基于多Agent系统的船舶交流配电网选择性保护方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及船舶电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种基于多Agent系统的 船舶交流配电网选择性保护方法，适用于船舶交流电力系统配电网络保护系统的选择性和 快速性保护的实现。
【背景技术】
[0002] 区别于陆地电力系统，船舶电力系统电压等级低、供电面积小、馈电线路短，因而 短路电流大，而船舶上的操舵装置、导航、通信等重要负载失电将对船舶航行安全带来严重 影响，因此要求较高的供电可靠性，应尽量避免因单一短路故障导致大量开关跳闸，这就对 船用保护装置的保护选择性提出了较高的要求。
[0003] 船舶电力系统为实现保护的选择性，一般基于电流原则和时间原则，对各级断路 器的短路保护动作电流值和短路动作延时时间进行整定。但由于船舶电力系统电缆长度较 短，在配电网侧，短路故障点的位置和其间电缆的长短对短路电流大小的影响较小，按照电 流原则整定，仅在个别情况下保证保护选择性。按照时间原则可以较好的实现选择性，但由 于各级断路器延时时间随着配电层级不断增大，将严重影响保护的快速性。这就要求船舶 电网保护系统最大限度兼顾保护的选择性和快速性。
[0004] 随着船舶电力系统容量逐渐增大，大型船舶电网短路故障电流峰值可达40kA以 上，而随着船用电气负载的增加，船舶电网供电区段变多，配电级数增加。配电级数增多后， 各级断路器延时间隔时间不能过长，否则将故障切除时间过长，严重影响保护的快速性。而 由于短路电流大，短路电流切除时间长，往往先动作的下级断路器，在上级断路器短暂延时 后仍未分断短路电流，造成上下级开关一起跳闸，保护选择性不能满足。传统的基于电流和 时间原则的选择性保护方法面临具大挑战。
[0005] 为提高继电保护技术性能并适应电力系统不断发展，在传统的三段式电流保护方 法的基础上，又出现了距离保护、差动保护、行波保护等新型继电保护方法，但这些保护方 法主要针对高电压、长线路、电网结构相对固定的陆地电网，在应用船舶电力系统继电保护 时存在不足。
[0006] 由于船舶电网空间面积有限，上下级保护装置间线路短（最长不超过200m，最短 时只有不到l〇m)，线路阻抗小，应用距离保护时，考虑到互感器测量误差的存在，测量阻抗 很难准确反映故障点位置，严重时将导致保护选择性失效。而应用行波保护方法时，由于线 路距离短，正反向行波脉冲到达检测点的时间差极小，因而对故障信号的检测、分析和处理 速度的要求极为苛刻，同时还无法避免因测量和计时误差而导致的故障测距不准。就现阶 段的技术水平，尚无将行波保护应用于船舶电力系统的可行性。
[0007] 差动保护方法被认为是具有绝对选择性的继电保护方法，但传统电磁式差动保护 方法需要在每一段被保护线路的两侧安装电流互感器，并通过导引线将电流互感器连接成 差动回路，这无疑增加了整个保护系统的复杂性，对于空间紧张的船舶电力系统来说，差动 保护的应用难度较大，而且相互独立的差动保护装置在开放性、可扩展性方面也存在不足。
[0008] 为此，需要一种适用于船舶交流配电网络特点的短路故障选择性保护方法，在有 效实现保护的选择性的同时兼顾和提高保护的快速性，从而保证船舶配电网络安全运行。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是为了克服传统的基于电流原则和时间原则的船舶电网保护方法 的缺陷和不足，提供一种基于多Agent系统的船舶交流配电网选择性保护方法，以提高船 舶交流配电网短路故障保护的选择性和快速性。
[0010] 为实现上述目的，本发明设计的基于多Agent系统的船舶交流配电网选择性保护 方法，其特征在于，包含以下步骤：
[0011] 第（一）步，针对船舶交流配电网络中的每个断路器建立相应的断路器Agent软 硬件系统，作为断路器的保护装置；
[0012] 第（二）步，各断路器Agent通过电流传感器同时采集流过对应断路器安装点处 的三相电流ia、ib、ic;
[0013] 第（三）步，各级断路器Agent利用采集到的各断路器三相电流实时数据，计算三 相电流的电流变化率；
[0014] 第（四）步，将计算得到的三相电流变化率的绝对值分别与短路故障电流变化率 阈值进行比较，并将三相电流绝对值与短路故障电流阈值进行比较，若任意一相电流绝对 值在整定的阈值范围内，且任意一相电流变化率在整定的阈值范围内，则判断出现了短路 故障，反之，则说明未发生短路故障；
[0015] 第（五）步，各级断路器Agent若检测到了短路故障，则与相邻上、下级断路器 Agent进行通信应答，交互各自短路故障检测的结果信息，并根据选择性保护动作策略进行 决策，输出动作指令，使对应的断路器跳闸，从而实现船舶配电网络选择性保护。
[0016] 在上述技术方案中，各级断路器Agent选择性保护动作策略方法如下：
[0017] 第（一）步，末端断路器Agent若检测到短路故障则立即输出动作信号使断路器 跳闸，并在收到上级断路器Agent的询问信息后，将动作结果反馈给上级断路器Agent，若 末端断路器Agent未检测到短路电流，则在收到上级断路器Agent的询问信息后，将故障判 断结果反馈给上级断路器Agent。
[0018] 第（二）步，中间级断路器Agent若检测到短路故障，则向其下级各断路器Agent 发出询问请求；若下级断路器Agent返回来的询问结果表明下级断路器Agent检测到短路 故障，则开始计时，在计时到延时动作时间后，判断短路电流故障是否仍存在，若仍存在则 输出动作信号使对应断路器跳闸动作，若短路电流故障排除，则不输出断路器动作信号；若 询问结果表明下级断路器Agent均未检测到短路故障，则立即输出动作信号使对应断路器 跳闸动作；
[0019] 中间级断路器Agent在与其下级断路器Agent通信的同时，若收到其上级断路器 Agent的询问信息，将短路故障判断结果反馈给上级断路器Agent ;
[0020] 第（三）步，顶端断路器Agent若检测到短路故障，则向其下级各断路器Agent发 出询问请求；若下级断路器Agent返回来的询问结果表明下级断路器Agent检测到短路故 障，则开始计时，在计时到延时动作时间后，判断短路电流故障是否仍存在，若仍存在则输 出动作信号使对应断路器跳闸动作，若短路电流故障排除，则不输出断路器动作信号；若询 问结果表明下级断路器Agent均未检测到短路故障，则立即输出动作信号使对应断路器跳 闸动作。
[0021] 本发明同时提供了一种实现上述基于多Agent系统的船舶交流配电网选择性保 护方法的系统，其包括以下模块：
[0022] 通信模块，其输入端和输出端均与通信协调Agent模块连接并进行通信，用于完 成与相邻断路器Agent的通信交互；
[0023] 通信协调Agent模块，其输入端与故障诊断Agent模块连接并进行通信，其输入端 和输出端与综合决策Agent模块连接并进行通信，用于计完成与相邻断路器Agent的通信 交互；
[0024] 综合决策Agent模块，其输入端和输出端均连接通信协调Agent模块、故障诊断 Agent模块、监控Agent模块，用于综合故障诊断、通信信息及断路器状态信息，按照断路器 选择性保护动作策略进行综合决策，并输出断路器保护动作信号；
[0025] 监控Agent模块，其输入端和输出端均连接综合决策Agent模块、监控模块，用于 管理断路器状态信息，并接收断路器保护动作信号，并输出给外部监控模块；
[0026] 故障诊断Agent模块，其输入端连接A/D转换器，其输入端和输出端均连接综合决 策Agent模块，用于计算电流变化率并与阈值比较，以判断短路故障；所述A/D转换器用于 将电流互感器采集到的电流模拟信号转换为数字信号。
[0027]