1配电网继电保护的发展现状
众所周知,配电网系统规模较大、信息聚集点众多、结构组成复杂,因此与其相配的继电保护装置也随之分布在配电网系统中不同的位置,其应用范围上至变电站下到变电站内部与配电系统直接相关联的设备,以及在电网中开闭所、中压配电馈线、低压配电网以及配变站等。继电保护装置长久以来就是配电网中的重要组成部分,其发展经历与电力系统中的继保装置是完全相同的,由最初的电磁型继电保护装置,发展至晶体管型继电保护装置,在电力电子器件广泛应用后又出现了集成电路型继电保护装置。时至今日,伴随计算机技术的日新月异,所使用的继电保护装置多数属于微机型继电保护装置,但仍有各种类型的继电保护装置应用于不同的配电网系统中以适用不同层次电网的要求。伴随着微机系统继电保护装置性能更加优良、操作更加方便、维护更加简单,其在高压特高压电网中的推广逐渐成功,其应用日益广泛,更加深得人心。越来越多地适用于中低压配电网的继电保护装置也被不断开发应用。
2配电网保护存在的问题
电力系统继电保护的主要工作任务是切除系统中的故障设备以保障系统的正常运行。由于技术等各方面的原因,由常规继电保护装置构成的继电保护系统是一种非自适应继电保护系统,其动作特性不能随着电力系统的运行方式的变化而自行改变。常规继电保护的整定值是按照离线最严重的情况进行的,而且在运行中基本保持不变。因此,在常规继电保护整定计算过程中不得不按照每套保护对应的电力系统最大运行方式来计算保护的动作值,按照每套保护对应的电力系统最小运行方式来校验保护的灵敏度。这种按最严重的运行条件确认保护整定值的方法,虽可保证在电力系统各种运行方式下发生故障时,继电保护能正确动作,但同时存在着两个缺点:一是按照该方法确定的继电保护整定值,对电力系统其它运行方式来讲不是最佳的整定值;二是在电力系统最小运行方式下最不利的故障时,继电保护系统的性能会严重变坏甚至导致拒动现象。这两个缺点不但限制了电网运行的灵活性,而且也降低了电网运行的稳定性。正是在这样的背景下提出了自适应保护的概念。自适应保护是指根据电力系统运行方式和故障状态的变化能实时改变保护性能、特性或定值的保护。随着具有高速运算和逻辑判断能力、强大的记忆能力以及其固有的可编程性的微机保护在电力系统中的广泛应用和通信手段与通信技术的不断发展与进步,实现自适应继电保护已成为可能。
3遗传算法的配电网自适应保护
自适应继电保护是在上世纪80年代提出的一个较新的研究课题。它的最主要任务就是解决目前继电保护装置中所无法解决的问题,使得继电保护装置更趋于完善,现在所研制的适用于输电线路和配电系统元件的各类型微机继电保护装置,已经具备完全取代传统装置的能力,能够迅速将电力系统中发生故障的电气元件进行切除,使其免于遭受损坏,并使得其它无故障线路迅速恢复正常运行。遗传算法,是建立于达尔文的生物论以及孟德尔遗传学说基础之上的一种借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的高度并行、随机、自适应搜索算法,具有坚实的生物学基础。遗传算法强调从生物群体观点出发,看待种群优化问题。依据遗传算法的思想,我们把所求问题中的每一个点都看做是一个个体,这些个体组成了群体,正因为如此,种群中的每一个个体都可以代表一个优化问题的可行解。本论文提出的基于遗传算法的配电网自适应继电保护,该保护是利用电网全局信息、保护定值在线整定的新型保护。
4基于Matlab算法的仿真和分析
Mat1ab,也叫矩阵实验室,1984年MathworkS公司所推向市场的一款集算法开发、数值计算等多重功能于一身的数学软件,是国际科技研究领域最优秀的软件之一。不同于其他设计软件,Mat1ab拥有一个功能全面且强劲的工具箱,它是软件程序编辑与程序、仿真运行的重要助手。Matlab将计算、可视化与编程进行合理整合,创造了一个容易使用容易学习的软件环境,同时运用大家所熟知的符号语言,以增强程序语言的表达能力。Sheffield遗传工具箱的主要优势体现在对于各类优化问题的处理,因此本课题采用Sheffield遗传工具箱完成基于遗传算法的配电网自适应继电保护的仿真。
作者:彭向兰 单位:国网湖北省电力公司鄂州供电公司客户服务中心