何興偉

[摘? ? 要]現(xiàn)代化的電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)充分地保護(hù)了運(yùn)行電網(wǎng)的安全，但是未對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化處理，因此提出基于多代理技術(shù)的電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一課題。首先進(jìn)行繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。最后通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比證明融入了多代理技術(shù)的在線整定系統(tǒng)的整定時(shí)間花費(fèi)要比傳統(tǒng)方式少。

[關(guān)鍵詞]多代理技術(shù);電網(wǎng)繼電保護(hù);定值在線整定

[中圖分類號(hào)]TD61 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]The modern on-line setting system of power grid relay protection definite value fully protects the safety of running power grid， but it does not automate the system. Therefore， the subject of online setting system design for power grid relay protection based on multi-agent technology is proposed. First， the hardware design of the online protection setting system is carried out， and then the software design of the online protection setting system is carried out. Finally， it is proved by experiment comparison that the online tuning system incorporating multi-agent technology takes less time to set than traditional methods.

[Keywords]multi-agent technology; power grid relay protection; fixed value online setting

隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，工業(yè)電網(wǎng)的范圍不斷增大，電網(wǎng)的布置也越來(lái)越復(fù)雜。繼電保護(hù)是對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測(cè)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來(lái)越廣，僅設(shè)置系統(tǒng)各元件的繼電保護(hù)裝置，遠(yuǎn)不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長(zhǎng)期大面積停電的嚴(yán)重事故。因此設(shè)計(jì)電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)是十分必要的。

繼電保護(hù)是對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測(cè)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護(hù)的基本任務(wù)是自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置必須具有正確區(qū)分被保護(hù)元件是處于正常運(yùn)行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護(hù)區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護(hù)裝置要實(shí)現(xiàn)這一功能，需要根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)成。電網(wǎng)由不同電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)組成，繼電保護(hù)系統(tǒng)在大電網(wǎng)時(shí)代需要擁有離線計(jì)算的能力，系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的變化隨時(shí)進(jìn)行繼電保護(hù)定值在線整定，并對(duì)定值進(jìn)行在線調(diào)整。本文根據(jù)現(xiàn)代化工業(yè)電網(wǎng)的特征和需求，重新設(shè)計(jì)電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)，利用多代理技術(shù)增加了系統(tǒng)的實(shí)用性。

1 電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)設(shè)計(jì)

多代理系統(tǒng)MAS（Multi-agent System）由很多單代理組成的，單個(gè)代理的計(jì)算能力有限，因此將單個(gè)代理（Agent）組合起來(lái)可以將原本單代理的能力疊加，代理具有一定的推斷能力，可以在沒(méi)有人操作的情況下完成一下地操作的步驟。每個(gè)代理都是將多代理系統(tǒng)應(yīng)用在電網(wǎng)繼電保護(hù)定值整定中，是由于電力系統(tǒng)中包含了不同等級(jí)的電壓，與多代理系統(tǒng)的組成十分契合，更有利于按照電壓等級(jí)進(jìn)行分級(jí)管理，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的精準(zhǔn)整定管理。在線整定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

多個(gè)代理相互協(xié)作可以節(jié)省很多物力人力。電力系統(tǒng)只要在變壓器處斷開(kāi)連接，就可以對(duì)不同的電力系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)計(jì)算。小系統(tǒng)計(jì)算可以減少定值在線整定的計(jì)算量，確保計(jì)算速度和準(zhǔn)確性。將系統(tǒng)分為調(diào)度組、電站組和保護(hù)裝置。電站組與保護(hù)裝置進(jìn)行連接，保護(hù)裝置與調(diào)度組進(jìn)行連接。連接方式如圖2所示。

傳統(tǒng)的在線整定系統(tǒng)中不具備備用電源，一旦電源故障，將會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)作，因此在本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中加入備用電源。系統(tǒng)硬件部分主要包括保護(hù)裝置和電站組，統(tǒng)一由調(diào)度組進(jìn)行調(diào)度，保護(hù)裝置包括兩組變壓器，用于保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電站組除了加設(shè)備用電源外，其余部分與傳統(tǒng)系統(tǒng)的用途一致。

1.2 電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)的繼電保護(hù)方式中，電流增大瞬間的斷電保護(hù)的電流計(jì)算公式為：

根據(jù)上述3個(gè)公式可以看出：該系統(tǒng)的兩個(gè)電源和兩條線路同時(shí)進(jìn)行工作的情況下需要找出抗阻的極限值，抗阻的最大值和最小值是整定計(jì)算的關(guān)鍵。根據(jù)繼電保護(hù)裝置的具體情況進(jìn)行定值計(jì)算以及核驗(yàn)。

整定模塊的設(shè)備是電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)的關(guān)鍵，在整定計(jì)算中設(shè)計(jì)狀態(tài)估計(jì)功能，基于電網(wǎng)繼電的運(yùn)行方式進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，狀態(tài)估計(jì)首先要滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的獲取，建立調(diào)控中心，可隨時(shí)將收集的數(shù)據(jù)向電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。整定模塊需根據(jù)上述計(jì)算的瞬間保護(hù)最小范圍，調(diào)整保護(hù)整定范圍，由此改變的還有線路元件的投切點(diǎn)等，通過(guò)改變線路投切及中性點(diǎn)接地，可以降低對(duì)定值的影響，避免電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)短路的問(wèn)題。另外需要注意的是，每次調(diào)整都需要重新計(jì)算定值，而發(fā)電機(jī)的投切對(duì)定值的影響可以忽略不計(jì)，因此無(wú)需考慮發(fā)電機(jī)的投切問(wèn)題，可以保證調(diào)整及計(jì)算的及時(shí)性。在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的運(yùn)行方式一旦改變，繼電保護(hù)裝置如果采用人工操作的方式勢(shì)必會(huì)耗費(fèi)大量人力，因此在本文設(shè)計(jì)的整定系統(tǒng)中，保護(hù)裝置采用計(jì)算機(jī)控制。提前將電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，對(duì)應(yīng)好整定的對(duì)應(yīng)變化數(shù)據(jù)，當(dāng)電網(wǎng)的運(yùn)行方式改變時(shí)自動(dòng)改變整定狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，直接啟動(dòng)保護(hù)裝置。

2 對(duì)比試驗(yàn)

為了驗(yàn)證本系統(tǒng)都能滿足電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定的要求，設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)，在線整定性能與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比哪個(gè)更具有優(yōu)勢(shì)。

2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

模擬供電系統(tǒng)的仿真平臺(tái)使用CUBB平臺(tái)，系統(tǒng)的最大和最小抗阻參數(shù)，見(jiàn)表1。

設(shè)定系統(tǒng)瞬時(shí)電流在被斷電保護(hù)時(shí)候，保護(hù)范圍必須超過(guò)線路長(zhǎng)度的20%以上。保護(hù)范圍小于20%會(huì)失去保護(hù)作用。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

對(duì)比傳統(tǒng)系統(tǒng)和本文設(shè)計(jì)電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)的整定時(shí)間，結(jié)果如圖3所示。

圖3中，本文設(shè)計(jì)的電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)所用的時(shí)間比傳統(tǒng)方式都短。整定時(shí)間的長(zhǎng)短事關(guān)電路保護(hù)開(kāi)啟的時(shí)間。開(kāi)啟得越快越能避免事故的發(fā)生。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種基于多代理技術(shù)的電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定系統(tǒng)，融合了多代理技術(shù)幾個(gè)代理同時(shí)運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)，縮短了電網(wǎng)繼電保護(hù)定值在線整定的整定時(shí)間。

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