[发明专利]一种基于多代理系统的含分布式电源配电网故障恢复方法

权利要求书

1.一种基于多代理系统的含分布式电源配电网故障恢复方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)在所有母线和馈线处设置代理，形成多代理系统；且母线代理和馈线代理每隔Δt时间对各自监控的信息进行刷新，等待故障发生；

步骤(2)故障发生后，各级代理根据收集到的信息和相互之间的通信协同，完成故障诊断和隔离；

步骤(3)故障隔离后，在多代理系统的基础上通过模糊推理方法完成故障恢复；

步骤(2)是通过下述方式实现的：

每个母线处安装母线代理的同时配备先进的量测设备和双向通信设备，从而能实时监测母线处的电流、电压和负荷大小，并具备有与相邻母线双向通信的能力，同时还能控制母线两侧隔离开关的分合闸，电流方向通过安装在母线上的功角测量装置得到；故障诊断和隔离的具体方法由母线代理BA监测到的信号来判断，具体判断算法如下：

(a)如果母线k处的BA监测到：

方向朝上游；

则说明故障发生在母线k处，BA向本地母线两侧的隔离开关发送分闸命令，隔离母线k完成故障诊断和隔离；

(b)如果母线k处的BA监测到：

并且；

iii.方向都是朝下游；

则母线k处的BA向下游母线k+1发送询问信号，以得到母线k+1处的故障状态S_f和的方向；

在满足条件(b)的基础之上，如果母线k+1处的故障存在即S_f＝1，是向上游，或者母线k+1处的故障不存在即S_f＝0，是向下游，则说明故障位于母线k和母线k+1之间的线路上；母线k处的代理就会发送请求信号给母线k+1处的代理，请求母线k+1代理断开靠近母线k一侧的隔离开关，同时母线k发送分闸信号给本地隔离开关，从而完成故障隔离；之后BA发送恢复信号给本馈线FA，请求恢复。

2.根据权利要求1所述的一种基于多代理系统的含分布式电源配电网故障恢复方法，其特征在于步骤(3)是通过下述方式实现的：

每条馈线上安装有馈线代理,FA能够和其包含的所有母线代理以及相邻其他馈线代理进行双向通信，通过FA和BA之间的相互协同配合完成故障恢复；具体实现如下：

3-1.故障馈线FA完成故障诊断和隔离并向相邻馈线请求恢复，具体步骤如下：

3-1-1.FA实时监测馈线电流如果超过3.0p.u.，则向其下游BA发送询问信号以确定下游各母线的故障状态S_f和电流方向I_dir；

3-1-2.通过故障状态S_f和电流方向I_dir来隔离开未知故障,如果下游返回故障状态S_f＝1，并且I_dir为上游方向，FA则发送分闸信号给故障母线处BA断开上游侧的隔离开关；如果下游返回故障状态S_f＝0，FA则发送分闸信号给馈线开关，以隔离开未知故障；

3-1-3.故障发生后，FA发送分闸信号给位于故障下游区域的分布式电源隔离开关以避免非意识孤岛的产生，BA将本地需要恢复的负荷大小P_r,u上传给FA请求恢复；

3-1-4.FA收到BA的恢复请求后，计算总需恢复负荷量随后FA将P_F发送给相邻备用馈线FA_b1,FA_b2,…….,FA_bn请求转供P_F的负荷；

3-1-5.各备用馈线FA_b1,FA_b2,…….,FA_bn收到请求信号后，计算本馈线的剩余容量P_m,i＝P_max,i-P_load,i，其中P_max,i为备用馈线i的最大容量，P_load,i为备用馈线i的负荷量；如果P_m,i≥P_F则向故障馈线FA发送允许请求信号，即令S_i＝1；如果P_m,i＜P_F则向故障馈线FA发送拒绝请求信号，即令S_i＝0；

3-1-6.故障馈线FA收到所有备用馈线的返回信号，包括{S_i,P_m,i,D_i},其中D_i表示备用馈线i到故障馈线的距离；通过模糊推理方法得出最优转供馈线FA_opt；故障馈线FA发送合闸信号给联络线处的BA闭合联络线，完成故障恢复；如果S_i均为零，则说明不能进行全部负荷恢复，转而进入部分恢复过程；

3-1-7.选出备用馈线中容量最大的一条{FA_max|P_max＝max{P_max,1,...,P_max,n}}作为备用转供馈线，同时故障馈线FA向故障区域内的BA发送询问信号以得到故障区域内DG的可用容量P_S,DG＝P_max,DG-P_DG，其中P_max,DG为DG的最大输出功率，P_DG为DG的输出功率；然后计算出故障馈线需要切除负荷的大小P_c＝P_F-P_max-P_S,DG；FA发送询问信号给下游所有BA得到每个负荷点的负荷量，并按照从小到大的顺序进行排序得到{L₁,L₂,…L_n}；FA将得到的负荷量列表进行叠加L＝L₁+L₂+…L_k,其中L_k为第一个使得P_F-P_max-P_S,DG-L≤0的负荷点，由此可以得到需要切除负荷的BA编号为{1,2,…,k}；

3-1-8.故障馈线FA向上述BA发送分闸信号以切除负荷，然后向与备用馈线FA_max相连的BA发送命令信号将联络开关合闸，同时向故障区段内的DG所在BA发送命令信号将DG重新连接到电网，实现负荷转供完成故障恢复；

3-2.备用馈线收到故障恢复请求，具体步骤如下：

3-2-1.备用馈线代理读取本条馈线下各母线代理的数据，包括电流、电压和负荷信息；

3-2-2.等待相邻馈线的恢复请求；等待期间内每隔Δt时间返回步骤3-2-1重新刷新读取数据，一旦接收到恢复请求则进入步骤3-2-3；

3-2-3.计算本馈线的可用剩余容量P_m,i＝P_max,i-P_load,i，如果小于零，则向请求FA发送拒绝信号；如果大于零，则进入步骤3-2-4；

3-2-4.比较本馈线剩余容量P_m,i和请求恢复容量P_F的大小，如果P_m,i≥P_F则向请求馈线返回允许信号；反之，返回拒绝信号；

3-2-5.FA等待故障馈线的命令信号，若收到故障恢复的命令则转入步骤3-2-6；

3-2-6.FA将合闸信号发送给对应的联络开关处BA，完成故障恢复过程。

3.根据权利要求2所述的一种基于多代理系统的含分布式电源配电网故障恢复方法，其特征在于步骤3-1-6通过模糊推断方法选出最优备用馈线FA_opt的实现方法具体如下：

①故障馈线FA得到备用馈线返回的信号{S_i,P_m,i,D_i}，选取{P_m,i,D_i|S_i＝1}根据下式将备用容量和距离进行归一化：

②根据本发现设计的梯形隶属度函数，对归一化后的距离指标和备用容量指标进行模糊化操作，具体如下：

将距离指标分成了低和高两类，距离指标对这两类的隶属度分别按照以下隶属度函数进行计算：

将备用容量指标分成了低、中、高三类，备用容量指标对这三类的隶属度分别按照以下隶属度函数进行计算：

所述的模糊推理方法的规则如下表所示：

所述的模糊推理方法将模糊化后的馈线备用容量指标和距离指标作为输入，将备用馈线优先级指标作为输出，总共设计了6种分类指标来覆盖可能的输出值，分别为极低、非常低、低、中、高、非常高，将设计的输入、输出隶属度函数和模糊推理规则输入到Matlab 7.0 Fuzzy Solver进行求解，即可得到各备用馈线的优先级指标，指标值最高的馈线即为故障恢复的转供线路。