基于多代理技術(shù)的電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)設(shè)計

何興偉

[摘? ? 要]現(xiàn)代化的電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)充分地保護了運行電網(wǎng)的安全，但是未對系統(tǒng)進行自動化處理，因此提出基于多代理技術(shù)的電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)設(shè)計這一課題。首先進行繼電保護定值在線整定系統(tǒng)硬件設(shè)計，然后進行繼電保護定值在線整定系統(tǒng)軟件設(shè)計。最后通過試驗對比證明融入了多代理技術(shù)的在線整定系統(tǒng)的整定時間花費要比傳統(tǒng)方式少。

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

[中圖分類號]TD61 [文獻標志碼]A [文章編號]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)代社會工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，工業(yè)電網(wǎng)的范圍不斷增大，電網(wǎng)的布置也越來越復雜。繼電保護是對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進行檢測，從而發(fā)出報警信號，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，范圍越來越廣，僅設(shè)置系統(tǒng)各元件的繼電保護裝置，遠不能防止發(fā)生全電力系統(tǒng)長期大面積停電的嚴重事故。因此設(shè)計電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)是十分必要的。

繼電保護是對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進行檢測，從而發(fā)出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護的基本任務(wù)是自動、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，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。繼電保護裝置必須具有正確區(qū)分被保護元件是處于正常運行狀態(tài)還是發(fā)生了故障，是保護區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障的功能。保護裝置要實現(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)來構(gòu)成。電網(wǎng)由不同電壓等級的網(wǎng)絡(luò)組成，繼電保護系統(tǒng)在大電網(wǎng)時代需要擁有離線計算的能力，系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)電網(wǎng)運行的變化隨時進行繼電保護定值在線整定，并對定值進行在線調(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)計電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)，利用多代理技術(shù)增加了系統(tǒng)的實用性。

1 電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)設(shè)計

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

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

多個代理相互協(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連接，就可以對不同的電力系統(tǒng)進行分區(qū)計算。小系統(tǒng)計算可以減少定值在線整定的計算量，確保計算速度和準確性。將系統(tǒng)分為調(diào)度組、電站組和保護裝置。電站組與保護裝置進行連接，保護裝置與調(diào)度組進行連接。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，將會嚴重影響系統(tǒng)運作，因此在本文設(shè)計的系統(tǒng)中加入備用電源。系統(tǒng)硬件部分主要包括保護裝置和電站組，統(tǒng)一由調(diào)度組進行調(diào)度，保護裝置包括兩組變壓器，用于保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。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)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)軟件設(shè)計

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

根據(jù)上述3個公式可以看出：該系統(tǒng)的兩個電源和兩條線路同時進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算的關(guān)鍵。根據(jù)繼電保護裝置的具體情況進行定值計算以及核驗。

整定模塊的設(shè)備是電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)的關(guān)鍵，在整定計算中設(shè)計狀態(tài)估計功能，基于電網(wǎng)繼電的運行方式進行狀態(tài)估計，狀態(tài)估計首先要滿足實時數(shù)據(jù)的獲取，建立調(diào)控中心，可隨時將收集的數(shù)據(jù)向電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)發(fā)送實時數(shù)據(jù)。整定模塊需根據(jù)上述計算的瞬間保護最小范圍，調(diào)整保護整定范圍，由此改變的還有線路元件的投切點等，通過改變線路投切及中性點接地，可以降低對定值的影響，避免電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)出現(xiàn)短路的問題。另外需要注意的是，每次調(diào)整都需要重新計算定值，而發(fā)電機的投切對定值的影響可以忽略不計，因此無需考慮發(fā)電機的投切問題，可以保證調(diào)整及計算的及時性。在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的運行方式一旦改變，繼電保護裝置如果采用人工操作的方式勢必會耗費大量人力，因此在本文設(shè)計的整定系統(tǒng)中，保護裝置采用計算機控制。提前將電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)輸入到計算機中，對應(yīng)好整定的對應(yīng)變化數(shù)據(jù)，當電網(wǎng)的運行方式改變時自動改變整定狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，直接啟動保護裝置。

2 對比試驗

為了驗證本系統(tǒng)都能滿足電網(wǎng)繼電保護定值在線整定的要求，設(shè)計對比試驗，在線整定性能與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比哪個更具有優(yōu)勢。

2.1 試驗準備

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

設(shè)定系統(tǒng)瞬時電流在被斷電保護時候，保護范圍必須超過線路長度的20%以上。保護范圍小于20%會失去保護作用。

2.2 試驗結(jié)果和分析

對比傳統(tǒng)系統(tǒng)和本文設(shè)計電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)的整定時間，結(jié)果如圖3所示。

圖3中，本文設(shè)計的電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)所用的時間比傳統(tǒng)方式都短。整定時間的長短事關(guān)電路保護開啟的時間。開啟得越快越能避免事故的發(fā)生。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計了一種基于多代理技術(shù)的電網(wǎng)繼電保護定值在線整定系統(tǒng)，融合了多代理技術(shù)幾個代理同時運行的優(yōu)勢，縮短了電網(wǎng)繼電保護定值在線整定的整定時間。

參考文獻

[1] 李捷，周紅陽，丁曉兵，等.云計算模式下的繼電保護定值優(yōu)化算法[J].電子器件，2021，44（1）：157-161.

[2] 于群，劉佳鈺.考慮多場景運行方式的礦山電網(wǎng)繼電保護在線整定系統(tǒng)[J].工礦自動化，2020，46（12）：38-47.

[3] 解天柱，王妍，合達，等.智能電網(wǎng)地區(qū)繼電保護定值整定系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（24）：227-228.

[4] 黃超，楊彥，劉斌，等.廣西電網(wǎng)重載線路距離Ⅲ段保護自動校核系統(tǒng)研發(fā)[J].廣西電力，2019，42（4）：6-9.

[5] 符云，吳偉明，陳大華，等.省地縣繼電保護一體化整定計算系統(tǒng)方案設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2019，38（5）：226.