探討基于分布式集中決策的區(qū)域智能保護系統(tǒng)

丁健

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東茂名，525000）

0 引言

針對于廣域通信特色的改善以及對廣域繼電的保護算法進行改善，制定出與廣域電網(wǎng)相符合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對保護區(qū)域的構(gòu)成以及其動作策略進行深入的研究成為使得有效廣域的繼電保護實現(xiàn)的重要方面。

該篇文章在這個有限范圍內(nèi)的電網(wǎng)信息區(qū)域的智能保護體系的研究基礎(chǔ)之上，并與工程應(yīng)用相結(jié)合，將分布式的集中決策系統(tǒng)構(gòu)建出來，實行在標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間方面GA智能保護的算法進行相關(guān)的改進研究。

1 分布式集中決策方面有關(guān)區(qū)域的智能保護

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 區(qū)域智能保護的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該篇文章是以變電站的集中模式來作為基礎(chǔ)，從而對一類分布式的集中決策區(qū)域的智能保護體系進行了相關(guān)的討論，這個系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)如圖1。該系統(tǒng)是運用著變電站的集中式，在每一個變電站的內(nèi)部來設(shè)置上智能決策的中心，用來對規(guī)定區(qū)域范圍內(nèi)電氣量和狀態(tài)信息進行收集，經(jīng)過在GA智能保護的算法基礎(chǔ)上來對具體故障的元件進行相關(guān)的確定，而且依照和發(fā)生故障的元件之間所連接的關(guān)系來對動作的方式做出決定。

1.2 確定標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間

標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間其實是表示著該區(qū)域智能的保護系統(tǒng)設(shè)置在沒個變電站的內(nèi)部智能決策的中心來對所需采集信息的范圍與信息的內(nèi)容以及類型的需要所進行的判別。該標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間需要確定一般要考慮到兩個方面的因素：第一，其實際通信的能力對于標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間所具有的客觀約束的能力。伴隨著當(dāng)代在光纖通信方面的日益成熟，將光纖迂回同步數(shù)字的體系其環(huán)網(wǎng)通信的模式得以實現(xiàn)是在未來發(fā)展的必要趨勢。當(dāng)前的電力體系繼電保護的工程當(dāng)中依舊運用著獨立脈沖的編碼調(diào)制以及SDH裝置還有直連光纖的復(fù)合架空通道，對于迂回路還沒有得到應(yīng)用。因此結(jié)合著以IEC61850數(shù)字化的變電站為基礎(chǔ)，使得站間點對點的傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)依舊是現(xiàn)在社會上最為可靠有效的通信方式。第二，實現(xiàn)以GA智能保護的算法作為基礎(chǔ)而且確保性能的優(yōu)越性對于標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間的需要。以GA故障的元件來進行判斷作為基礎(chǔ)事實上就是對于各類電氣量以及保護元件的狀態(tài)其邏輯對應(yīng)的關(guān)系所進行的挖掘進程。運用盡量多種而且和元件的狀態(tài)有著緊密聯(lián)系的電氣量，而且和現(xiàn)在各類廣域的繼電保護的原理相結(jié)合之下進行相關(guān)的研究，能夠確保對于故障方面做出準(zhǔn)確的反映，而且還能夠保證信息之間清晰邏輯關(guān)聯(lián)。

所以，該文章所設(shè)計研究的有關(guān)分布式的集中決策區(qū)域的智能保護體系標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間來做出下面的界定：其所進行關(guān)注的變電站通信的范圍是和他們相鄰的所有有關(guān)的變電站，其通信的內(nèi)容涵蓋著可以使被保護的元件狀態(tài)相關(guān)的電氣量得到反映等內(nèi)容，就像是故障所發(fā)生的方向、主保護的動作、斷路器的狀態(tài)問題以及對阻抗判斷測量等多種信息。該標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間對每個決策的中心可以識別出本站的內(nèi)部與出線的元件以及相鄰站的內(nèi)部故障元件有著決定性的作用。

1.3 后備保護域以及保護策略

實現(xiàn)區(qū)域智能的保護功能需要依靠著分布式的智能決策的中心來一起參與完成。其后備保護區(qū)域?qū)Q策中心保護控制的范圍進行了相關(guān)的描述，還是決策的中心依照故障的元件在后備的保護域中所在的位置來對保護策略決定的根據(jù)?？紤]到相關(guān)的后備保護要求依靠故障元件其相鄰元件的保護動作來進行實現(xiàn)，該后備保護區(qū)域是利用本站做為中心來延伸到相鄰的變電站以及其出線。

策略1：假如故障元件是屬于在本站的內(nèi)部，就像是母線發(fā)生故障的問題。對故障元件其所屬的本站斷路器進行相關(guān)的搜索，用其來當(dāng)做后備的補跳，對上述的斷路器其相鄰所有的斷路器進行搜索，使其當(dāng)做后備保護。

策略2：假如故障元件是屬于該站的出線元件，就像是輸電線路所發(fā)生的故障。其后備的補跳，該后備保護斷路器所進行的搜索和策略1是一致的，而且把故障元件的判斷結(jié)論發(fā)送給和本站鄰近的其他站點。在接收到相關(guān)的通知站搜索和發(fā)送站的連接線路其所屬該站的斷路器當(dāng)做遠后備。

2 以標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間GA作為基礎(chǔ)智能保護的算法

2.1 基因的編碼

GA通常不會對問題空間參數(shù)進行直接的處理，而是把需要進行優(yōu)化參數(shù)來實行編碼的處理。每個智能的決策中心把標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間其約束范圍之內(nèi)的被保護件愛編碼成二進制數(shù)字串，在其中，0是表示著元件正處在正常的狀態(tài)，而1是表示著元件處在非正常的狀態(tài)。在計算過程結(jié)束之后再做參數(shù)解碼這個工作，就可以獲得區(qū)域的智能保護決策解。

2.2 期望函數(shù)

在期望關(guān)系當(dāng)中，其數(shù)學(xué)的表達方式就是建立起相關(guān)的期望函數(shù)，來對數(shù)學(xué)模型的最優(yōu)解就像求解就是指的依據(jù)所被保護的元件來確定的保護測量的距離與故障發(fā)生的方向以及主保護的動作期望值，和在每個信息的采集終端所接收到的相關(guān)信息的最佳逼近進程。該文章在對保護信息期望函數(shù)的構(gòu)造當(dāng)中對斷路器的失靈保護暫時沒有進行考慮，因為現(xiàn)在只是有220kV與以上的變電站才會必須對其配置，而且其屬于是近后備的動作，他的信息獲取會存有一定的延時現(xiàn)象。所以在條件的允許狀況之下，再對添加相關(guān)的期望函數(shù)進行考慮。如圖2當(dāng)中的變電站2做為所研究的對象，來對標(biāo)準(zhǔn)化的通信區(qū)間其約束之下的區(qū)域電網(wǎng)期望函數(shù)進行構(gòu)造。

圖2 變電站2區(qū)域的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.3 遺傳操作以及收斂條件

在遺傳操作中有變異與交叉以及選擇這幾個操作的過程。所選擇的操作是處在種群中，用來存放一些目前所出現(xiàn)的其適應(yīng)度為最高的個體，在種群當(dāng)中其余的解運用該“轉(zhuǎn)輪方法”來選出。

算法是在隨機所產(chǎn)生的最初種群里出發(fā)，實行遺傳的操作程序，在收斂條件得到滿足時就將結(jié)束運行，在最終其適應(yīng)度的值最高的而且其相等的全部解為所要輸出的結(jié)果。具體的流程如圖3所示。

圖3 遺傳算法的流程

3 結(jié)束語

為應(yīng)對繁雜的大電網(wǎng)以及電網(wǎng)運行的多樣性，該篇文章對一類分布式的集中決策區(qū)域智能的保護系統(tǒng)進行了詳細的討論，沒個變電站的內(nèi)部設(shè)置上智能決策的中心，運用著測量阻抗的判斷、故障發(fā)生的方向以及主保護的動作等電網(wǎng)的信息，來使得故障的識別以及動作策略的制定等多種功能得以實現(xiàn)，并還對其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和以GA智能算法作為基礎(chǔ)來實行重點的研究。