基于IEC 61850和MAS的ADN信息通信技术研究

为了提高主动配电网(active distribution network,ADN)内设备的互操作性以及信息通信系统的实用性,提出了一种基于IEC61850标准和多代理系统(multi-agent system,MAS)的ADN信息通信架构以及基于万维网服务(Web Service)的通信流程。首先基于IEC61850-7-420分布式能源标准和IEC61400-25-2风电标准新定义的逻辑节点对ADN"源、网、荷"设备的统一信息建模进行归纳与分析;然后利用IEC61850定义的信息模型作为代理间消息传递的统一形式,将其映射到代理通信语言(agent communication language,ACL)的本体元素中,实现IEC61850和MAS的融合,并给出了基于Java语言的代理开发框架(agent development framework,JADE)平台上的映射实例;最后通过将跨平台Web Service引入到代理通信架构,实现了多代理和Web Service的双向互联。仿真试验验证了ADN代理之间通信以及利用Web Service进行跨平台通信的可行性。     

IEC 61850应用于分布式馈线自动化系统的模型

远传型故障指示器或功能模块可以检测配电线路各区段的故障并上传检测结果,从而为分布式馈线自动化(FA)进行故障区间定位提供判断依据。以IEC 61580-90-6技术报告所提出的故障指示功能为基础,构建基于IEC 61850的分布式馈线自动化的系统模型,提出了分布式故障区间定位、隔离和供电恢复的逻辑节点。扩展现有的IEC 61850系统配置语言(SCL)模型以描述配电网的一次拓扑和逻辑功能配置。给出IEC 61850应用于馈线自动化系统的通信服务映射。最后,提出了变电站自动化和馈线自动化系统进行数据交换的配置流程。通过应用示例表明,所提出的IEC 61850信息模型可以支持分布式馈线自动化功能和终端之间的互操作。     

基于多代理系统的主动配电网多故障动态修复策略研究

针对主动配电网(active distribution network,ADN)发生多故障时的快速恢复供电问题,在ADN分层控制技术以及"主动性"资源基础上,建立基于多代理系统(multi-agent system,MAS)的ADN多故障分区、分场景动态修复模型。当ADN发生多故障时,首先对非故障失电区域进行区域划分,利用子区域内DG(distributed generator)、光伏、储能系统以及主动负荷优先恢复重要负荷供电,并根据各区域内最大供电能力指标、最大主动调节能力指标和最大恢复能力指标选择各时段的恢复策略。在此基础上,基于MAS的自治性、协同性和并行计算能力,通过定义场景等级权重系数,以综合经济损失最少为目标,并采用离散化处理的细菌群体趋药性(discrete chemotaxis of bacterial population,DBCC)算法优化得到整个故障周期的最优修复策略。同时,考虑到故障修复过程中突发新故障的情况,通过多代理系统动态更新策略,尽快完成故障修复工作。以IEEE 69节点配电系统为例,验证了所提策略的可行性和有效性。     

主动配电系统可行技术的研究

传统配电网的规划设计方法和运行控制模式无法适应高渗透率分布式能源(distributed energy resources,DER)的接入。基于信息与通信技术及高级量测设备的主动配电网(active distribution network,ADN)为高渗透率DER的接入提供了一种解决方案。概要分析DER接入对传统配电网的影响,以此说明发展ADN的必要性;介绍ADN的基本概念、相关的研究动态、传统配电网与主动配电网的差异及研究成果;基于技术经济可行性的观点,总结适应ADN发展的可行技术。随着各种可行技术的进步,ADN 不仅可以平衡配电层级的功率,还可平衡配电层级与上级电网之间的功率,ADN将成为局部区域能源交换的基础设施。     

基于Multi-agent的含分布式电源配电网故障处理方法

针对分布式电源(DG)接入配电网后配电网故障情况变得更加复杂等问题,提出了一种基于多代理系统的配电网故障处理方法。系统采用分层分布式结构,由系统协调代理(SCA)、子站代理(SSA)和FTU代理(FTUA)组成。系统启动后,SCA将整个配电网划分为若干个继电保护子区域,当配电线路发生故障时,FTUA基于闭锁式方向纵联原理将故障瞬时隔离,可以实现配电线路的全线速切,SSA以相对重要负荷切除量最小为供电恢复目标函数。通过各层Agent之间的合作和协调,该系统能够及时准确地完成故障检测、隔离和恢复。在JADE平台中设计并开发了多Agent系统(MAS),以1个双电源供电的手拉手配电网为例,通过对比含DG与不含DG时的故障恢复结果,验证了MAS能够保证开关动作的选择性,并且具有较高的可靠性。     

基于IEC61850的智能分布式馈线自动化系统建模

为了实现配电线路的馈线自动化(FA)功能,将IEC61850建模思想引入馈线自动化系统中,建立关于智能分布式馈线自动化的终端设备信息模型;然后构建了基于GOOSE通信的信息交换模型,提出了将信息交换限制在相邻终端之间的两两通信方式;最后分析了电缆型配电线路实现馈线自动化的保护逻辑和信息模型的数据流。分析表明所提方法可以快速隔离故障和恢复供电,提高了供电的可靠性。     

基于多代理技术的有源配电网供电恢复策略

针对有源配电网发生故障后的快速供电恢复需求,提出基于多代理技术的自愈恢复系统。该系统采用分层协调的恢复模式,由下层区域代理为本区域发起供电恢复进程,上层馈线代理协调处理下层代理间的冲突。提出功率平衡度和转供容量裕度指标,基于该指标,当配电网故障隔离后,非故障失电馈线被分解为多个独立的区域,自愈系统能通过微网聚合恢复失电区域的供电,还可利用联络开关对孤岛区域进行负荷转供,达成综合恢复供电的目标。在供电恢复过程中,同时考虑馈线电压和电流的约束限制,保证系统在故障恢复后的安全稳定运行。在DIgSILENT软件上搭建含分布式电源的4馈线配电系统,仿真结果验证了所提策略的可行性和有效性。     

基于多代理系统的智能配电网分散协调恢复策略

针对智能配电网故障后自愈恢复需求,在智能配电网复杂的能量控制资源和技术手段基础上,本文给出了以电能交换器为核心组网设备的智能配电系统架构,并在此基础上提出了基于多代理系统(MAS)的智能配电网故障后的分散协调恢复策略。该MAS由设置在电能交换器处的代理和供电线路其他元件上的代理组成。当配电网发生小面积停电时,计及分布式电源(DG)功率输出的波动性,由各DG代理通过等可能路径组合确定初始孤岛划分方案,再由电能交换器代理协调冲突孤岛,保证快速恢复重要负荷供电;发生大面积停电时,在孤岛供电方案确定后,由电能交换器代理以网损最小为目标,利用改进蚁群算法寻优以进一步恢复失电负荷。同时,所设计的MAS可有效缓解信息逐级纵向传递和接收过程中容易造成的通信拥堵情况。算例结果验证了该策略的可行性和有效性。     

基于IEC61850的配电网络馈线自动化终端

基于配电网系统保护原理,在IEC61850标准的基础上设计了新型的馈线自动化终端单元.利用各终端之间的互操作性,使相邻终端之间故障信息能够自主、快速地传送,采用点对点的故障信息交换,实现了配电网络的快速故障隔离.馈线终端单元采用了双CPU结构硬件平台,提出了基于以太网并符合IEC61850标准的通信模型,并对其在配电自动化保护的应用做了一定的探讨.     

基于自愈功能馈线终端单元馈线自动化的应用研究

现在的馈线自动化技术主要在故障隔离方式和处理时间上还不能满足市中心区域重要敏感负荷对供电可靠性的要求。分析比较了现有的3种主要的馈线自动化技术的特点与不足,提出了基于网络自愈功能馈线终端单元(FTU)的馈线自动化。其在厦门城市配电网中的应用实例表明,不仅可缩小故障引起的停电范围,并将非故障区段恢复供电的时间缩短至秒级。     

一种改进型馈线自愈控制方案及实现

对主干线的分布式和集中型自愈控制方案,分别介绍了其处理逻辑流程,总结了各自的优点、缺点。针对主干线分布式和集中型自愈控制方案的优缺点,考虑IEC61850在自愈控制方案中的应用,提出了一种改进型自愈控制方案。该方案对于故障诊断、定位和隔离采用和分布式自愈控制相同的逻辑流程,对存在多恢复方案的故障下游失电负荷的供电恢复采用执行故障处理预案的方式。故障处理预案在主站事先定义好,并通过IEC61850通信规约下发到相应的智能配网终端,由智能配网终端在故障恢复时判断当前电网状态后执行相应的故障处理预案,实现故障下游负荷的供电恢复。该改进型自愈控制方案集中了分布式和集中型自愈控制方案的优点,同时避免了其缺点和不足之处。理论分析和工程应用表明,提出的改进型自愈控制方案具有较强的工程实用性。     

有源配电网的智能分布式馈线自动化实现方法

对现有的馈线自动化(FA)模式进行了比较和分析,并针对有源配电网的特点,提出了一种基于有向节点配置方法和通用面向对象变电站事件(GOOSE)高速通信处理机制的智能分布式FA实现方法。该方法结合功率方向保护元件与智能分布式对等网络(peer to peer)的通信特点,既满足了有源配电网FA的需求,又降低了故障处理过程对终端间通信信息的依赖问题;还提出了通道异常的后备处理机制,最大限度地避免了越级跳闸。基于以上智能分布式FA实现方法,结合IEC 61850标准化建模技术及GOOSE高速信息交互技术,采用双核CPU平台设计研制了新型智能配电终端装置。该装置可快速实现故障定位、故障隔离和供电恢复。目前,该装置已在全国多个重点工程中投入运行。     

含分布式电源的配电网多代理故障自恢复系统

提出一种完全分布式的多代理系统(multi-agent system,MAS),来实现包含分布式电源配电网的故障自恢复功能。该MAS由母线代理组成,每一个母线代理(bus agents,BA)都具备独立引导供电恢复的能力,通过BA之间的通讯与协作来完成供电恢复任务。为保障BA间通讯的有效进行,制定了深度优先通讯机制,该通讯机制与深度优先搜索类似。该MAS不仅能处理单一故障的情况,而且能处理连锁故障的极端情况。采用Java语言和多代理开发框架设计MAS。通过典型的故障算例验证了该MAS的有效性。     

RT-LAB的智能分布式自动化终端互操作闭环仿真测试策略

由于智能分布式具有快速定位、隔离故障并转供复电的特点,基于智能分布式的馈线自动化技术在城市配电网的重要供电区域逐渐得到推广应用。然而,对于采用IEC61850对等通信的智能分布式配电自动化终端,不同厂商终端之间的互操作对通信模型和功能逻辑的一致性要求非常高,导致实际工程中互操作成功率非常低,这也成为推广智能分布式技术的最大阻碍。为此,本文基于实时数字电力系统仿真平台,研究并提出了适用于智能分布式自动化终端互操作的硬件在环测试平台和测试方法。该成果已经广泛应用于广东电网智能分布式终端互操作测试,及时发现并解决了互操作中存在的问题,为后续的现场测试及落地投运扫除技术障碍。     

基于IEC 61850的集中式馈线自动化信息模型

配电系统中广泛应用的集中式馈线自动化为满足配电主站与配电终端间互联互通,对构建符合IEC 61850标准的信息模型提出了迫切需求。介绍了IEC 61850-90-6技术报告中故障指示相关逻辑节点,在分析集中式馈线自动化工作原理的基础上,基于新定义的电流指示逻辑节点SCPI、电压指示逻辑节点SVPI、故障指示逻辑节点SFPI,研究了集中式馈线自动化功能实现的信息模型,推动了IEC 61850标准在配电自动化中的应用。     

主动配电网电能质量实时监测系统设计与实现

设计并实现了一套面向服务的浏览器/服务器(B/S)模式主动配电网电能质量实时监测系统,提供主动配电网逐层消纳分布式电源过程的电能质量实时监测功能,重点观测潮流方向变化对电能质量水平的影响。该系统基于IEC 61850标准建立电能质量信息模型,通过制造报文规范(MMS)将现场电能质量实时监测数据上传到主站解析并存入实时数据库;采用Silverlight技术对主动配电网主接线进行建模和绘制,客户端通过Windows通信基础(WCF)服务与服务器端通信,获取实时监测数据,并结合主接线图实现主动配电网电能质量全局实时监测功能,达到数据图形一体化展示效果。该系统在广东某地区主动配电网示范工程中正常运行使用,为主动配电网控制策略制定及电能质量问题分析治理提供了有效数据支持,证明了系统的可靠性和实用性。     

IEC 61850体系下的配电网自动化系统

在总结配电网自动化发展的基础上,对配电网自动化系统技术进行了前景预测;介绍了IEC 61850规约的主要内容和技术特点,重点分析了IEC 61850标准在馈线自动化通信系统中的应用,并讨论了该标准对整个配网自动化系统的影响。     

基于IEC 61850的高级配电自动化开放式通信体系

以IEC 61850标准为基础,结合IEC 60870-5-101/104,探讨为高级配电自动化(advanced distribution automation,ADA)建立一套开放式的通信体系,以解决大量配电终端接入的问题。在分析ADA通信需求的基础上,将ADA的信息模型划分为3层,即主站层、馈线层、终端层;阐述了主站与配电终端之间、配电终端与配电终端之间采用的通信网络和信息交换模型。最后分析了ADA通信中用到的关键技术。     

基于多Agent和IEC 61850的电力远动通信系统模型

建立了一种兼顾现有系统又遵循IEC61850的新型电力远动通信系统网络结构,分析了基于IEC61850的远动通信的特点和要求,构建了新型远动通信的多Agent系统模型,给出了系统中的2类主要通信实体的模板。该模板将IEC 61850标准、远动传输任务以及软件Agent的特点有机地结合在一起,为IEC61850的实现及其在调度自动化系统中的应用提供了借鉴。最后通过开发实验室原型系统验证了上述方法的可行性。