基于多代理技术的电网继电保护定值在线整定系统设计

何兴伟

[摘    要]现代化的电网继电保护定值在线整定系统充分地保护了运行电网的安全，但是未对系统进行自动化处理，因此提出基于多代理技术的电网继电保护定值在线整定系统设计这一课题。首先进行继电保护定值在线整定系统硬件设计，然后进行继电保护定值在线整定系统软件设计。最后通过试验对比证明融入了多代理技术的在线整定系统的整定时间花费要比传统方式少。

[关键词]多代理技术;电网继电保护;定值在线整定

[中图分类号]TD61 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]The modern on-line setting system of power grid relay protection definite value fully protects the safety of running power grid， but it does not automate the system. Therefore， the subject of online setting system design for power grid relay protection based on multi-agent technology is proposed. First， the hardware design of the online protection setting system is carried out， and then the software design of the online protection setting system is carried out. Finally， it is proved by experiment comparison that the online tuning system incorporating multi-agent technology takes less time to set than traditional methods.

[Keywords]multi-agent technology; power grid relay protection; fixed value online setting

隨着现代社会工业生产规模不断扩大，工业电网的范围不断增大，电网的布置也越来越复杂。继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。因此设计电网继电保护定值在线整定系统是十分必要的。

继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。继电保护的基本任务是自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。电网由不同电压等级的网络组成，继电保护系统在大电网时代需要拥有离线计算的能力，系统应能够根据电网运行的变化随时进行继电保护定值在线整定，并对定值进行在线调整。本文根据现代化工业电网的特征和需求，重新设计电网继电保护定值在线整定系统，利用多代理技术增加了系统的实用性。

1 电网继电保护定值在线整定系统设计

多代理系统MAS（Multi-agent System）由很多单代理组成的，单个代理的计算能力有限，因此将单个代理（Agent）组合起来可以将原本单代理的能力叠加，代理具有一定的推断能力，可以在没有人操作的情况下完成一下地操作的步骤。每个代理都是将多代理系统应用在电网继电保护定值整定中，是由于电力系统中包含了不同等级的电压，与多代理系统的组成十分契合，更有利于按照电压等级进行分级管理，实现电网的精准整定管理。在线整定系统结构如图1所示。

1.1 电网继电保护定值在线整定系统硬件设计

多个代理相互协作可以节省很多物力人力。电力系统只要在变压器处断开连接，就可以对不同的电力系统进行分区计算。小系统计算可以减少定值在线整定的计算量，确保计算速度和准确性。将系统分为调度组、电站组和保护装置。电站组与保护装置进行连接，保护装置与调度组进行连接。连接方式如图2所示。

传统的在线整定系统中不具备备用电源，一旦电源故障，将会严重影响系统运作，因此在本文设计的系统中加入备用电源。系统硬件部分主要包括保护装置和电站组，统一由调度组进行调度，保护装置包括两组变压器，用于保障系统的稳定运行。电站组除了加设备用电源外，其余部分与传统系统的用途一致。

1.2 电网继电保护定值在线整定系统软件设计

在传统的继电保护方式中，电流增大瞬间的断电保护的电流计算公式为：

根据上述3个公式可以看出：该系统的两个电源和两条线路同时进行工作的情况下需要找出抗阻的极限值，抗阻的最大值和最小值是整定计算的关键。根据继电保护装置的具体情况进行定值计算以及核验。

整定模块的设备是电网继电保护定值在线整定系统的关键，在整定计算中设计状态估计功能，基于电网继电的运行方式进行状态估计，状态估计首先要满足实时数据的获取，建立调控中心，可随时将收集的数据向电网继电保护定值在线整定系统发送实时数据。整定模块需根据上述计算的瞬间保护最小范围，调整保护整定范围，由此改变的还有线路元件的投切点等，通过改变线路投切及中性点接地，可以降低对定值的影响，避免电网拓扑结构出现短路的问题。另外需要注意的是，每次调整都需要重新计算定值，而发电机的投切对定值的影响可以忽略不计，因此无需考虑发电机的投切问题，可以保证调整及计算的及时性。在电力系统中，电网的运行方式一旦改变，继电保护装置如果采用人工操作的方式势必会耗费大量人力，因此在本文设计的整定系统中，保护装置采用计算机控制。提前将电网的运行数据输入到计算机中，对应好整定的对应变化数据，当电网的运行方式改变时自动改变整定状态，一旦发生故障，直接启动保护装置。

2 对比试验

为了验证本系统都能满足电网继电保护定值在线整定的要求，设计对比试验，在线整定性能与传统系统相比哪个更具有优势。

2.1 试验准备

模拟供电系统的仿真平台使用CUBB平台，系统的最大和最小抗阻参数，见表1。

设定系统瞬时电流在被断电保护时候，保护范围必须超过线路长度的20%以上。保护范围小于20%会失去保护作用。

2.2 试验结果和分析

对比传统系统和本文设计电网继电保护定值在线整定系统的整定时间，结果如图3所示。

图3中，本文设计的电网继电保护定值在线整定系统所用的时间比传统方式都短。整定时间的长短事关电路保护开启的时间。开启得越快越能避免事故的发生。

3 结束语

本文设计了一种基于多代理技术的电网继电保护定值在线整定系统，融合了多代理技术几个代理同时运行的优势，缩短了电网继电保护定值在线整定的整定时间。

参考文献

[1] 李捷，周红阳，丁晓兵，等.云计算模式下的继电保护定值优化算法[J].电子器件，2021，44（1）：157-161.

[2] 于群，刘佳钰.考虑多场景运行方式的矿山电网继电保护在线整定系统[J].工矿自动化，2020，46（12）：38-47.

[3] 解天柱，王妍，合达，等.智能电网地区继电保护定值整定系统关键技术[J].电子技术与软件工程，2020（24）：227-228.

[4] 黄超，杨彦，刘斌，等.广西电网重载线路距离Ⅲ段保护自动校核系统研发[J].广西电力，2019，42（4）：6-9.

[5] 符云，吴伟明，陈大华，等.省地县继电保护一体化整定计算系统方案设计[J].自动化技术与应用，2019，38（5）：226.