng)中分布式微源、負(fù)荷、母線、斷路器和線路等 一次設(shè)備，以斷路器為分隔點(diǎn)，將每一段設(shè)備作為一個獨(dú)立代理。
[0013] (2)執(zhí)行層 執(zhí)行層包括上傳環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集代理和下達(dá)環(huán)節(jié)的執(zhí)行代理，都封裝在智能終端內(nèi)。 數(shù)據(jù)采集代理根據(jù)需求，負(fù)責(zé)采集各設(shè)備代理的電壓、電流、相角、有功以及無功情況，并通 過NS2模擬局域網(wǎng)或廣域通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸(通訊網(wǎng)絡(luò)以及通訊方式不作為本次研究重 點(diǎn))。
[0014] (3)決策層 決策層中通過狀態(tài)監(jiān)控、保護(hù)計(jì)算判斷、外部情景感知等不同模塊，綜合決策，實(shí)現(xiàn)故 障診斷、故障定位、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)重組、實(shí)時模型整定等功能，并將指令發(fā)給執(zhí)行代理，控制相關(guān) 元器件的動作。
[0015] 1)情景感知代理 情景感知代理主要考慮外網(wǎng)電壓約束、外網(wǎng)頻率約束、聯(lián)絡(luò)線傳輸容量約束，能量管理 和綜合調(diào)度系統(tǒng)命令約束，其約束條件如公式（1)所示 ih ￡ < ! i Wr fi < l S fit PL<P< Pi, ( 1 ) Ql < Q ?v Q〇 2)保護(hù)計(jì)算代理 保護(hù)計(jì)算代理是保護(hù)計(jì)算能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，許多學(xué)者對此提出了不同的保護(hù)策略，包 括廣域差動保護(hù)的應(yīng)用，整定信息的實(shí)時調(diào)整等。本次借鑒圖論的思想，將斷路器代理看作 邊，兩斷路器間的設(shè)備元件看作節(jié)點(diǎn)，形成有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(其中正方向可自行規(guī)定)，再以邊 電流（即流過各個斷路器的電流）變化量作為保護(hù)判據(jù)（見公式2)，當(dāng)微網(wǎng)中任意電流大于 整定值時，啟動保護(hù)判據(jù)，進(jìn)行故障診斷和故障定位。
[0016] 本發(fā)明以IEEE1547. 4典型微網(wǎng)模型為參考，建立研究對象，并進(jìn)行有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 變換，如圖3所示微網(wǎng)有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換示意圖，其中e為各斷路器形成的有向邊，Z為斷 路器為分割點(diǎn)，兩斷路器見的設(shè)備元件組成的保護(hù)區(qū)域： 區(qū)域?故障診斷判據(jù)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，從下到上建立設(shè)備層、執(zhí) 行層、決策層，還包括信息流傳遞環(huán)節(jié)通信層； 設(shè)備層包括多個設(shè)備代理，覆蓋微網(wǎng)中一次設(shè)備，一次設(shè)備包括分布式微源、負(fù)荷、母 線、斷路器和線路，以斷路器為分隔點(diǎn)，將每一段設(shè)備作為一個獨(dú)立代理； 執(zhí)行層包括上傳環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集代理和下達(dá)環(huán)節(jié)的執(zhí)行代理，都封裝在智能終端內(nèi)； 決策層包括保護(hù)計(jì)算代理、外部情景感知代理、綜合決策代理、狀態(tài)監(jiān)控代理； 執(zhí)行層的數(shù)據(jù)采集代理采集設(shè)備層狀態(tài)數(shù)據(jù)送決策層的保護(hù)計(jì)算代理和狀態(tài)監(jiān)控代 理，決策層的保護(hù)計(jì)算代理進(jìn)行故障診斷和故障定位后送綜合決策代理，外部情景感知代 理將外網(wǎng)的電壓約束、頻率約束、聯(lián)絡(luò)線傳輸容量約束，能量管理和綜合調(diào)度系統(tǒng)命令約束 送入綜合決策代理，綜合決策代理完成信息整合和保護(hù)綜合決策后，發(fā)送指令經(jīng)執(zhí)行層送 達(dá)設(shè)備層，實(shí)現(xiàn)設(shè)備層元器件的動作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所示基于多代理的微網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，其特征在于，所述保 護(hù)計(jì)算代理將設(shè)備區(qū)的斷路器看作邊，兩斷路器間的設(shè)備元件看作節(jié)點(diǎn)，形成有向拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，再以流過各個斷路器的電流變化作為判斷保護(hù)依據(jù)，當(dāng)微網(wǎng)中任意電流大于整定值時， 啟動保護(hù)判據(jù)，進(jìn)行故障診斷和故障定位，綜合決策代理接收保護(hù)計(jì)算代理定位故障區(qū)域 后，向與該區(qū)域相連的斷路器發(fā)出跳閘信號，保護(hù)計(jì)算代理再接收數(shù)據(jù)采集代理數(shù)據(jù)，判斷 保護(hù)正確動作，如發(fā)現(xiàn)有斷路器拒動，將故障診斷送綜合決策代理，綜合決策代理向與該斷 路器相連區(qū)域的斷路器發(fā)出跳閘信號。
【文檔編號】H02H7/26GK104104069SQ201410356984
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】鄧虹, 楊秀, 張美霞, 劉方, 郭鵬超, 徐韻, 鄧艷平, 吳文昌, 張合棟, 趙樹青, 韓文軒 申請人:上海電力學(xué)院, 國網(wǎng)上海市電力公司