外文翻译电气二次系统相关DOC.docx

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外文翻译电气二次系统相关DOC

淮阴工学院

毕业设计（论文）外文资料翻译

学院：

自动化学院

专业：

电气工程及其自动化

姓名：

魏静

学号：

1131203125

外文出处：

13thInternationalConferenceon

（用外文写）

DevelopmentinPowerSystemProtection

附件：

1.外文资料翻译译文；2.外文原文。

指导教师评语：

所选内容与课题相关，对课题设计有一定的参考价值，难度一般，工作量适中；语句基本通顺，内容基本正确，专业词汇翻译基本正确，格式符合规范要求。

总体评价：

中等

签名：

2017

年

3

月

20

日

附件1：

外文资料翻译译文

采用多智能体系统的数字化的变电站后备保护方法

关键词：

数字化变电站；后备保护；差动继电保护；电力系统仿真；多智能体系统。

摘要:

传统上，差动保护在变电站中用于保护重要的设备如母线和变压器。

他们是单元保护计划，有良好的选择性和快速操作时间，但不具备后备保护能力。

后备保护通常由过流，保护阻抗或距离区的2/3。

他们的选择性差，因为需要协调，他们将需要相对长的延时。

数字化变电站提供了一个过程总线允许保护设备之间共享信息。

这扩展了这些设备的能力，这样不需要过多的成本就可以改变传统的后备保护理念和设计新的方案。

本文采用多智能体系统（MAS）来模拟保护之间的相互作用和开发后备保护新技术。

MAS系统通过PSCAD来改进（java高级开发环境），在PSCAD提供电力系统仿真。

单位边界变电站中的保护方案扩展到提供后备能力，与传统方案相比有更好的性能。

对110kV模拟变电站是用来说明和验证这种方法，使用不同的故障机制的测试方案显示MAS的合作和自我修复的性能。

1引言

变电站是电力系统的关键组成部分，它是在系统的可靠性和安全性方面意义重大。

在传统的变电站中，主要地点如母线和变压器受差动保护。

他们是仅对发生在确定的区域内的故障条件作出反应的单元保护方案。

他们的运作依靠比较保护区边界上的由电流互感器的位置所定义的继电器状态。

这些方案提供了良好的选择性和快速的操作时间，但传统上不提供后备能力。

后备通常采用分段式的过电流保护，在阻抗或距离区域2和/或区域3保护方案[1]。

他们使用测量仅在连接点的继电器状态，它们对保护区限制较少，因此他们需要与其他继电器进行时间配合，与单位保护方案相比运行时间有较长的延迟。

母线和变压器有一个高度配合的故障MVA，慢故障间隙可造成重大损害，并可以引起电力系统不稳定。

因此传统的后备保护方案提供的保护不能提供期望的性能。

基于IEC61850标准的数字化变电站的现代化利用数字技术和通信改善变电站能力。

IEC61850是国际内基于以太网的通信标准变电站。

除了提供标准化和互操作性，它还提供了一个过程总线，支持高级服务，如通用面向对象的变电站事件（GOOSE）和采样测量值（SMV）。

这些设备可以使新的创新的应用被设计，那些设计在传统上是太昂贵的实施。

这是因为变电站内的数据现在可以在其局域网以一种标准的形式被获取（LAN），并且可以使用标准协议访问。

这允许不同保护设备之间共享信息，从而提高他们的能力和他们的合作[2]。

建议的变电站后备保护利用数字化变电站的特殊能力开发新的性能较好但无需额外费用的方案。

该计划需要设备之间的合作与沟通，在它的发展阶段特别适合被建模为多智能体系统（MAS）。

多智能体系统是人工智能的一门重要学科。

这个系统感知环境的变化，然后使用单元之间的合作实现共同目标。

多Agent的主要特征是它的灵活性，因为系统可以被添加、修改和重建，无需系统再次过度开发。

该系统也倾向于防止故障的传播，可以自我恢复和容错，主要是由于单元之间的功能的冗余和重叠。

随着计算机和通讯技术的飞速发展，MAS已应用于电力系统，并在以前广泛报道。

分布式中继单元系统提出了实现自适应电流差动方案，本文提出一个总体的概念，但是没有给出实现的具体科技方案。

参考[4]应用MAS实现输电线路电流差动保护。

本文演示在不同通信流量条件下的表现及其设备故障检测能力。

参考[5]提出了一种基于单元自愈的保护系统。

作者使用图论分区网络，用电流差动实现主保护和后备保护。

参考[6]描绘了基于单元的电力系统与通信仿真平台名叫EPOCHS，它可以在强电环境下模拟MAS。

参考[7]描述了MAS级联事件在广域保护中的应用。

而多智能体应用于电力系统保护是公认的，很少有参考探讨其在数字化变电站保护中的应用，通过利用基于IEC61850标准的以太网使用技术及其信息共享能力。

2变电站后备保护

某110kV网络如图1所示。

母线和变压器的主保护通过差动保护方案实现的。

而母线的后备保护传统上是由远端距离继电器2元提供，或由变电站局部反看距离区3元提供。

传统变压器的后备保护由无定向过电流、定向过电流和欠阻抗继电器。

他们是不具有选择性的，因为需要协调所以要有一个相对较长的时间延迟。

为给数字化变电站提供先进的后备保护，一个新的计划设计产生了，它同时保持现有的硬件配置。

以太网IEC61850通信在变电站允许设备之间的信息共享的出现使得这成为可能。

拥有IEC61850标准的数字化变电站体系结构的典型

通讯如图2所示。

图1110kv变电站的构成

图2采用IEC61850通信典型的数字化变电站

多单元系统是用来模拟计划。

单位的配置如图3所示。

A、B、E、F、G、H是母线保护单元，C，D是变压器保护单元。

R1到R12是馈线保护单元。

在基本层面上讲，所有单元通过变电站进程总线获取当地信息并执行其预先分配的保护功能。

图3等效的多智能体系统的配置

3多智能体系统

3.1单元的典型结构

一个典型的单元的基本结构如图4所示。

它从外部环境感知模块样本数据。

采样数据被传递用以合作和决策加工储存模块。

这个决策是被传递到输出模块执行动作。

单元也可以进行自我检查其内部状态和健康状况，其结果可以影响整体的相互作用和整个系统的决策。

图4一个单元之间的构成

3.2一个变电站环境的一个单元

一个变电站的保护单元，如图5所示，由数据采集模块、数据处理模块、合作模块，主要计算模块、决策模块、输出模块、交换模块、检测模块、自检模块组成。

数据采集模块采集变电站的电压和电流的采样测量值（SMV），从变电站，以及通过GOOSE检测的断路器的状态信息。

数据由本地数据处理模块和协作模块处理。

最后的决定传递给输出模块执行必要的动作。

它也被传递到交换模块以与其他单元交换信息。

单元还可以询问邻近的单元商他们的健康和他们的状况，并能够自我检查本身。

图5在变电站环境下的单元

3.3单元的自检和互检功能

智能电子设备的一种典型的自检功能设备包括检查其内部存储器及其外围设备及其通信。

还有一个独立看门狗电路，它能够监测处理器的健康状况，并且在处理器停止工作时会发出警报。

单元通过向其相邻单元发送周期的询问进行互检。

如果收到适当的确认，邻近单元被认为是正常工作的。

它也将响应来自邻近单元以类似的方式。

从邻近单元的回应将决定这个单元所需的行动，以确保系统的整体目标可以实现。

例如，如果相邻单元被发现不工作，它将试图接管毁坏的单元的责任。

3.4单元合作功能

如果单元从外部单元接收请求消息，则将进行一定的合作行动。

例如，如果

一个邻近的单元失效了，它将试图接管它的从失效的单元的功能通过获取失效单元的数据。

如果一个单元表示其本地断路器（CB）或其采样系统不工作，它将旅行自己当地的CBS或进行合并保护区，以提供必要保护范围。

3.5每个单元的后备区

一个单元提供主要保护的地点或它保护的设备。

例如，母线单元提供母线差动保护。

当一个内部故障发生时，将无故意拖延运行和隔离故障。

由于基于以太网的进程总线可获取，这个单元能够获取其他地区的采样测量值。

因此能够为其相邻单元提供本地后备保护。

例如，单元F可以提供相邻母线后备保护。

换句话说，它可以保护单元E以防单元E有故障。

新的后备方案采用差分原理，保护区明确定义根据E和F的CT位置。

它具有一个时间延迟，以允许单元E确定自己的错误。

这个时间延迟将需要迎合单元

E的工作时间和断路器的开启时间。

然而，如果它已经知道，单元E有一个失败并退出MAS，F将接管E的责任，将没有任何时间延迟动作。

4不同的故障场景

4.1采样数据失败

如果单元已确定其本地采样数据不工作时，会停止自己的保护功能，并会向临近的单元发送请求，请求周边单元商接管必要保护功能。

例如，如果单元E发现第14行采样数据不工作，将退出MAS。

它将发送请求给单元F，这表明它是一个CT故障状况。

单元F将接管单元E的责任。

由于单元F的后备区域已经覆盖了单元E的保护母线，将加速其后备区，将为两根母线执行联合差动保护功能。

根据这一原理，当采样数据失败时，这个请求将从本地信息扩展到公用信息，使保护仍然保持。

也没有性能损失因为跳闸行动可以没有任何延时。

4.2通讯故障

当单元已确定其与进程总线通信失败，它将从多个单元系统退出。

其他的单元会知道这个通过相互检查模块。

然后他们会重新配置自己的保护区去覆盖故障单元的区域。

基于以太网的进程总线应该设计冗余避免单一故障点。

因此，失败的单元沟通不应该导致全网崩溃[8]。

在本例中，单元E未能与进程总线通信，并已退出MAS。

剂C，F、R9、R10已经确认失败，将重新配置自己为之前由E保护母线保护提供保护。

4.3断路器失灵

断路器故障保护是本地后备保护的一部分。

当主断路器不切断主故障电流时它跳闸相邻断路器。

最简单的形式下，它包含一个计时器，当保护动作时它开始工作。

如果故障电流在定时器之后仍然存在，将命令打开相邻断路器。

在多单元系统中，该技术本质上是相同的，除了这个命令被送给相邻单元去执行断路器打开。

作为一个例子，代理E检测到一个母线故障并发出跳闸命令。

经过时间延迟，它已确定断路器在第16行未能打开。

然后，它将发送一个命令给以单元F打开断路器与代理F配合。

4.4单元故障

单元的自我检查模块确定它有一个问题，它会广播其状况给MAS。

其他单元将决定哪个单元是最合适的以取代其功能。

在大多数情况下，它是相邻的单元的后备保护区已经覆盖这个代理的保护区。

例如，当单元E故障时，单元F将加速其后备保护区代理E。

5总体方案协调

总体方案协调执行保护是建立在下列的命令保护功能的优先级列表：

主保护、断路器失灵保护，后备保护，远程备份保护。

协调与最佳的时间延迟来实现。

主保护采用差动原理，运行速度最快。

当主保护工作，它也将启动断路器故障计时器，它也考虑到断路器的开启时间。

基于单元的本地后备保护将等待断路器故障保护完成。

如果断路器故障保护不能清除故障，本地后备保护将启动自己的跳闸。

然而，如果它已确定的主要保护其最大工作时间限制内没有检测到故障的存在，它将加速其操作。

这是通过单元之间的通信和审讯完成的。

决策过程如图6所示。

断路器故障保护是使用传统的方法检测故障电流的存在后，跳闸命令已发出。

如果在CB故障时间延迟之后故障电流仍然存在，一个命令将被发送到其他单元启动跳闸相邻断路器。

单元之间的通信是通过IEC61850的GOOSE的信息。

对于关键应用的时间延迟必须在4ms之内。

然而，实际的延迟可能由于通讯网络速度、网络后台流量、代理的内部功能调度等多种因素，如参考[9]讨论。

远程后备保护仍由分级提供过流保护或距离区2/3保护。

他们的

延迟时间将需要长于本地后备操作时间。

图6整体备份方案协调逻辑

6测试用例

仿真是使用PSCAD和JADE（java高级开发环境）平台。

PSCAD模拟电力系统运行，而JADA平台模拟多单元的互动和决策。

PSCAD和JADE之间的接口

通过MySQL数据库。

整个系统图如图7所示。

图7仿真平台的主要结构

在一个典型的测试案例中，单相接地故障在110kV母线第一段。

对于110kV母线单元E是主要的保护，它判断故障和问题命令跳闸必要的断路器。

单元E的后备保护是单元C。

单元C看到故障也通过其后备保护区，但它将有一个延迟操作，因为它有一个低优先级的保护操作。

图8所示为故障时单元E和C的反应。

图8单元E和代理C对110kV母线I段故障响应,连同17qf和16qf的电流波形

在另一个测试用例中，代理E失败了，代理F确认失败。

代理F然后接管E的责任和进行配置以保护110kv母线段I和II。

当相同的故障出现时，F检测到故障并发送命令到CBS5qf，6qf和17qf清除故障无延时。

在这个系统中，14qf是一个常开的断路器，因此它的电流波形不显示在下面的图中。

图9显示了试剂F在同样的110kV母线I段故障时检测中的作用

图9电流波形在5qf，17qf和16qf显示单元F接管单元E的责任来进行110kV母线I段故障检测

如果在跳闸命令已发出和断路器失效定时器超时，故障电流仍然存在，在14qf，单元F将发送断路器故障指令跳闸7qf，8qf和18qf。

各单元的相互作用示于图10。

图10测试用例中代理的交互

7结论

本文提出了一种基于多智能体方法的变电站局部后备保护方案。

多单元系统

是一个合作系统，不同的单元一起工作达到共同的目标。

它也具有容错和自愈能力。

这是可以实现的数字化变电站环境，它允许信息共享和设备间通信。

后备保护是使用差动原理，与传统的后备保护使用阶段式过电流保护，欠阻抗或距离区2/3保护相比，它有一个改进的性能和更好的区分。

建议在不同的故障条件下进行分析，即样本数据故障，通信故障，断路器故障与单元故障。

它表明，多单元系统在不同的故障时可以适应不同的自愈方式，从而提高了保护的可靠性。

单元之间的互动与决策在各种故障条件下证明模拟使用PSCAD仿真电源系统操作，和JADE平台模拟单元互动。

某110kV变电站配置了用作分析的测试系统。

致谢

这项工作是由国家自然科学51277009中国基金资助。