分布式发电系统中MAS分层保护控制系统的研制

摘要

近年来，针对DG接入配电网时的故障定位和保护算法相继提出。其中，基于多代理(Agent)系统和通信网络的协调保护方案受到人们重视，这些方案使用保护代理的通信协调机制以完成故障的精确定位和切除。但这些方案大多是停留在算法研究阶段，并未结合目前流行的变电站自动化技术和标准-IEC61850给出一个实用可靠的保护运行平台。因此，本文将基于IEC61850展开对保护多代理系统的研究和开发。 IEC61850由于具有无缝连接的特点，将其应用到分布式发电的保护与控制系统中，有着很强的工程实际意义。本文基于IEC61850标准，根据分布式发电时的故障定位和保护算法的特征，提出了一个保护多代理系统的体系结构，并将其命名为RMAS61850。在这个体系结构中，将保护代理设计成保护IED的一个逻辑节点(Logic Node)并与其他逻辑节点进行信息交换和协调，这样保护代理就可以针对不同的保护协调逻辑进行模块化设计。为了便于保护多代理系统软件的设计，本文对其核心算法用树形结构做了形式化描述并应用有限状态机理论对系统中的保护代理和协调代理进行逻辑建模。模型建立之后，本文给出了此系统软件的详细设计过程和软件系统结构。在完成了系统软件的设计之后，本文使用C++语言编制了整个系统。 按照保护系统的性能要求，本文的保护多代理系统应该包含两个重要的性能：保护的速动性和系统的可靠性。因此需要进行详细的实验以验证此两项性能。由于保护的速动性建立在系统的通信性能基础上，所以本文首先对系统的通信性能进行实验分析。在通信性能实验分析的基础上，本文实验分析系统的保护速动性，速动性实验分为若干组，分别分析系统在不同区段故障时的系统切除故障的时间。为了分析系统的可靠性，本文针对系统内不同IED的通信失败来实验获取故障切除时间。最终实验结果表明：本文的基于IEC61850的保护多代理系统RMAS61850满足保护的速动性和系统的可靠性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.3本文所做的工作

第二章 基于IEC61850的分布式发电保护多代理系统-RMAS61850的体系结构

2.1 引言

2.2 IEC61850标准

2.2.1 IEC61850信息和通信模型介绍

2.2.2通用面向对象变电站事件模型-GOOSE

2.2.3基于IEC61850的分布式保护系统网络结构

2.3多代理系统-MAS应用于分布式发电下的保护

2.3.1代理(Agent)的概念与特性

2.3.2多代理系统(MAS)的概念和特性

2.4 RMAS61850体系结构和功能

2.4.1分布式发电下的保护多代理系统RMAS61850体系结构

2.4.2分布式发电下的保护功能和逻辑节点组成

2.5本章小结

第三章 RMAS61850故障定位算法及形式化

3.1引言

3.2基于矩阵的配电网故障定位算法

3.3基于电流幅值综合比较确定可能故障区域

3.3.1三相故障正序电流幅值比较

3.3.2两相故障负序电流幅值比较

3.3.3故障搜索方向的判据

3.3.4实例分析

3.4基于电流相位比较精确确定故障区段

3.4.1三相故障电流间相位关系

3.4.2两相故障电流间相位关系

3.4.3实例分析

3.5 RMAS61850故障定位算法的形式化

3.5.1树结构及差，并操作

3.5.2配电网的树结构描述

3.5.3 RMAS61850故障定位算法的形式化描述

3.5.4实例分析

3.6 RMAS61850的“N-1”问题及解决方案

3.6.1 RMAS61850可能遇到的“N-1”问题

3.6.2 RMAS61850“N-1”问题的对策

3.6.3实例分析

3.7本章小结

第四章 RMAS61850软件设计

4.1引言

4.2有限状态机理论

4.3 RMAS61850代理的FSM描述

4.3.1保护代理的FSM描述

4.3.2协调代理的FSM描述

4.4 RMAS61850软件系统

4.4.1代理子系统

4.4.2通信子系统

4.4.3电网子系统

4.4.4 RMAS61850软件系统结构图

4.4.5 RMAS61850软件系统运行实例

4.5本章小结

第五章 RMAS61850性能实验分析

5.1引言

5.2 RMAS61850通信性能实验分析

5.2.1 RMAS61850通信延迟分析

5.2.2不同数量IED下的延迟分析

5.3 RMAS61850保护速动性实验分析

5.4 RMAS61850可靠性(N-1)实验分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

作者在读期间完成的学术论文清单