[发明专利]基于多Agent技术的微网广域电流保护系统及方法

权利要求书

1.一种基于多Agent技术的微网广域电流保护方法，其特征在于：

该方法采用基于多Agent技术的微网广域电流保护系统实现，所述基于多Agent技术的微网广域电流保护系统划分为智能电子设备层、区域控制与保护协调层、中央处理层共3个层次；所述智能电子设备层由微网中每个断路器上所配置的智能电子设备IED构成；智能电子设备层负责采集微网的状态信息，并绘制出实时微网网络拓扑图，同时也负责采集微网的电气量信息；并在层间通信正常时，将绘制的实时微网网络拓扑图上传至区域控制与保护协调层和中央处理层，将微网的电气量信息上传至区域控制与保护协调层；每个所述的IED又进一步包括状态监测Agent、测量Agent、网络拓扑Agent和保护Agent；区域控制与保护协调层包括区域控制Agent和保护协调Agent；中央处理层包括中央处理Agent；所述的中央处理Agent、区域控制Agent和保护协调Agent均配置在变电站低压侧出线端；

该方法包括如下步骤：

步骤1、初始化各个Agent；

步骤2、状态监测Agent实时将其所监测到的微网状态信息传递给网络拓扑Agent；所述的微网状态信息包括：分布式电源的接入位置、分布式电源的投退状态和微网中各断路器的开合状态；同时测量Agent也实时将微网电气量信息传递给保护Agent，所述的微网电气量信息包括：微网的电压量、电流量、相角和频率；

步骤3、若各层间通信正常，则执行步骤4；若层间通信完全中断，则保护Agent采用基于本地信息的过电流保护进行故障切除；

步骤4、根据实时的微网状态信息，网络拓扑Agent绘制实时微网网络拓扑图并传递给区域控制Agent、保护协调Agent和中央处理Agent，同时测量Agent也实时将微网电气量信息传递给区域控制Agent；

步骤5、根据网络拓扑Agent绘制的实时微网网络拓扑图和测量Agent的微网电气量信息，区域控制Agent制定微网电流保护区域内分布式电源的有功功率、分布式电源的无功功率、储能单元的有功功率、储能单元的无功功率、微网电压以及微网频率的控制方案并上传至中央处理Agent；保护协调Agent制定微网保护协调方案并上传至中央处理Agent；

步骤6、根据网络拓扑Agent绘制的实时微网网络拓扑图、区域控制与保护协调层做出的控制方案与保护协调方案，中央处理Agent将禁忌表引入广度搜索算法形成融合禁忌广度搜索算法，利用该融合禁忌广度搜索算法对微网电流保护区域进行实时划分，得到微网电流保护划分区域；

步骤7、参考区域控制与保护协调层做出的控制方案与保护协调方案，中央处理Agent作出微网电流保护方案：在划定的各微网电流保护区域内的保护Agent中均配置一套改进的纵联电流差动保护和一套基于本地信息的过电流保护；中央处理Agent同时将该微网电流保护方案反馈给智能电子设备层；

步骤8、当故障信息正确且完整时，通过改进的纵联电流差动保护进行故障切除；

保护Agent对测量Agent送来的微网电气量信息进行分析，并结合中央处理Agent发送的微网电流保护方案，自适应的调整预先写入的改进的纵联电流差动保护判据的保护定值，包括：差动电流的整定值I_set1，比率制动系数K₁、K₂，DG的不稳定电流对改进的纵联电流差动保护影响系数K₃以及比率制动电流的拐点值I_INT，采集线路端口的数目；

改进的纵联电流差动保护判据如下：

$\left\{\begin{array}{cc}{I}_d\>I_{{\mathrm{set}}_1}& \\ I_d\>k_1{I}_{zd}& I_d\≤I_{INT}\\ I_d\≥k_2(I_{zd}-I_r)& I_d\>I_{INT}\end{array}\right.$

$I_d=k_3\left|\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔI}}_{gi}\right|$

$I_{zd}=|\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔI}}_{gi}^2}-\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{gs}|$

$\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{I}}_{gs}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔI}}_{gi}$

I_r＝I_INT(k₂-k₁)/k₁k₂

式中ΔI_gi为各个线路端口采集的电流量，可根据网络拓扑Agent提供的网络拓扑图来确定采集线路端口的数目，从而自适应地调节纵联电流差动保护的判据；K₁、K₂为比率制动系数，I_INT为比率制动电流的拐点值，I_ser1为差动电流的整定值，K₃是DG的不稳定电流对纵联电流差动保护影响的系数；

步骤9、当部分故障信息缺失或故障信息错误时，主保护IED拒动或误动，则由保护协调Agent确定微网中该拒动或者误动的IED与其相邻的IED的关联系数和保护动作特性系数，进而构建电流保护动作范围输出函数，获得应扩大的微网电流保护范围解集，再通过蚁群算法寻优获得最优的应扩大的微网电流保护动作范围，最后通过改进的纵联差动电流保护进行故障切除；

根据网络拓扑Agent提供的实时网络拓扑图，保护协调Agent确定每个IED与其相邻IED的关联系数A_f：

定义每个IED的动作特性系数：

其中i＝1，2......n；k与A_f相对应，即k＝1，2，3；n为微网中IED的个数；

建立电流保护动作范围表达式如下：

$\left\{\begin{array}{cc}{A}_f=1& F_1=(R_{fIED1}^1,R_{fIED2}^1,...,R_{fIEDn}^1)\\ A_f=2& F_2=(R_{fIED1}^2,R_{fIED2}^2,...,R_{fIEDn}^2)\\ A_f=3& F_3=(R_{fIED1}^3,R_{fIED2}^3,...,R_{fIEDn}^3)\end{array}\right.$

并构建电流保护动作范围输出函数F_out＝{F₁，F₂，F₃}，其中F₁，F₂，F₃的保护动作优先级依次降低，F₁有一个解，F₂和F₃均有多个解；根据F_out的输出可以确定每个IED因故障信息错误或者部分故障信息缺失，导致误动或拒动后应扩大的微网电流保护动作范围解集。

2.根据权利要求1所述的基于多Agent技术的微网广域电流保护方法，其特征在于：所述的步骤6中利用融合禁忌广度搜索算法对微网进行实时划分得到微网电流保护划分区域的过程，进一步包括如下步骤：

步骤6.1、建立划分微网电流保护区域的目标函数，该函数的目标是微网中停电区域最小化，并为该目标函数建立约束条件；

所述的目标函数为：

所述的约束条件为：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_{ij}=\frac{I_{ij}}{C}+m{t}_v+\mathrm{\Δ}t\≤T_{ijm}\\ B_{\min }\≤B\≤B_{max}\\ P_i=(P_{X1}\∪P_{X2}......)\∩(P_{y1}\∪P_{y2}......)\≥P_{im}\\ U_{\min }\≤U\≤U_{\max }\end{array}\right.$

其中F(x)代表总的停电面积；A_i代表各划分区域的停电面积；PS代表使各个划分区域停电面积最小的措施集；T_ij代表故障信息延时时间；I_ij代表微网中结点i到结点j的通信距离；C代表光速；m代表通信路径经过的结点数；t_v代表单个结点的通信时间；Δt代表随机抖动延时；T_ijm代表故障信息延时的给定值；B代表故障信息采集量；P_i代表通信可靠性程度；P_xi代表通信元件的可靠性；P_yi代表通信元件之间线路的可靠性；P_im代表通信可靠性的给定值；i＝1，2......n，j＝1，2......n，U代表微网母线电压；

步骤6.2、采用广度搜索算法，并给出广度搜索的初始解，即初始的微网电流保护划分区域，该初始解可以通过随机方法产生或者由现有的启发式方法产生；

步骤6.3、以上述给出的约束条件为界，利用广度搜索算法从初始解开始搜索上述目标函数的最优解；

步骤6.4、将搜索到的局部最优解放入禁忌表中，禁忌表在每次迭代中都进行更新，下次搜索时避开该局部最优解，并对其它的空间进行搜索，直到获得全局最优解，即满足上述目标函数和约束条件的最优微网电流保护划分区域为止。