基于多代理的微网保护系统的构建方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于多代理的微网保护系统的构建方法，建立在集中式系统结构框架下，按功能和层次可分为设备层、执行层、决策层和通信层。设备层是体系架构底层，面向终端设备；执行层是体系架构的承接环节，承担决策中心和各设备终端的信息获取和命令传达；决策层是体系架构的核心环节，完成信息整合和保护综合决策；通信层是信息流转传递环节，是多代理实施的基础，贯彻整个体系架构，提出了基于边电流变化量的多代理微网主、备保护计算决策方法。在克服基于单点信息和两点信息传统保护的不足，充分发挥微网主体通信架构、节省投资方面有着巨大的潜力，也为未来微网中多系统与继电保护的融合提供了可能。
【专利说明】基于多代理的微网保护系统的构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微网保护系统，特别涉及一种基于多代理的微网保护系统的构建 方法。
【背景技术】
[0002] 多代理技术是人工智能和计算机技术的交叉学科，具有自治能力、社会能力、应变 能力和自发行为，已经在制造业、过程控制、电信系统、交通管理、远程医疗等方面得到了普 及和应用。伴随着电网结构复杂化、电力需求定制化、终端设备智能化趋势的加深，多代理 技术已迅速渗透到电力系统各个领域，在电力市场、能量管理、电压无功控制、潮流计算等 方面得到了许多应用实践。近年来，为增强继电保护的可靠性和容错率，减少后备保护的动 作时间，该技术也开始在电力系统继电保护、故障诊断、故障分区与网架重构等环节得到深 化应用。
[0003] 多代理技术作为人工智能的高级应用和具体实现，在全局信息的辨识处理和统一 调度运营管理上有着巨大的比较优势。该技术应用于微网保护，在克服基于单点信息和两 点信息传统保护的不足，充分发挥微网主体通信架构、节省投资方面有着巨大的潜力，也为 未来微网中多系统与继电保护的融合提供了可能。随着理念的创新和技术的发展，这种方 法具备了很好的可行性和可操作性。
[0004] 一是传感器技术、时钟同步技术、光纤通信技术等日趋成熟，贯通了从数据采集始 端到数据分析终端的整个信息交互全过程，解决了多代理技术应用中信息流的问题。
[0005] 二是计算机技术、数据同步技术的飞速发展，包括并行计算、云计算、大数据分析 等手段的应用，成为多端微机保护新的应用技术支撑，能大大减少故障诊断分析时间，有效 地针对了保护速动性的要求。
[0006] 三是微网已有的量测、监控、能量管理与调度管理系统为多代理技术提供了较为 完整的信息流平台。基于多代理的微网保护仅需在原先已有的信息通信网络基础上增加终 端综合决策系统，并与其它实现信息交互，降低技术应用的投资额和实现难度。微网各系统 结构示意如图1所示。
【发明内容】
[0007] 本发明是针对多代理技术应用于微网保护具有巨大优势的问题，提出了一种基于 多代理的微网保护系统的构建方法，将多代理(代理）技术和广域保护理论相结合，给出了 系统的基于多代理的微网保护结构框架和实现方法。
[0008] 本发明的技术方案为：一种基于多代理的微网保护系统的构建方法，从下到上建 立设备层、执行层、决策层，还包括信息流传递环节通信层； 设备层包括多个设备代理，覆盖微网中一次设备，一次设备包括分布式微源、负荷、母 线、断路器和线路，以断路器为分隔点，将每一段设备作为一个独立代理； 执行层包括上传环节的数据采集代理和下达环节的执行代理，都封装在智能终端内； 决策层包括保护计算代理、外部情景感知代理、综合决策代理、状态监控代理； 执行层的数据采集代理采集设备层状态数据送决策层的保护计算代理和状态监控代 理，决策层的保护计算代理进行故障诊断和故障定位后送综合决策代理，外部情景感知代 理将外网的电压约束、频率约束、联络线传输容量约束，能量管理和综合调度系统命令约束 送入综合决策代理，综合决策代理完成信息整合和保护综合决策后，发送指令经执行层送 达设备层，实现设备层元器件的动作。
[0009] 所述保护计算代理将设备区的断路器看作边，两断路器间的设备元件看作节点， 形成有向拓扑结构，再以流过各个断路器的电流变化作为判断保护依据，当微网中任意电 流大于整定值时，启动保护判据，进行故障诊断和故障定位，综合决策代理接收保护计算代 理定位故障区域后，向与该区域相连的断路器发出跳闸信号，保护计算代理再接收数据采 集代理数据，判断保护正确动作，如发现有断路器拒动，将故障诊断送综合决策代理，综合 决策代理向与该断路器相连区域的断路器发出跳闸信号。
[0010] 本发明的有益效果在于：本发明基于多代理的微网保护系统的构建方法，在克服 基于单点信息和两点信息传统保护的不足，充分发挥微网主体通信架构、节省投资方面有 着巨大的潜力，也为未来微网中多系统与继电保护的融合提供了可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为微网各系统结构示意图； 图2为本发明多代理微网保护体系架构图； 图3为本发明微网有向拓扑结构变换7]^意图； 图4为本发明保护计算决策流程图； 图5为本发明过电流启动代理发出过电流信号图； 图6为本发明边故障信息波形图； 图7为本发明故障区域定位图； 图8为本发明主保护断路器动作波形图； 图9为本发明主保护故障前后Linel电流波形图； 图10为本发明后备保护断路器动作波形图； 图11为本发明后备保护故障前后Linel电流波形图。
【具体实施方式】
[0012] 本发明选取了集中式系统结构，建立了含设备层、执行层、决策层和通信层的多代 理微网保护体系架构，并结合图论思想，提出了基于边电流变化量的多代理微网主、备保护 计算决策方法，具体如下： 1、多代理微网保护的体系架构 本发明根据保护对象的特点和需求设计的多代理微网保护系统，建立在集中式系统结 构框架下，按功能和层次可分为设备层、执行层、决策层和通信层。设备层是体系架构底层， 面向终端设备；执行层是体系架构的承接环节，承担决策中心和各设备终端的信息获取和 命令传达；决策层是体系架构的核心环节，完成信息整合和保护综合决策；通信层是信息 流转传递环节，是多代理实施的基础，贯彻整个体系架构。整体体系架构如图2所示多代理 微网保护体系架构图： (1)设备层 设备层中含有多个设备代理，覆盖了微网中分布式微源、负荷、母线、断路器和线路等 一次设备，以断路器为分隔点，将每一段设备作为一个独立代理。
[0013] (2)执行层 执行层包括上传环节的数据采集代理和下达环节的执行代理，都封装在智能终端内。 数据采集代理根据需求，负责采集各设备代理的电压、电流、相角、有功以及无功情况，并通 过NS2模拟局域网或广域通讯网络进行传输(通讯网络以及通讯方式不作为本次研究重 点)。
[0014] (3)决策层 决策层中通过状态监控、保护计算判断、外部情景感知等不同模块，综合决策，实现故 障诊断、故障定位、网架结构重组、实时模型整定等功能，并将指令发给执行代理，控制相关 元器件的动作。
[0015] 1)情景感知代理 情景感知代理主要考虑外网电压约束、外网频率约束、联络线传输容量约束，能量管理 和综合调度系统命令约束，其约束条件如公式（1)所示 ih ￡ < ! i Wr fi < l S fit PL<P< Pi, ( 1 ) Ql < Q ?v Q〇 2)保护计算代理 保护计算代理是保护计算能否实现的关键，许多学者对此提出了不同的保护策略，包 括广域差动保护的应用，整定信息的实时调整等。本次借鉴图论的思想，将断路器代理看作 边，两断路器间的设备元件看作节点，形成有向拓扑结构(其中正方向可自行规定)，再以边 电流（即流过各个断路器的电流）变化量作为保护判据（见公式2)，当微网中任意电流大于 整定值时，启动保护判据，进行故障诊断和故障定位。
[0016] 本发明以IEEE1547. 4典型微网模型为参考，建立研究对象，并进行有向拓扑结构 变换，如图3所示微网有向拓扑结构变换示意图，其中e为各断路器形成的有向边，Z为断 路器为分割点，两断路器见的设备元件组成的保护区域： 区域?故障诊断判据为：
【权利要求】
1. 一种基于多代理的微网保护系统的构建方法，其特征在于，从下到上建立设备层、执 行层、决策层，还包括信息流传递环节通信层； 设备层包括多个设备代理，覆盖微网中一次设备，一次设备包括分布式微源、负荷、母 线、断路器和线路，以断路器为分隔点，将每一段设备作为一个独立代理； 执行层包括上传环节的数据采集代理和下达环节的执行代理，都封装在智能终端内； 决策层包括保护计算代理、外部情景感知代理、综合决策代理、状态监控代理； 执行层的数据采集代理采集设备层状态数据送决策层的保护计算代理和状态监控代 理，决策层的保护计算代理进行故障诊断和故障定位后送综合决策代理，外部情景感知代 理将外网的电压约束、频率约束、联络线传输容量约束，能量管理和综合调度系统命令约束 送入综合决策代理，综合决策代理完成信息整合和保护综合决策后，发送指令经执行层送 达设备层，实现设备层元器件的动作。
2. 根据权利要求1所示基于多代理的微网保护系统的构建方法，其特征在于，所述保 护计算代理将设备区的断路器看作边，两断路器间的设备元件看作节点，形成有向拓扑结 构，再以流过各个断路器的电流变化作为判断保护依据，当微网中任意电流大于整定值时， 启动保护判据，进行故障诊断和故障定位，综合决策代理接收保护计算代理定位故障区域 后，向与该区域相连的断路器发出跳闸信号，保护计算代理再接收数据采集代理数据，判断 保护正确动作，如发现有断路器拒动，将故障诊断送综合决策代理，综合决策代理向与该断 路器相连区域的断路器发出跳闸信号。
【文档编号】H02H7/26GK104104069SQ201410356984
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】邓虹, 杨秀, 张美霞, 刘方, 郭鹏超, 徐韵, 邓艳平, 吴文昌, 张合栋, 赵树青, 韩文轩 申请人:上海电力学院, 国网上海市电力公司