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电力操作闭锁方法及其分布式智能实现模式

2020-11-30阅读(111)

电力操作闭锁方法及其分布式智能实现模式

论文摘要

按照IEC61850标准,未来的变电站将实现变电站层、间隔层、过程层全部基于以太网的无缝通信,电气设备将实现数字化、智能化。IEC 61850标准中提出以在线的闭锁机制来实现倒闸操作过程的安全保障,并定义了间隔级和变电站级两个层次的闭锁通信方法和实现闭锁机制的CILO逻辑节点。但对于CILO具体的实现方式,却没有提及。另一方面,随着电网负荷的增长、送电距离增加,大量高压直流输电(HVDC)和柔性交流输电系统(FACTS)等投入运行,使得现代电网结构日趋复杂,寻求电力系统在广域范围下的操作安全性已成为电力系统的重要课题,针对以上问题,本文在以下几个方面做了相关的研究工作:(1)在介绍IEC61850标准的基础上,分析了标准中有关防误闭锁的部分,对闭锁逻辑节点CILO的内部构造,闭锁信息传递,替换模型,分布式协作机制等进行了研究,重点研究了应用于闭锁信息传递的GOOSE报文传递。结合电力具体实践,完成了闭锁规则库和闭锁模块的建立,使用PLC进行了初步实验。(2)分析了广域安全闭锁的应用背景和应用需求,对闭锁概念进行了合理的扩充,提出了广域保护层的概念。通过对广域测量系统大量实时数据的分析与数学建模,在该层上构造了基于PMU和SACDA数据信息的6种广域安全闭锁约束指标,将约束指标作为调度中心发送操作指令和电网自我调节的闭锁约束条件。完成了广域安全防御体系下横向、纵向、横纵向混合多种通信模式并存,间隔层、站层、广域保护层等多层逻辑互锁的闭锁模式设计,分析了各层主要的功能。(3)提出了一种通过在线导入逻辑闭锁规则,利用MAS实现在线闭锁的分布式智能实现模式。基于电力设备和功能设定了执行不同任务的Agent,通过各Agent间的相互合作,来实现本文设计的闭锁方法。研究了在此实现模式下的各Agent的一些技术细节,包括知识表达,任务分配,Agent内部设计等等,基于变电站闭锁通信的需要扩展了Agent的通信原语,最后通过仿真实验验证了本文设计的可行性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 电力操作防误闭锁的内容与意义
  • 1.2 未来电力操作防误应用需求分析
  • 1.3 电力操作闭锁的发展与研究综述
  • 1.4 课题来源与主要研究内容
  • 第二章 IEC 61850 与变电站自动化通信系统
  • 2.1 IEC 61850 内容概述
  • 2.2 变电站自动化体系结构
  • 2.3 变电站设备模型
  • 2.4 设备功能建模
  • 2.5 变电站自动化通信建模与服务映射
  • 第三章 基于IEC61850 逻辑闭锁技术分析与实践基础
  • 3.1 闭锁的一般概念
  • 3.2 分布式联锁
  • 3.2.1 分布式联锁功能对应的逻辑节点
  • 3.2.2 分布式闭锁实现流程
  • 3.3 过程层开关设备状态的获取
  • 3.4 替换模型
  • 3.5 闭锁指令的发送和执行
  • 3.6 闭锁控制的分布式协作过程
  • 3.7 闭锁模块的设立
  • 3.7.1 基本接线线路
  • 3.7.2 基于IEC61850 闭锁体系结构
  • 3.7.3 开关闭锁规库
  • 3.7.4 基于开关闭锁规则的PLC 实现方法
  • 3.8 基于GOOSE 的闭锁信息传递
  • 3.8.1 GOOSE 协议栈
  • 3.8.2 报文传输的特定通信服务映射分析
  • 第四章 广域防御环境下在线闭锁的设计
  • 4.1 广域测量系统
  • 4.1.1 广域测量系统简介
  • 4.1.2 基于PMU 的数据挖掘机制
  • 4.2 广域防御和保护的应用需求分析
  • 4.3 广域环境下在线闭锁的多层逻辑互锁机制
  • 4.4 广域保护层结构与功能
  • 4.4.1 广域闭锁逻辑生成的数学模型
  • 4.4.2 电压质量指标函数
  • 4.4.3 电压稳定指标函数
  • 4.4.4 谐波指标函数
  • 4.4.5 广域闭锁约束条件
  • 4.4.6 基于边界约束条件的闭锁逻辑生成
  • 4.4.7 广域保护层在线闭锁功能实现
  • 4.5 变电站层
  • 4.5.1 变电站层的闭锁功能配置
  • 4.6 底层电力设备
  • 第五章 基于MAS 变电站在线闭锁实现
  • 5.1 Agent 的定义与特性
  • 5.2 MAS 在在线闭锁应用的可行性分析
  • 5.3 多 Agent 体的全面防误闭锁策略
  • 5.3.1 基于线路的通用防误策略
  • 5.3.2 多层全面的防误策略
  • 5.4 基于MAS 的闭锁框架设计
  • 5.4.1 变电站内闭锁体系
  • 5.4.2 广域环境下的闭锁
  • 5.5 Agent 技术实现方式
  • 5.5.1 产生式知识表达方法
  • 5.5.2 Agent 内部结构设计
  • 5.5.3 Agent 间的任务分配机制
  • 5.5.4 Agent 的通信机制
  • 5.6 系统仿真与实现
  • 第六章 总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 附录B 攻读学位期间参与科研项目

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