开题报告-基于PLC的供配电继电保护优化及监控系统的实现.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化设计(论文)题目：基于PLC的供配电系统继电保护优化 及系统的实现指导教师: 2015 年 4 月 5 日毕 业 设 计 开 题 报 告1. 结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字献综述：文 献 综 述1 本课题选题背景及意义 电力系统发展的需要和新技术的陆续出现是电力系统继电保护原理和技术发展的源泉。继电保护工作者总是在不断地根据需要和可能, 对已有的继电保护装置进行改进和完善, 同时努力探求实现继电保护的新原理, 开发新型的继电保护装置，而计算机的应用为此创造了前所未有的良机。目前，作为主要能源之一的电力，对促进国民经济的发展起着极其重要的作用，而继电保护作为保障电力系统可靠运行的重要组成部分，它的发展和应用需要我们更加重视。2 本课题的发展历程和现状 电力系统继电保护经历了机电式继电保护、晶体管继电保护、基于集成运算放大器的集成电路保护等几个不同的发展时期。到了1990 年前后，继电保护技术发生了新的变化，从此进入了微机保护时代。微机保护有很多传统保护不具备的强大处理能力，还发展了故障测距、故障录波等诸多强大的处理功能。经过近30 年的快速发展和应用，我国在微机保护方面取得了巨大的成功，在此基础上也积累了丰富的经验。随着计算机技术快速得到发展和应用，新的原理和研究方法也不断应用到计算机继电保护技术中，使微机继电保护的研究向更高的层次发展。 电力系统二次回路是主要由测量仪表、继电保护装置、自动装置(备用源自动投切、自动重合闸)以及通信装置等设备组成，起到测量(计量)、保护及调节等作用。继电保护装置的基本要求是具有选择性、快速性、可靠性以及灵敏性。传统继电保护按照系统最大运行方式进行动作值的整定计算，并按照最小运行方式进行灵敏度校验。不难得到整定数值在多变的状态下是非最佳的。传统保护的主要缺陷集中在：后备保护整定时间过长；保护的故障检测手段有限；故障判断和定位困难等。这些问题的根源在于传统保护不能在线识别瞬时变化的系统运行状态及故障状态决定，不仅影响了电网运行的灵活性而且降低了电网运行的稳定性。 为了解决电网运行灵活性及稳定性的问题，自适应技术及专家系统技术开始被研究并尝试能否通过相应机制的改良及优化，从而改善传统继电保护及电网调整中的种种弊端。自适应技术在继电保护中的应用，归根结底是保护装置能够自我适应供配电系统运行状况的瞬时变化，并根据系统变化能动地调节保护逻辑参数，实现跟踪更新。自适应型不受系统故障类型影响，同时系统运行方式对该保护方法影响较小。自适应继电保护的故障类型识别算法是在故障发生时，保护装置首先判别系统的实时运行方式和故障类型，再根据不同类型调整动作值。对于反时限电流保护，可根据负荷电流的实际大小选择不同的反时限特性。 专家系统一般由人机交互界面、数据库、推理机、知识采集装置等组成。推理机接收由人机交互界面获取的用户问题，并将其与已建立的资料库中的规则、条件进行比对分析，若达到一定的匹配要求则放置在数据库中，反之则重新对于问题重新解答或报警输出，最终将问题解决方案反馈给用户单元。关于继电保护及故障诊断，文献中指出了构建智能化专家集群的突出意义。专家系统的运行需要历史运行规则约束，并规则化处理新条目形成故障诊断专家系统的知识库。文献中阐释了基于专家系统的电网继电保护故障信息处理的基本过程，构建了电网故障触发模型。 但是专家系统未被电力部门运行人员接受的原因在于专家系统不与周围的环境发生交互作用，不与其它系统进行机制协调，且专家系统的运行需要人为能动干预，无自发性能，即侧重于加强保护个体的智能程度。但单一系统的资料库往往没有足够的知识、资源和信息解决复杂的问题。单一专家系统配置的资料源一般来自于两个方面：一是运行人员根据自身的工作经验将其输入知识库：二是继电保护的历史故障处理记录。以上两种资料来源很难兼顾所有可能的问题解决样本，就造成了专家系统先天的不足。电力系统运行更趋多样性、复杂性，迫切需求继电保护模式能够在保护机制上做到性能完善。分布式人工智能技术分支之一的多代理技术因其适应于开放、复杂的动态系统及代理间的协调机制优势，为解决保护实时配合问题提供了可能。提高生产效益，促进电网的安全运行，减少了事故隐患。但是往往由于任务庞大且复杂的属性特点，即使单个代理能够不断学习，其有限的知识库存也制约了单个代理完成解决方案制定的能力。多代理系统一般用来处理单一或少数代理无法解决的问题，实现的关键在于解决好多个代理糅合的组织策略、消息传递、冲突化解、协调协作等工作，在某一特定多代理系统中，作为多代理系统的最小单元，代理具有通信、合作、协调、调度、管理等能力，不仅能够能动地向系统的其它代理发出请求指令，也可以接受来自其它代理的请求指令。因此在解决繁复问题是多代理具有其它机制难以企及的优势能力。研究表明基于多代理的保护系统通过空间上分布的智能保护之间协调配合可提高保护动作的可靠性，使保护工作方式更灵活。实现无人值守变电站的关键之一在于自动装置合理的利用，从而无需通过人为就地巡检，而是通过自动装置以及系统通信网络的搭建实现无人值守的供配电系。备用电源自动投入装置是一类重要的变电站自动装置。在一、二级负荷规模较大、对供电可靠性要求较高的变、配电所中，负荷重要性及工程要求决定了系统通常采用两路及以上电源进线，且电源容量和线路均留有备用裕量。备自投装置利用现代控制技术，能够实现互为备用电源无扰动的转换：当工作电源或线路故障时，迅速、可靠地将备用电源或线路投入运行，从根本上提高了企业供电的可靠性。3 本课题的主要研究工作在改进和优化传统过电流保护性能缺陷的需求上，分析多代理机制的原理、结构和决策过程，将多代理技术运用到多级继电保护中以提高短路保护的快速反应性。应用可靠逻辑的备用电源自动投入及利用PLC完成了微机型备用电源自动投切技术，实现预期功能，已达到继电保护优化的目的。设计一个基于PLC的供配电继电保护优化及监控系统，查阅相关资料,提出基于PLC的供配电继电保护优化实现方案，选用一种PLC完成硬件软件的设计，并对实现的功能进行检测。具体要求如下：1.查阅相关资料，了解PLC的工作原理，并对供配电继电器的保护做深入了解，提出自己的供配电继电器的保护优化的具体方法和方案，以及人机界面的设计，2.供配电继电保护优化的设计3.监控系统的人机界面的设计。4.实现对供配电继电保护的实时监测的测试。5.撰写毕业设计说明书。参考文献1束洪春，唐岚，董俊多*gent技术在电力系统中的展望J电网技术，2005，29(6)273 12韩学军，赵风英，石磊，杨文英基于多Agent的继电保护研究J继电器，2008，36(7)：l一43谢俊，石东源，杨增力，段献忠基于多代理技术的继电保护定值在线校核预警系统J电力系统自动化，2007，31(13)：77824迟福建，李铁，朱永利多Agent协作的电网保护定制校验智能分析系统J继电器，2005，33(23)：145葛耀中自适应继电保护及其前景展望四电力系统自动化，1997，21(9)：42466曹道永配电线路自适应电流保护方案J西南民族大学学报(自然科版)，2011，37(2)2963007Kanu R S，Edson D DFeas而ility of adaptive distr如ution protection usiI玛computer over-current relaying concept J IEEE Tram On PowerDelivery,1998，24(5)：7927978基于专家系统的电力系统继电保护整定计算的研究D华南理工大学硕士学术论文，20049樊玉新，余波，王永强，任腊春电力系统继电保护专家系统的构建J水电能源科学，2007，25(2)969810王同文，谢民，孙月琴基于专家系统的继电保护故障信息综合分析技术J电力系统保护与控制2013。41(12)：13I一1351lNadheer AShalash,Abu Zaharin AhmadNew Reliability Index for Power System Protection based on Multi-agent Technique2013 3rd International Conference on Electrical Power and Energy Conversion System,Istanbul,Turkey,201312廖洪根电力系统广域保护通信系统的研究D西南交通大学硕士论文，200813钱众林企业无人值班110kV变电所设计J有色金属加工2005，34(1)：495114Jerome Yen,Yonghe Yah,Javier Contreras,et aiMulti-agent approach to theplanning of power transmission expamiort Decision Support Systems，2000，28(3)：27929015Ding Wei,Benteng He，Huifang Wang Mengxho Chen,Xu WeiOverview ofwidearea relaying protectionsystemJPower System Protection andConnoL2012，40(1)：14515516Juhwan Jung Chen-Ching LiuMulti-agent technology for vulnerability assessment and controlJPower Engineering Society Summer Meeting,2001，2(SUMMER)：1 287-1 292171L Giovanini，DVCoury,KMHopkinson,et aL A Primary and Backup Cooperative Protection System Based On Wide Area AgentsJIEEE Transactions onPower Delivery2006，21(3)：1222123018张晓庆，尚同娟变电站安全自动装置的配置J电源技术应用2013，06：8519崔艳，杜景远各自投装置在电网中的应用分析J继电器2005，33(22)：767820吴金珠满足多种运方的10kV备自投策略研究J华南理工大学硕士论文，2012 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 本文主要研究的问题（1） 多代理技术的过电流保护优化原理及仿真设计；（2） 备用电源自动投入装置必要性及工作流程分析；（3） 微机型多代理机制过电流保护设计及微机型自适应备用电源自动投入系统设计；（4） 人机交互系统变量通道传送设置及监控界面设计。2.本课题拟采用的研究途径2.1 分析多代理机制继电保护系统的结构和特点，以及配电网络继电保护模型及工作流程，然后在MATLAB仿真环境中构建一个多级保护模型，分别对传统的电力系统过电流保护和基于多代理技术的过电流保护方案进行仿真，并阐释过电流保护策略的优化升级的核心。2.2 进行备用电源自动投入装置必要性及工作流程分析，以及运行的逻辑分析。2.3 进行微机型多代理机制继电保护设计： 1微机型多代理机制过电流保护对象及系统配置，2基于串行及现场总线方式的通信网络性能比较,3基于CAN总线的工程通信网络可行性分析，4微机型多代理机制过电流保护设计。2.4 备用电源自动投入相关要求及其在PLC中的实现以及微机型母联/线路备自投设计。2.5人机交互系统变量通道传送设置及监控界面设计。