探讨基于分布式集中决策的区域智能保护系统

丁健

（广东电网有限责任公司茂名供电局，广东茂名，525000）

0 引言

针对于广域通信特色的改善以及对广域继电的保护算法进行改善，制定出与广域电网相符合的系统结构，对保护区域的构成以及其动作策略进行深入的研究成为使得有效广域的继电保护实现的重要方面。

该篇文章在这个有限范围内的电网信息区域的智能保护体系的研究基础之上，并与工程应用相结合，将分布式的集中决策系统构建出来，实行在标准化的通信区间方面GA智能保护的算法进行相关的改进研究。

1 分布式集中决策方面有关区域的智能保护

1.1 系统结构

图1 区域智能保护的系统结构

该篇文章是以变电站的集中模式来作为基础，从而对一类分布式的集中决策区域的智能保护体系进行了相关的讨论，这个系统其结构如图1。该系统是运用着变电站的集中式，在每一个变电站的内部来设置上智能决策的中心，用来对规定区域范围内电气量和状态信息进行收集，经过在GA智能保护的算法基础上来对具体故障的元件进行相关的确定，而且依照和发生故障的元件之间所连接的关系来对动作的方式做出决定。

1.2 确定标准化的通信区间

标准化的通信区间其实是表示着该区域智能的保护系统设置在没个变电站的内部智能决策的中心来对所需采集信息的范围与信息的内容以及类型的需要所进行的判别。该标准化的通信区间需要确定一般要考虑到两个方面的因素：第一，其实际通信的能力对于标准化的通信区间所具有的客观约束的能力。伴随着当代在光纤通信方面的日益成熟，将光纤迂回同步数字的体系其环网通信的模式得以实现是在未来发展的必要趋势。当前的电力体系继电保护的工程当中依旧运用着独立脉冲的编码调制以及SDH装置还有直连光纤的复合架空通道，对于迂回路还没有得到应用。因此结合着以IEC61850数字化的变电站为基础，使得站间点对点的传输得以实现依旧是现在社会上最为可靠有效的通信方式。第二，实现以GA智能保护的算法作为基础而且确保性能的优越性对于标准化的通信区间的需要。以GA故障的元件来进行判断作为基础事实上就是对于各类电气量以及保护元件的状态其逻辑对应的关系所进行的挖掘进程。运用尽量多种而且和元件的状态有着紧密联系的电气量，而且和现在各类广域的继电保护的原理相结合之下进行相关的研究，能够确保对于故障方面做出准确的反映，而且还能够保证信息之间清晰逻辑关联。

所以，该文章所设计研究的有关分布式的集中决策区域的智能保护体系标准化的通信区间来做出下面的界定：其所进行关注的变电站通信的范围是和他们相邻的所有有关的变电站，其通信的内容涵盖着可以使被保护的元件状态相关的电气量得到反映等内容，就像是故障所发生的方向、主保护的动作、断路器的状态问题以及对阻抗判断测量等多种信息。该标准化的通信区间对每个决策的中心可以识别出本站的内部与出线的元件以及相邻站的内部故障元件有着决定性的作用。

1.3 后备保护域以及保护策略

实现区域智能的保护功能需要依靠着分布式的智能决策的中心来一起参与完成。其后备保护区域对决策中心保护控制的范围进行了相关的描述，还是决策的中心依照故障的元件在后备的保护域中所在的位置来对保护策略决定的根据。考虑到相关的后备保护要求依靠故障元件其相邻元件的保护动作来进行实现，该后备保护区域是利用本站做为中心来延伸到相邻的变电站以及其出线。

策略1：假如故障元件是属于在本站的内部，就像是母线发生故障的问题。对故障元件其所属的本站断路器进行相关的搜索，用其来当做后备的补跳，对上述的断路器其相邻所有的断路器进行搜索，使其当做后备保护。

策略2：假如故障元件是属于该站的出线元件，就像是输电线路所发生的故障。其后备的补跳，该后备保护断路器所进行的搜索和策略1是一致的，而且把故障元件的判断结论发送给和本站邻近的其他站点。在接收到相关的通知站搜索和发送站的连接线路其所属该站的断路器当做远后备。

2 以标准化的通信区间GA作为基础智能保护的算法

2.1 基因的编码

GA通常不会对问题空间参数进行直接的处理，而是把需要进行优化参数来实行编码的处理。每个智能的决策中心把标准化的通信区间其约束范围之内的被保护件爱编码成二进制数字串，在其中，0是表示着元件正处在正常的状态，而1是表示着元件处在非正常的状态。在计算过程结束之后再做参数解码这个工作，就可以获得区域的智能保护决策解。

2.2 期望函数

在期望关系当中，其数学的表达方式就是建立起相关的期望函数，来对数学模型的最优解就像求解就是指的依据所被保护的元件来确定的保护测量的距离与故障发生的方向以及主保护的动作期望值，和在每个信息的采集终端所接收到的相关信息的最佳逼近进程。该文章在对保护信息期望函数的构造当中对断路器的失灵保护暂时没有进行考虑，因为现在只是有220kV与以上的变电站才会必须对其配置，而且其属于是近后备的动作，他的信息获取会存有一定的延时现象。所以在条件的允许状况之下，再对添加相关的期望函数进行考虑。如图2当中的变电站2做为所研究的对象，来对标准化的通信区间其约束之下的区域电网期望函数进行构造。

图2 变电站2区域的电网结构

2.3 遗传操作以及收敛条件

在遗传操作中有变异与交叉以及选择这几个操作的过程。所选择的操作是处在种群中，用来存放一些目前所出现的其适应度为最高的个体，在种群当中其余的解运用该“转轮方法”来选出。

算法是在随机所产生的最初种群里出发，实行遗传的操作程序，在收敛条件得到满足时就将结束运行，在最终其适应度的值最高的而且其相等的全部解为所要输出的结果。具体的流程如图3所示。

图3 遗传算法的流程

3 结束语

为应对繁杂的大电网以及电网运行的多样性，该篇文章对一类分布式的集中决策区域智能的保护系统进行了详细的讨论，没个变电站的内部设置上智能决策的中心，运用着测量阻抗的判断、故障发生的方向以及主保护的动作等电网的信息，来使得故障的识别以及动作策略的制定等多种功能得以实现，并还对其系统的结构和以GA智能算法作为基础来实行重点的研究。