1.一種基于多智能體的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng),其特征在于,包括基礎層和決策層;
所述基礎層,包括配置于含分布式電源的配電網(wǎng)網(wǎng)絡中的每個斷路器處的智能體;
所述基礎層,用于采集含分布式電源配電網(wǎng)的各安裝點處的故障電流信號、對應斷路器的開關狀態(tài)、以及對應的智能體的位置信息,對各安裝點處的故障電流信號進行處理得到各安裝點處的所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性,將所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性及其對應智能體的位置信息上傳至決策層,并在得到?jīng)Q策層的關斷對應斷路器的指令信號時,發(fā)送跳閘指令,關斷對應的斷路器;
所述基礎層的各個智能體均包括:信號檢測模塊、信號變換模塊、智能體及支路位置檢測模塊、信號極性計算模塊和故障隔離模塊;
所述信號檢測模塊,用于檢測其安裝點處的故障電流信號和對應斷路器的開關狀態(tài);
所述智能體及支路位置檢測模塊,用于檢測智能體的位置信息,傳送至決策層;
所述信號變換模塊,用于對檢測到的故障電流信號進行相模變換及小波變換,得到所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量;
所述信號極性計算模塊,用于根據(jù)所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量計算出所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性,得出其極性輸出,傳送至決策層;
所述故障隔離模塊,用于在得到?jīng)Q策層的關斷對應斷路器的指令信號時,發(fā)送跳閘指令,關斷對應的斷路器;
所述決策層,為配置于含分布式電源的配電網(wǎng)網(wǎng)絡中的中低壓變電站的信息集中處理器;
所述決策層,用于接收基礎層各智能體傳輸?shù)乃鶞y故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性及其對應智能體的位置信息,根據(jù)各智能體的位置信息確定出存在共輸電線相鄰關系的智能體和存在共母線相鄰關系的智能體,根據(jù)各智能體位置關系和其極性輸出,確定故障發(fā)生區(qū)段,并依據(jù)故障判斷結果對基礎層的對應智能體發(fā)送關斷對應斷路器的指令信號;
所述決策層的信息集中處理器主要包括:智能體位置關系判斷模塊和故障判斷模塊;
所述智能體位置關系判斷模塊,用于根據(jù)各智能體的位置信息確定智能體關系矩陣R,并確定出存在共輸電線相鄰關系的智能體和存在共母線相鄰關系的智能體,并分別發(fā)送至故障判斷模塊;
所述故障判斷模塊,用于對存在共輸電線相鄰關系的智能體的極性輸出進行邏輯計算,判斷共輸電線相鄰關系的智能體之間的輸電線上是否存在故障,對存在共母線相鄰關系的智能體的極性輸出進行邏輯計算,判斷共母線相鄰關系的智能體之間的母線上是否發(fā)生故障,并依據(jù)故障判斷結果對基礎層的對應智能體發(fā)送關斷對應斷路器的指令信號;
所述基礎層各智能體與決策層的信息集中處理器之間采用光纖通信。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于多智能體的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng),其特征在于,所述根據(jù)所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量計算出所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性,得出其極性輸出的具體過程如下:
提取所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量i的第一個峰值imax1及其對應的時間值t;
計算所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性值k,即故障電流信號的暫態(tài)高頻分量i的第一個峰值imax1與其對應的時間值t的比值;
根據(jù)所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性值k確定所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性,即當k>0時,所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性為正,極性輸出為1,當k<0時,所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性為負,極性輸出為0。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于多智能體的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng),其特征在于,所述根據(jù)各智能體的位置信息確定智能體關系矩陣R,并確定出存在共輸電線相鄰關系的智能體和存在共母線相鄰關系的智能體的具體過程如下:
根據(jù)各智能體的位置信息將含分布式電源配電網(wǎng)的網(wǎng)絡轉換成開關-支路矩陣C;
根據(jù)開關-支路矩陣C確定體現(xiàn)含分布式電源配電網(wǎng)中各智能體間相鄰關系的智能體關系矩陣R=CCT,其中,CT為開關-支路矩陣C的轉置;
沿著兩條搜索路徑對智能體關系矩陣R進行拆分,確定出所有存在共輸電線相鄰關系的智能體和所有存在共母線相鄰關系的智能體。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于多智能體的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng),其特征在于,所述根據(jù)各智能體的位置信息將含分布式電源配電網(wǎng)的網(wǎng)絡轉換成開關-支路矩陣C的具體過程如下:
將含分布式電源配電網(wǎng)的每個智能體所在斷路器作為網(wǎng)絡拓撲中的節(jié)點,兩節(jié)點之間的所有輸電線線路作為支路,將有分布式電源接入的支路同樣作為拓撲結構支路,依據(jù)節(jié)點和支路的關系,形成開關-支路矩陣C:
其中,cij為第i號智能體與第j條支路的連接關系,{1≤i≤m|i∈Z},m為網(wǎng)絡中智能體的個數(shù),{1≤j≤n|j∈Z},n為網(wǎng)絡中支路的條數(shù),當智能體與輸電線支路存在直接連接關系,且智能體在輸電線支路的右邊時cij=1,當智能體與輸電線支路存在直接連接關系,且智能體在輸電線支路的左邊時cij=-1,當智能體與輸電線支路之間無直接連接關系或通過母線與輸電線支路相連時cij=0。
5.根據(jù)權利要求3所述的基于多智能體的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng),其特征在于,所述沿著兩條搜索路徑對智能體關系矩陣R進行拆分,確定出所有存在共輸電線相鄰關系的智能體和所有存在共母線相鄰關系的智能體的具體過程如下:
確定存在共輸電線相鄰關系的智能體:對體現(xiàn)各智能體間相鄰關系的智能體關系矩陣R按照行向量ri=[ri1,…,rij′,…,rim]進行搜索,若rij′≠0時,則第i號智能體和第j′號智能體之間存在共輸電線支路相鄰關系,若rij′=0時,則第i號智能體和第j′號智能體之間不存在共輸電線支路相鄰關系,確定出所有存在共輸電線相鄰關系的智能體,其中,ri為智能體關系矩陣R中第i行元素組成的行向量,rij′為第i號智能體與第j′號智能體之間的關系,{1≤i,j′≤m|i,j′∈Z},m為網(wǎng)絡中智能體的個數(shù);
確定存在共母線相鄰關系的智能體:對體現(xiàn)各智能體間相鄰關系的智能體關系矩陣R按其主對角線進行搜索,從智能體關系矩陣R左上角元素r11開始,依次計算rii×rii+1,若rii×rii+1=0則開始累計,直至rii×rii+1≠0時停止,將累計的pj″個rii元素為主對角線,構成一個pj″×pj″的單位矩陣依次找到與智能體關系矩陣R共主對角線的所有單位矩陣,同一個單位矩陣中的智能體為存在共母線相鄰關系的智能體,確定出所有存在共母線相鄰關系的智能體,其中,{1≤i≤m|i∈Z},{2≤pj″<m,|pj″∈Z}、{1≤j″≤q|j″∈Z}且p1+…+pj″-1+pj″+pj″+1+…+pq=m,q為智能體關系矩陣R中單位矩陣個數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于多智能體的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng),其特征在于,所述對存在共輸電線相鄰關系的智能體的極性輸出進行邏輯計算,判斷共輸電線相鄰關系的智能體之間的輸電線上是否存在故障,對存在共母線相鄰關系的智能體的極性輸出進行邏輯計算,判斷共母線相鄰關系的智能體之間的母線上是否發(fā)生故障的具體過程如下所示:
對存在共輸電線相鄰關系的智能體之間的輸電線進行有無故障發(fā)生的判斷方法如下:
對存在共輸電線相鄰關系的第i號智能體與j′號智能體的極性輸出進行同或邏輯運算,得到智能體極性比較值ki,j′:
ki,j′=ki⊙kj′;
其中,ki為第i號智能體的極性輸出,kj′為第j′號智能體的極性輸出;
若ki,j′為1,則第i號智能體與j′號智能體之間的輸電線上存在故障,若ki,j′為0,則第i號智能體與j′號智能體之間的輸電線上未發(fā)生故障或者區(qū)外故障;
對存在共母線相鄰關系的智能體的母線上有無故障發(fā)生的判斷方法如下:
首先對存在共母線相鄰關系的智能體的極性輸出兩兩進行同或邏輯運算,再對同或邏輯運算后所得的計算結果進行與邏輯運算,得到第x號母線上各智能體極性綜合比較值kBus_x:
kBus_x=(ki⊙ki+1)&(ki+1⊙ki+2)&…&(ki+m′-2⊙ki+m′-1)&(ki+m′-1⊙ki);
其中,{1≤x≤n′|x∈Z},m′為與x號母線直接相連的智能體個數(shù),n′為含分布式電源配電網(wǎng)的母線個數(shù),{1≤i<m|i∈Z},m為網(wǎng)絡中智能體的個數(shù);
若kBus_x=1,則x號母線上發(fā)生故障,若kBus_x=0,則x號母線上未發(fā)生故障或者區(qū)外故障。
7.采用權利要求1所述的基于多智能體的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制系統(tǒng)的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1:通過基礎層的各智能體采集含分布式電源配電網(wǎng)的各安裝點處的故障電流信號、對應斷路器的開關狀態(tài)、以及對應的智能體的位置信息;
S2:通過基礎層的各智能體對檢測到的故障電流信號進行相模變換及小波變換,得到所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量;
S3:通過基礎層的各智能體根據(jù)所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量計算出所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性,得出其極性輸出;
S4:通過基礎層的各智能體將對應智能體的位置信息和極性輸出傳送至決策層;
S5:通過決策層的信息集中處理器根據(jù)各智能體的位置信息確定智能體關系矩陣R,并確定出存在共輸電線相鄰關系的智能體和存在共母線相鄰關系的智能體;
S6:通過決策層的信息集中處理器對存在共輸電線相鄰關系的智能體的極性輸出進行邏輯計算,判斷共輸電線相鄰關系的智能體之間的輸電線上是否發(fā)生故障,對存在共母線相鄰關系的智能體的極性輸出進行邏輯計算,判斷共母線相鄰關系的智能體之間的母線上是否發(fā)生故障,并根據(jù)故障判斷結果對基礎層的對應智能體發(fā)送關斷對應斷路器的指令信號;
S7:通過基礎層的各智能體在得到?jīng)Q策層的關斷對應斷路器的指令信號時,發(fā)送跳閘指令至對應斷路器,使其關斷。
8.根據(jù)權利要求7所述的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制方法,其特征在于,所述步驟S3包括以下步驟:
S31:提取所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量i的第一個峰值imax1及其對應的時間值t;
S32:計算所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性值k,即故障電流信號的暫態(tài)高頻分量i的第一個峰值imax1與其對應的時間值t的比值;
S33:根據(jù)所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性值k確定所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性,即當k>0時,所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性為正,極性輸出為1,當k<0時,所測故障電流信號的暫態(tài)高頻分量的極性為負,極性輸出為0。
9.根據(jù)權利要求7所述的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制方法,其特征在于,所述步驟S5包括以下步驟:
S51:根據(jù)各智能體的位置信息將含分布式電源配電網(wǎng)的網(wǎng)絡轉換成開關-支路矩陣C;
S52:根據(jù)開關-支路矩陣C確定體現(xiàn)含分布式電源配電網(wǎng)中各智能體間相鄰關系的智能體關系矩陣R=CCT,其中,CT為開關-支路矩陣C的轉置;
S53:沿著兩條搜索路徑對智能體關系矩陣R進行拆分,確定出所有存在共輸電線相鄰關系的智能體和所有存在共母線相鄰關系的智能體。
10.根據(jù)權利要求7所述的含分布式電源配電網(wǎng)保護控制方法,其特征在于,所述步驟S6包括以下步驟:
S61:對存在共輸電線相鄰關系的第i號智能體與j′號智能體的極性輸出進行同或邏輯運算,得到智能體極性比較值ki,j′:
ki,j′=ki⊙kj′;
其中,ki為第i號智能體的極性輸出,kj′為第j′號智能體的極性輸出;
S62:若ki,j′為1,則第i號智能體與j′號智能體之間的輸電線上存在故障,若ki,j′為0,則第i號智能體與j′號智能體之間的輸電線上未發(fā)生故障或者區(qū)外故障;
S63:首先對存在共母線相鄰關系的智能體的極性輸出兩兩進行同或邏輯運算,再對同或邏輯運算后所得的計算結果進行與邏輯運算,得到第x號母線上各智能體極性綜合比較值kBus_x:
kBus_x=(ki⊙ki+1)&(ki+1⊙ki+2)&…&(ki+m′-2⊙ki+m′-1)&(ki+m′-1⊙ki);
其中,{1≤x≤n′|x∈Z},m′為與x號母線直接相連的智能體個數(shù),n′為含分布式電源配電網(wǎng)的母線個數(shù),{1≤i<m|i∈Z},m為網(wǎng)絡中智能體的個數(shù);
S64:若kBus_x=1,則x號母線上發(fā)生故障,若kBus_x=0,則x號母線上未發(fā)生故障或者區(qū)外故障;
S65:根據(jù)故障判斷結果對基礎層的對應智能體發(fā)送關斷對應斷路器的指令信號。