基于多代理的主配一体化全线自愈系统和方法与流程

1.本发明涉及电网控制领域，具体为一种基于多代理的主配一体化全线自愈系统和方法。


背景技术：

2.近年来，大量分布式可再生能源接入，打破了传统配电网单电源供电的模式，逐步向复杂多源网络演变，传统过流保护难以适应新形态配电网的发展，并且对配电网潮流控制、故障诊断和多电源供电恢复等均提出了很大的挑战。
3.随着电网技术的不断进步，智能配电网中的自愈系统需要进一步考虑分布式发电设备、电动汽车等对电网造成影响。而现有的集中决策式配电网自愈策略已不再适应大量分布式电源接入后的运行需求，并且目前国内自愈系统覆盖范围普遍为变电站和配电房之间的配网线路，保护范围有限。同时现行主网保护和配网保护是独立配置的，双方配置繁琐，不利于保护运维，因此有必要研究新一代含分布式电源主动配电网的自愈方法，以真正实现主配一体化的全线自愈。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于多代理的主配一体化全线自愈系统和方法，用于解决现有技术中集中决策式配电网自愈策略难以适应大量分布式电源接入后运行需求的问题。
5.基于本发明的一方面，提供一种基于对代理的主配一体化全线自愈系统，全线自愈系统包括：至少一个区域代理代理层，所有区域代理层均通信连接于同一个馈线代理层上；
6.所述区域代理层包括智能配电自动化终端，所述智能配电自动化终端与电网系统中的负荷和分布式电源连接；所述智能配电自动化终端用于采集电网系统上传感器的感应数据，并将感应数据传输至馈线代理层；所述通信终端还用于接收操作任务列表，并将操作任务列表传输至智能配电自动化终端进行执行；
7.所述馈线代理层配置在变电站出线侧的馈线上，所述馈线代理层用于处理区域代理层传输的感应数据，并判断当前电网运行状态是否正常，进而根据电网运行状态求解操作任务列表并将操作任务列表传输至传感数据对应的区域代理层。
8.在上述技术方案中，馈线代理层实现对下层区域代理进行状态汇集、监视和分析计算，以及对可能出现的故障进行定位及隔离，同时个馈线代理层之间通过预设的光纤通信通道进行快速的信息交互，从而更全面地掌握系统的运行状态。
9.配电网中每条馈线被划分成多个分治区域，每个区域均以多个分界开关作为区域边界，区域代理配置在各分治区域的首端开关上，可对本地范围内的多种设备(包括负荷、分布式电源、智能配电自动化终端以及连接至节点上的馈线开关)进行管理控制，区域代理一方面能够完成本地状态信息的采集和上传，另一方面可自主完成内、外部状态感知和判
断。主网保护和配网保护共用一套智能配电自动化终端。
10.在上述技术方案中，通过馈线代理层和区域代理层协作完成故障的快速定位和隔离。
11.进一步地，所述馈线代理层包括数据处理模块、专家模块和带截止期约束的推理机，所述预处理模块用于对传感数据进行预处理，并对电网系统当前的运行状态进行定性判断；所述专家模块内存储有电力领域知识；所述带截止期约束的推理机用于根据电网系统当前的运行状态求解操作任务列表。
12.进一步地，所述预处理包括去除冗余信息和矛盾信息。
13.进一步地，所述专家模块包括故障链集合、正常状态链集合和安全操作树集合，任何一个故障链或正常状态链都至少对应一个安全操作树中的一个完整操作序列子树；所述安全操作树集合包含日常维护和故障处理的全部操作任务序列。
14.故障链集合是根据经验总结的可能发生或已经发生的故障状态，每一个故障状态都对应一个时间长度，再次将该时间长度定义为截止期，如果不能在截止期完成，将引发新的故障。不属于故障链的集合属于正常状态集合。当对应的智能代理在截止期(规定时间)内完成某一故障对应的全部操作任务列表中的任务后，该故障排除；如果不能在规定时间内完成，故障无法排除，并会产生形的故障，故障链进入下一环节，需要重新求解操作任务列表。
15.进一步地，所述智能配电自动化终端配置有线路动差保护、简易母线差动保护、失灵保护及过流保护功能。
16.进一步地，所述智能配电自动化终端还配置有分段备自投和自愈合闸控制功能。
17.进一步地，相邻所述区域代理层之间通信连接。各区域代理间通过光纤通信通道进行通信连接，从而更全面地掌握电力系统运行状态。
18.基于本发明的另一方面，提供一种基于多代理的主配一体化全线自愈方法，包括以下步骤：
19.s1：智能配电自动化终端采集电网系统内传感器的传感数据，并将传感数据传输至馈线代理层；传感器的种类选择和布设位置设定均采用现有常规技术实现，每个传感器均与智能配电自动化终端连接；
20.s2：馈线代理层内的处理模块判断电网运行状态是否正常，若是正常，则在安全操作操作树中求解需要执行的日常维护操作任务列表，进入步骤s4；若是不正常，则表示有故障产生，进入s3；
21.s3：计算联络开关状态过渡函数值，依据计算得到的联络开关状态过渡函数值对电网进行故障判断；推理机进行实时截止约束下的计算，得到故障处理任务列表，若故障处理任务列表的操作时间小于等于故障节点时间截止期，则将故障处理任务列表视为故障成功处理列表；若故障处理任务列表的操作时间大于故障节点时间截止期，则重新求解故障任务处理列表，直至故障处理任务列表的操作时间小于等于故障节点时间截止期，得到故障成功处理列表；在本发明中根据现有常规经验设置故障节点时间截止期；
22.s4：向区域代理层下发日常维护操作任务列表和故障成功处理列表，并通过区域代理层执行。
23.进一步地，所述计算联络开关状态过渡函数值的方法如下：
24.配电网每个联络开关与馈线开关在电气上直接相连，当所有馈线正常运行时，联络开关在分位；当某条馈线故障时，相应的负荷失电，此时需合上联络开关进行转供电；因此，构建联络开关状态函数：
25.f＝f(f1,f2,
…
,fn)
26.式中，n为线开关数量；f为联络开关分位状态，开关分位取“1”，开关合位取“0”；
27.仅在所有馈线开关正常运行(fn＝0)时，或所有馈线故障(fn＝1)时，联络开关需在分位(即f＝1)；其它状态下，联络开关均需动作合上(即f＝0)；设为联络开关状态过渡函数，即：
[0028][0029]
式中：n为线开关数量，i∈[1,n]。
[0030]
通过逻辑关系可得，当或时，f＝1；当时，f＝0。由此可得，当f由1变为0时，联络开关动作合上。
[0031]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0032]
(1)本发明借助智能配电自动化终端克服了以往主网变电站馈线保护和配网保护配置繁琐、定值复杂、运维成本高的问题，实现了主配一体化；
[0033]
(2)本发明可以实现区域故障精准定位与毫秒级快速隔离，并减少后继发生故障的可能性；
[0034]
(3)本发明提供的全线自愈方法为配电网中不同节点分布式电源的故障定位及隔离提供了参考依据，可以作为新型电力系统分布式电源发展、规划的参考。
附图说明
[0035]
图1是基于本发明实施例的基于多代理的主配一体化全线自愈系统架构图；
[0036]
图2是基于本发明实施例的基于多代理的主配一体全线自愈方法流程图；
[0037]
图3是基于本发明实施例的线路故障示意图。
具体实施方式
[0038]
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
[0039]
实施例1
[0040]
如图1所示，本实施例提供一种基于多代理的主配一体化全线自愈系统，全线自愈系统包括：至少一个区域代理代理层，所有区域代理层均通信连接于同一个馈线代理层上；
[0041]
所述区域代理层包括智能配电自动化终端，所述智能配电自动化终端与电网系统中的负荷和分布式电源连接；所述智能配电自动化终端用于采集电网系统上传感器的感应数据，并将感应数据传输至馈线代理层；所述通信终端还用于接收操作任务列表，并将操作任务列表传输至智能配电自动化终端进行执行；
[0042]
所述馈线代理层配置在变电站出线侧的馈线上，所述馈线代理层用于处理区域代理层传输的感应数据，并判断当前电网运行状态是否正常，进而根据电网运行状态求解操作任务列表并将操作任务列表传输至传感数据对应的区域代理层。
[0043]
在上述技术方案中，馈线代理层实现对下层区域代理进行状态汇集、监视和分析计算，以及对可能出现的故障进行定位及隔离，同时个馈线代理层之间通过预设的光纤通信通道进行快速的信息交互，从而更全面地掌握系统的运行状态。
[0044]
配电网中每条馈线被划分成多个分治区域，每个区域均以多个分界开关作为区域边界，区域代理配置在各分治区域的首端开关上，可对本地范围内的多种设备(包括负荷、分布式电源、智能配电自动化终端以及连接至节点上的馈线开关)进行管理控制，区域代理一方面能够完成本地状态信息的采集和上传，另一方面可自主完成内、外部状态感知和判断。主网保护和配网保护共用一套智能配电自动化终端。
[0045]
在上述技术方案中，通过馈线代理层和区域代理层协作完成故障的快速定位和隔离。
[0046]
具体地，所述馈线代理层包括数据处理模块、专家模块和带截止期约束的推理机，所述预处理模块用于对传感数据进行预处理，并对电网系统当前的运行状态进行定性判断；所述专家模块内存储有电力领域知识；所述带截止期约束的推理机用于根据电网系统当前的运行状态求解操作任务列表。
[0047]
具体地，所述预处理包括去除冗余信息和矛盾信息。
[0048]
具体地，所述专家模块包括故障链集合、正常状态链集合和安全操作树集合，任何一个故障链或正常状态链都至少对应一个安全操作树中的一个完整操作序列子树；所述安全操作树集合包含日常维护和故障处理的全部操作任务序列。
[0049]
故障链集合是根据经验总结的可能发生或已经发生的故障状态，每一个故障状态都对应一个时间长度，再次将该时间长度定义为截止期，如果不能在截止期完成，将引发新的故障。不属于故障链的集合属于正常状态集合。当对应的智能代理在截止期(规定时间)内完成某一故障对应的全部操作任务列表中的任务后，该故障排除；如果不能在规定时间内完成，故障无法排除，并会产生形的故障，故障链进入下一环节，需要重新求解操作任务列表。
[0050]
优选地，所述智能配电自动化终端配置有线路动差保护、简易母线差动保护、失灵保护及过流保护功能。
[0051]
具体地，所述智能配电自动化终端还配置有分段备自投和自愈合闸控制功能。
[0052]
优选地，相邻所述区域代理层之间通信连接。各区域代理间通过光纤通信通道进行通信连接，从而更全面地掌握电力系统运行状态。
[0053]
具体地，本实施例提供的自愈系统与分界开关及变电站出口开关的级差配合让如下：
[0054]
1)考虑到分界开关的过流为零时延的速断保护，故障时即使加上断路器的动作时延，开关分断总延时一般也不超过100ms。因此，自愈系统各馈出线过流保护的动作时延默认设置为200ms，可实现与分界开关间的配合。
[0055]
2)系统内发生线路故障、母线故障时自愈系统可在200ms内切除故障，分界开关失灵情况下的故障隔离时间也小于250毫秒，即使考虑到开关失灵、死区等情况下的联跳(不
考虑多个开关失灵等极端情况)，系统也可在400ms内完成故障隔离。因此，变电站出口处的过流保护动作时间整定为500ms。
[0056]
自愈系统二次设备主要光纤纵差自愈装置、光纤交换机以及后备电源等辅助设备组成，当系统发生故障导致非故障区域失电时，在满足自愈合闸的条件下，合开联络开关，恢复非故障失电区域供电。
[0057]
实施例2
[0058]
如图2所示，本实施例提供一种基于多代理的主配一体化全线自愈方法，包括以下步骤：
[0059]
s1：智能配电自动化终端采集电网系统内传感器的传感数据，并将传感数据传输至馈线代理层；传感器的种类选择和布设位置设定均采用现有常规技术实现，每个传感器均与智能配电自动化终端连接；
[0060]
s2：馈线代理层内的处理模块判断电网运行状态是否正常，若是正常，则在安全操作操作树中求解需要执行的日常维护操作任务列表，进入步骤s4；若是不正常，则表示有故障产生，进入s3；
[0061]
s3：计算联络开关状态过渡函数值，推理机进行实时截止约束下的计算，得到故障处理任务列表，若故障处理任务列表的操作时间小于等于故障节点时间截止期，则将故障处理任务列表视为故障成功处理列表；若故障处理任务列表的操作时间大于故障节点时间截止期，将已触发故障节点和后继节点的截止期叠加，进而重新求解故障任务处理列表，直至故障处理任务列表的操作时间小于等于故障节点时间截止期，得到故障成功处理列表；
[0062]
s4：通过位于馈线层的多临界调度器向区域代理层下发日常维护操作任务列表和故障成功处理列表，并通过区域代理层执行。
[0063]
进一步地，所述计算联络开关状态过渡函数值的方法如下：
[0064]
配电网每个联络开关与馈线开关在电气上直接相连，当所有馈线正常运行时，联络开关在分位；当某条馈线故障时，相应的负荷失电，此时需合上联络开关进行转供电；因此，构建联络开关状态函数：
[0065]
f＝f(f1,f2,
…
,fn)
[0066]
式中，n为线开关数量；f为联络开关分位状态，开关分位取“1”，开关合位取“0”；
[0067]
仅在所有馈线开关正常运行(fn＝0)时，或所有馈线故障(fn＝1)时，联络开关需在分位(即f＝1)；其它状态下，联络开关均需动作合上(即f＝0)；设为联络开关状态过渡函数，即：
[0068][0069]
式中：n为线开关数量，i∈[1,n]。
[0070]
通过逻辑关系可得，当或时，f＝1；当时，f＝0。由此可得，当f由1变为0时，联络开关动作合上。
[0071]
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0072]
当变电站物流9306线和商务中心2#环网室线路故障时，所提自愈方法的故障隔离
措施如图3所示。
[0073]
1)就地自愈终端检测到物流9306线和商务中心2#环网室线路故障后，跳物流9306线和商务中心2#环网室101开关，隔离故障；
[0074]
2)不影响其他区域供电时自愈系统动作逻辑(环网柜2左侧开关拒动)：
[0075]
检测到物流9306线和商务中心2#环网室线路故障后，跳物流9306线和商务中心2#环网室101开关；
[0076]
中心区商务3#开闭所101开关拒动，自愈终端联跳102开关，隔离故障。
[0077]
本发明借助智能配电自动化终端克服了以往主网变电站馈线保护和配网保护配置繁琐、定值复杂、运维成本高的问题，实现了主配一体化；可以实现区域故障精准定位与毫秒级快速隔离，并减少后继发生故障的可能性；全线自愈方法为配电网中不同节点分布式电源的故障定位及隔离提供了参考依据，可以作为新型电力系统分布式电源发展、规划的参考。
[0078]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

技术特征：
1.基于多代理的主配一体化全线自愈系统，其特征在于，所述系统包括：至少一个区域代理代理层，所有区域代理层均通信连接于同一个馈线代理层上；所述区域代理层包括智能配电自动化终端，所述智能配电自动化终端与电网系统中的负荷和分布式电源连接；所述智能配电自动化终端用于采集电网系统上传感器的感应数据，并将感应数据传输至馈线代理层；所述通信终端还用于接收操作任务列表，并将操作任务列表传输至智能配电自动化终端进行执行；所述馈线代理层配置在变电站出线侧的馈线上，所述馈线代理层用于处理区域代理层传输的感应数据，并判断当前电网运行状态是否正常，进而根据电网运行状态求解操作任务列表并将操作任务列表传输至传感数据对应的区域代理层。2.根据权利要求1所述的基于多代理的主配一体化全线自愈系统，其特征在于，所述馈线代理层包括数据处理模块、专家模块和带截止期约束的推理机，所述数据处理模块用于对传感数据进行预处理，并对电网系统当前的运行状态进行定性判断；所述专家模块内存储有电力领域知识；所述带截止期约束的推理机用于根据电网系统当前的运行状态求解操作任务列表。3.根据权利要求2所述的基于多代理的主配一体化全线自愈系统，其特征在于，所述预处理包括去除冗余信息和矛盾信息。4.根据权利要求3所述的基于多代理的主配一体化全线自愈系统，其特征在于，所述专家模块包括故障链集合、正常状态链集合和安全操作树集合，任何一个故障链或正常状态链都至少对应一个安全操作树中的一个完整操作序列子树；所述安全操作树集合包含日常维护和故障处理的全部操作任务序列。5.根据权利要求1所述的基于多代理的主配一体化全线自愈系统，其特征在于，所述智能配电自动化终端配置有线路动差保护、简易母线差动保护、失灵保护及过流保护功能。6.根据权利要求5所述的基于多代理的主配一体化全线自愈系统，其特征在于，所述智能配电自动化终端还配置有分段备自投和自愈合闸控制功能。7.根据权利要求1所述的基于多代理的主配一体化全线自愈系统，其特征在于，相邻所述区域代理层之间通信连接。8.基于多代理的主配一体化全线自愈方法，基于如权利要去1-7任一项所述的基于多代理的主配一体化全线自愈系统实现全线自愈，其特征在于，包括以下步骤：s1：智能配电自动化终端采集电网系统内传感器的传感数据，并将传感数据传输至馈线代理层；s2：馈线代理层内的处理模块判断电网运行状态是否正常，若是正常，则在安全操作操作树中求解需要执行的日常维护操作任务列表，进入步骤s4；若是不正常，则表示有故障产生，进入s3；s3：计算联络开关状态过渡函数值，推理机进行实时截止约束下的计算，得到故障处理任务列表，若故障处理任务列表的操作时间小于等于故障节点时间截止期，则将故障处理任务列表视为故障成功处理列表；若故障处理任务列表的操作时间大于故障节点时间截止期，则重新求解故障任务处理列表，直至故障处理任务列表的操作时间小于等于故障节点时间截止期，得到故障成功处理列表；s4：向区域代理层下发日常维护操作任务列表和故障成功处理列表，并通过区域代理
层执行。9.根据权利要求8所述的基于多代理的主配一体化全线自愈方法，其特征在于，所述计算联络开关状态过渡函数值的方法如下：配电网每个联络开关与馈线开关在电气上直接相连，当所有馈线正常运行时，联络开关在分位；当某条馈线故障时，相应的负荷失电，此时需合上联络开关进行转供电；因此，构建联络开关状态函数：f＝f(f1,f2,
…
,f
n
)式中，n为线开关数量；f为联络开关分位状态，开关分位取“1”，开关合位取“0”；仅在所有馈线开关正常运行时，或所有馈线故障时，联络开关需在分位；其它状态下，联络开关均需动作合上；设为联络开关状态过渡函数，即：式中：n为线开关数量，i∈[1,n]。通过逻辑关系可得，当或时，f＝1；当时，f＝0。由此可得，当f由1变为0时，联络开关动作合上。

技术总结
本发明公开一种基于多代理的主配一体化全线自愈系统和方法，自愈系统包括1.至少一个区域代理代理层，所有区域代理层均通信连接于同一个馈线代理层上；区域代理层包括智能配电自动化终端，智能配电自动化终端与电网系统中的负荷和分布式电源连接；智能配电自动化终端用于采集电网系统上传感器的感应数据，并将感应数据传输至馈线代理层；通信终端还用于接收操作任务列表，并将操作任务列表传输至智能配电自动化终端进行执行；馈线代理层配置在变电站出线侧的馈线上，馈线代理层用于处理区域代理层传输的感应数据，并判断当前电网运行状态是否正常，进而根据电网运行状态求解操作任务列表并将操作任务列表传输至传感数据对应的区域代理层。区域代理层。区域代理层。


技术研发人员：章坚 陈峰 叶洪 郑杨 林振兴 黄良俊 汤耀景 马驹 段浩 毛笑欢 蔡慧光 戚宸豪 余博阳 潘林博 王愉 虞媛俪 周润开 厉丹艳 葛成余 周磊 单荣荣 裘龚铭 张辉 张明威 鲍建波 周涛 刘通 姚德泉
受保护的技术使用者：国电南瑞南京控制系统有限公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/8/1