[發明專利]基于多Agent系統的船舶交流配電網選擇性保護方法

有效

• 申請號: 201510633864.1
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105262070B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 黃靖;楊鋒;羅寧昭;賀慧英;周仕萬
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H02H7/28
• 分類號: H02H7/28
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 楊柳林

技術領域

本發明涉及船舶電力系統繼電保護技術領域，具體涉及一種基于多Agent系統的船舶交流配電網選擇性保護方法，適用于船舶交流電力系統配電網絡保護系統的選擇性和快速性保護的實現。

背景技術

區別于陸地電力系統，船舶電力系統電壓等級低、供電面積小、饋電線路短，因而短路電流大，而船舶上的操舵裝置、導航、通信等重要負載失電將對船舶航行安全帶來嚴重影響，因此要求較高的供電可靠性，應盡量避免因單一短路故障導致大量開關跳閘，這就對船用保護裝置的保護選擇性提出了較高的要求。

船舶電力系統為實現保護的選擇性，一般基于電流原則和時間原則，對各級斷路器的短路保護動作電流值和短路動作延時時間進行整定。但由于船舶電力系統電纜長度較短，在配電網側，短路故障點的位置和其間電纜的長短對短路電流大小的影響較小，按照電流原則整定，僅在個別情況下保證保護選擇性。按照時間原則可以較好的實現選擇性，但由于各級斷路器延時時間隨著配電層級不斷增大，將嚴重影響保護的快速性。這就要求船舶電網保護系統最大限度兼顧保護的選擇性和快速性。

隨著船舶電力系統容量逐漸增大，大型船舶電網短路故障電流峰值可達40kA以上，而隨著船用電氣負載的增加，船舶電網供電區段變多，配電級數增加。配電級數增多后，各級斷路器延時間隔時間不能過長，否則將故障切除時間過長，嚴重影響保護的快速性。而由于短路電流大，短路電流切除時間長，往往先動作的下級斷路器，在上級斷路器短暫延時后仍未分斷短路電流，造成上下級開關一起跳閘，保護選擇性不能滿足。傳統的基于電流和時間原則的選擇性保護方法面臨具大挑戰。

為提高繼電保護技術性能并適應電力系統不斷發展，在傳統的三段式電流保護方法的基礎上，又出現了距離保護、差動保護、行波保護等新型繼電保護方法，但這些保護方法主要針對高電壓、長線路、電網結構相對固定的陸地電網，在應用船舶電力系統繼電保護時存在不足。

由于船舶電網空間面積有限，上下級保護裝置間線路短(最長不超過200m，最短時只有不到10m)，線路阻抗小，應用距離保護時，考慮到互感器測量誤差的存在，測量阻抗很難準確反映故障點位置，嚴重時將導致保護選擇性失效。而應用行波保護方法時，由于線路距離短，正反向行波脈沖到達檢測點的時間差極小，因而對故障信號的檢測、分析和處理速度的要求極為苛刻，同時還無法避免因測量和計時誤差而導致的故障測距不準。就現階段的技術水平，尚無將行波保護應用于船舶電力系統的可行性。

差動保護方法被認為是具有絕對選擇性的繼電保護方法，但傳統電磁式差動保護方法需要在每一段被保護線路的兩側安裝電流互感器，并通過導引線將電流互感器連接成差動回路，這無疑增加了整個保護系統的復雜性，對于空間緊張的船舶電力系統來說，差動保護的應用難度較大，而且相互獨立的差動保護裝置在開放性、可擴展性方面也存在不足。

為此，需要一種適用于船舶交流配電網絡特點的短路故障選擇性保護方法，在有效實現保護的選擇性的同時兼顧和提高保護的快速性，從而保證船舶配電網絡安全運行。

發明內容

本發明的目的是為了克服傳統的基于電流原則和時間原則的船舶電網保護方法的缺陷和不足，提供一種基于多Agent系統的船舶交流配電網選擇性保護方法，以提高船舶交流配電網短路故障保護的選擇性和快速性。

為實現上述目的，本發明設計的基于多Agent系統的船舶交流配電網選擇性保護方法，其特征在于，包含以下步驟：

第(一)步，針對船舶交流配電網絡中的每個斷路器建立相應的斷路器Agent軟硬件系統，作為斷路器的保護裝置；

第(二)步，各斷路器Agent通過電流傳感器同時采集流過對應斷路器安裝點處的三相電流i_a、i_b、i_c；

第(三)步，各級斷路器Agent利用采集到的各斷路器三相電流實時數據，計算三相電流的電流變化率；

第(四)步，將計算得到的三相電流變化率的絕對值分別與短路故障電流變化率閾值進行比較，并將三相電流絕對值與短路故障電流閾值進行比較，若任意一相電流絕對值在整定的閾值范圍內，且任意一相電流變化率在整定的閾值范圍內，則判斷出現了短路故障，反之，則說明未發生短路故障；

第(五)步，各級斷路器Agent若檢測到了短路故障，則與相鄰上、下級斷路器Agent進行通信應答，交互各自短路故障檢測的結果信息，并根據選擇性保護動作策略進行決策，輸出動作指令，使對應的斷路器跳閘，從而實現船舶配電網絡選擇性保護。