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基于广域网和多Agent的电网自适应协调保护的研究

作　者: 宋少群
导　师: 朱永利
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 广域网多Agent系统自适应保护整定计算电力系统
分类号: TM771
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 730次
引　用: 5次
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内容摘要

传统的电网保护采用一套固定定值应付各种电网运行方式的策略,且大多采用本地量作为保护动作的判据。当电网运行方式发生剧烈变化时,保护定值难以与电网当前的运行方式相匹配,严重情况下甚至引起保护拒动或误动,造成大面积停电事故。电网的广域保护采用全网的信息来分析系统当前的运行状态,实时整定和调整保护的自适应定值,使保护处于最佳状态中,实现对故障的快速、可靠、精确的切除。本文针对基于广域信息的电力系统自适应协调保护问题进行了深入的研究,取得了如下成果:提出了将图论与人工智能搜索技术相结合的电网拓扑快速分析方法。采用结点邻接矩阵表示站内结点间的连通情况,并构建结点树以表示电网中电气结点的连通情况。当电网发生开关变位事件时,通过修改邻接矩阵可快速跟踪站内拓扑的变化,并采用启发式搜索算法更新原搜索树,实现对发生变化的局部电网拓扑的快速跟踪。提出了基于分块存储和消息传递的节点阻抗阵并行修改方法。推导了基于阻抗阵的边界等值化简并行计算公式,提出了基于远程存储访问功能的并行算法优化策略,可实现并行计算与处理器间通信的重叠,有效提高了并行计算效率。提出了快速求取环网方向保护断点集的实用算法。通过对有向图中反馈边集特性的研究,提出一种快速求取反馈边集的方法,并论证了该方法的理论依据。进而采用该方法启发式搜索电网中保护的函数依赖关系集,得到环网保护整定的断点集。当电网拓扑发生变化时,可在原有搜索结果的基础上,快速得到新的保护断点集。提出了线路后备保护的网络化自适应整定和校验分析方法。通过在相邻线路速断保护的保护范围末端设置故障时,保护测量到的电气量来整定Ⅱ段保护的自适应定值,可提高定值的灵敏性和选择性。当电网运行方式发生变化时,通过搜索保护的函数依赖关系集和影响关系集来界定影响域范围,实现对保护定值的快速校验。提出了“带允许检查的尽力自适应”电力系统保护的协调控制策略,可保证电网在多数情况下使用自适应定值,并在极端情况下降为传统定值。开发了基于广域网和多Agent的自适应协调保护的实验室原型系统。采用多Agent理论设计了系统的软件体系结构,通过Agent间的协调合作,可完成保护自适应定值的实时整定任务。系统采用XML搭载KQML通信原语的方法,实现Agent的跨平台通信。通过试验仿真,验证了系统的正确性和可行性。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 选题的背景和意义  11-13
    1.1.1 传统继电保护系统存在的问题  11-12
    1.1.2 自适应保护的可行性分析  12-13
  1.2 国内外研究概况  13-19
    1.2.1 自适应保护的研究  13-16
    1.2.2 多Agent 系统的特征及其在保护系统中的应用现状  16-19
  1.3 本文的主要工作  19-21
第二章基于图论和人工智能搜索技术的电网拓扑分析  21-33
  2.1 引言  21-22
  2.2 站内拓扑分析  22-25
    2.2.1 基于邻接矩阵的站内拓扑分析模型  22-24
    2.2.2 站内拓扑分析算法  24-25
  2.3 网络拓扑分析  25-28
    2.3.1 网络拓扑初始化分析  26-27
    2.3.2 启发式网络拓扑分析  27-28
  2.4 完整的电网拓扑分析的步骤  28-29
  2.5 举例说明  29-31
  2.6 试验测试  31-32
    2.6.1 持续运行环境下计算时间的比较  31
    2.6.2 不同开合事件计算时间的比较  31-32
  2.7 小结  32-33
第三章互联电网节点阻抗阵实时修改与边界等值化简的并行计算  33-44
  3.1 引言  33-34
  3.2 阻抗阵并行修改算法  34-36
    3.2.1 基于PC 机群的并行计算系统  34
    3.2.2 无互感支路投退的并行算法  34-35
    3.2.3 互感支路投退的并行算法  35-36
  3.3 互联大电网的边界等值化简  36-39
    3.3.1 基于节点阻抗阵的边界等值化简  36
    3.3.2 边界等值化简的并行计算算法  36-37
    3.3.3 邻接电网边界等值支路的追加方法  37-39
  3.4 阻抗阵修改与边界等值化简的并行过程优化策略  39-41
    3.4.1 常规并行计算过程分析  39-40
    3.4.2 MPI 中的RMA 机制  40-41
    3.4.3 优化后的并行计算过程  41
  3.5 算例  41-43
  3.6 小结  43-44
第四章复杂环网方向保护断点集的快速求取方法  44-53
  4.1 引言  44-45
  4.2 求取反馈边集的理论依据  45-46
    4.2.1 反馈边集的求取  45-46
    4.2.2 求取反馈边集的步骤  46
  4.3 保护断点集的求取  46-48
    4.3.1 求取保护断点集的步骤  46-47
    4.3.2 拓扑发生变化时断点集的求取  47
    4.3.3 新方法的特点  47-48
  4.4 举例说明  48-51
  4.5 试验验证  51
  4.6 小结  51-53
第五章线路后备保护的网络化自适应整定与校验  53-65
  5.1 引言  53
  5.2 自适应保护用广域网  53-55
  5.3 线路电流Ⅱ段保护的自适应计算算法  55-58
    5.3.1 传统的整定方法  56-57
    5.3.2 自适应整定方法  57-58
  5.4 电网运行方式变化时保护定值的校验分析  58-63
    5.4.1 保护校验规则的制定  58-60
    5.4.2 保护定值的校验分析  60-61
    5.4.3 影响域范围的界定  61-63
  5.5 试验验证  63-64
  5.6 小结  64-65
第六章基于广域网和多AGENT 的自适应协调保护系统  65-90
  6.1 引言  65-66
  6.2 AGENT 的体系结构和软件AGENT  66-69
    6.2.1 Agent 的体系结构  66-68
    6.2.2 软件Agent  68-69
  6.3 MAWBACPS 的结构  69-70
  6.4 MAWBACPS 中AGENT 的设计  70-73
  6.5 MAWBACPS 的通信机制  73-76
    6.5.1 Agent 的通信交互  73-75
    6.5.2 移动Agent 的通信管理  75-76
  6.6 MAWBACPS 的协调控制策略  76-80
    6.6.1 自适应控制策略  77-78
    6.6.2 异常控制策略  78-80
  6.7 自适应协调保护系统的实现技术  80-85
    6.7.1 人机图形界面的开发  80-81
    6.7.2 数据库的构建  81-82
    6.7.3 数据在内存中的存储形式  82-83
    6.7.4 开关变位事件的模拟  83
    6.7.5 功能Agent 的实现  83-85
  6.8 算例  85-88
    6.8.1 自适应定值的分析与校验试验  85-86
    6.8.2 自适应定值的整定时间比较试验  86-87
    6.8.3 通信故障模拟试验  87-88
  6.9 小结  88-90
第七章结论  90-92
参考文献  92-99
致谢  99-100
攻读博士学位期间发表的学术论文  100-101
攻读博士学位期间参加的科研工作  101-102
详细摘要  102-120

基于广域网和多Agent的电网自适应协调保护的研究

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