探討基于分布式集中決策的區域智能保護系統

丁健

（廣東電網有限責任公司茂名供電局，廣東茂名，525000）

0 引言

針對于廣域通信特色的改善以及對廣域繼電的保護算法進行改善，制定出與廣域電網相符合的系統結構，對保護區域的構成以及其動作策略進行深入的研究成為使得有效廣域的繼電保護實現的重要方面。

該篇文章在這個有限范圍內的電網信息區域的智能保護體系的研究基礎之上，并與工程應用相結合，將分布式的集中決策系統構建出來，實行在標準化的通信區間方面GA智能保護的算法進行相關的改進研究。

1 分布式集中決策方面有關區域的智能保護

1.1 系統結構

圖1 區域智能保護的系統結構

該篇文章是以變電站的集中模式來作為基礎，從而對一類分布式的集中決策區域的智能保護體系進行了相關的討論，這個系統其結構如圖1。該系統是運用著變電站的集中式，在每一個變電站的內部來設置上智能決策的中心，用來對規定區域范圍內電氣量和狀態信息進行收集，經過在GA智能保護的算法基礎上來對具體故障的元件進行相關的確定，而且依照和發生故障的元件之間所連接的關系來對動作的方式做出決定。

1.2 確定標準化的通信區間

標準化的通信區間其實是表示著該區域智能的保護系統設置在沒個變電站的內部智能決策的中心來對所需采集信息的范圍與信息的內容以及類型的需要所進行的判別。該標準化的通信區間需要確定一般要考慮到兩個方面的因素：第一，其實際通信的能力對于標準化的通信區間所具有的客觀約束的能力。伴隨著當代在光纖通信方面的日益成熟，將光纖迂回同步數字的體系其環網通信的模式得以實現是在未來發展的必要趨勢。當前的電力體系繼電保護的工程當中依舊運用著獨立脈沖的編碼調制以及SDH裝置還有直連光纖的復合架空通道，對于迂回路還沒有得到應用。因此結合著以IEC61850數字化的變電站為基礎，使得站間點對點的傳輸得以實現依舊是現在社會上最為可靠有效的通信方式。第二，實現以GA智能保護的算法作為基礎而且確保性能的優越性對于標準化的通信區間的需要。以GA故障的元件來進行判斷作為基礎事實上就是對于各類電氣量以及保護元件的狀態其邏輯對應的關系所進行的挖掘進程。運用盡量多種而且和元件的狀態有著緊密聯系的電氣量，而且和現在各類廣域的繼電保護的原理相結合之下進行相關的研究，能夠確保對于故障方面做出準確的反映，而且還能夠保證信息之間清晰邏輯關聯。

所以，該文章所設計研究的有關分布式的集中決策區域的智能保護體系標準化的通信區間來做出下面的界定：其所進行關注的變電站通信的范圍是和他們相鄰的所有有關的變電站，其通信的內容涵蓋著可以使被保護的元件狀態相關的電氣量得到反映等內容，就像是故障所發生的方向、主保護的動作、斷路器的狀態問題以及對阻抗判斷測量等多種信息。該標準化的通信區間對每個決策的中心可以識別出本站的內部與出線的元件以及相鄰站的內部故障元件有著決定性的作用。

1.3 后備保護域以及保護策略

實現區域智能的保護功能需要依靠著分布式的智能決策的中心來一起參與完成。其后備保護區域對決策中心保護控制的范圍進行了相關的描述，還是決策的中心依照故障的元件在后備的保護域中所在的位置來對保護策略決定的根據。考慮到相關的后備保護要求依靠故障元件其相鄰元件的保護動作來進行實現，該后備保護區域是利用本站做為中心來延伸到相鄰的變電站以及其出線。

策略1：假如故障元件是屬于在本站的內部，就像是母線發生故障的問題。對故障元件其所屬的本站斷路器進行相關的搜索，用其來當做后備的補跳，對上述的斷路器其相鄰所有的斷路器進行搜索，使其當做后備保護。

策略2：假如故障元件是屬于該站的出線元件，就像是輸電線路所發生的故障。其后備的補跳，該后備保護斷路器所進行的搜索和策略1是一致的，而且把故障元件的判斷結論發送給和本站鄰近的其他站點。在接收到相關的通知站搜索和發送站的連接線路其所屬該站的斷路器當做遠后備。

2 以標準化的通信區間GA作為基礎智能保護的算法

2.1 基因的編碼

GA通常不會對問題空間參數進行直接的處理，而是把需要進行優化參數來實行編碼的處理。每個智能的決策中心把標準化的通信區間其約束范圍之內的被保護件愛編碼成二進制數字串，在其中，0是表示著元件正處在正常的狀態，而1是表示著元件處在非正常的狀態。在計算過程結束之后再做參數解碼這個工作，就可以獲得區域的智能保護決策解。

2.2 期望函數

在期望關系當中，其數學的表達方式就是建立起相關的期望函數，來對數學模型的最優解就像求解就是指的依據所被保護的元件來確定的保護測量的距離與故障發生的方向以及主保護的動作期望值，和在每個信息的采集終端所接收到的相關信息的最佳逼近進程。該文章在對保護信息期望函數的構造當中對斷路器的失靈保護暫時沒有進行考慮，因為現在只是有220kV與以上的變電站才會必須對其配置，而且其屬于是近后備的動作，他的信息獲取會存有一定的延時現象。所以在條件的允許狀況之下，再對添加相關的期望函數進行考慮。如圖2當中的變電站2做為所研究的對象，來對標準化的通信區間其約束之下的區域電網期望函數進行構造。

圖2 變電站2區域的電網結構

2.3 遺傳操作以及收斂條件

在遺傳操作中有變異與交叉以及選擇這幾個操作的過程。所選擇的操作是處在種群中，用來存放一些目前所出現的其適應度為最高的個體，在種群當中其余的解運用該“轉輪方法”來選出。

算法是在隨機所產生的最初種群里出發，實行遺傳的操作程序，在收斂條件得到滿足時就將結束運行，在最終其適應度的值最高的而且其相等的全部解為所要輸出的結果。具體的流程如圖3所示。

圖3 遺傳算法的流程

3 結束語

為應對繁雜的大電網以及電網運行的多樣性，該篇文章對一類分布式的集中決策區域智能的保護系統進行了詳細的討論，沒個變電站的內部設置上智能決策的中心，運用著測量阻抗的判斷、故障發生的方向以及主保護的動作等電網的信息，來使得故障的識別以及動作策略的制定等多種功能得以實現，并還對其系統的結構和以GA智能算法作為基礎來實行重點的研究。