基于多智能体的舰船综合电力系统协同保护方法研究

The warship integrated power system has characteristic of high capacity, fluctuating working condition and complicated distribution network. The conventional protection method can not fulfill the developing requirement of integrated power system to procetion performance. It will very helpful and promising that the multi-agent system is applied into protection system, as we can take advantage of multi-agent system's good qualities of cooperativity, openness, flexibility and high efficiency of parallel operation to overcome the disadvantages of conventional protection method.. This project will take the warship integrated power system as subject investigated,and work on the key technologies of the proposed multi-agent based cooperative protection for warship integrated power system. Firstly the abstraction architectures of individual agents which compose the multi-agent system for intelligent protection, and then the of architecture of the system and the cooperative mechanism among these agents will be optimal designed. Then the cooperative protection strategy based on this multi-agent system as well as the evolutionary learning mechanism and communication of mechanism of the protection system will be studied in detail. Finally, a primary multi-agent based intelligent protection system will be built and tested on a closed-loop real time simulation testbed. The test rusults will be studied to improve the primary protection system.. The above research work can be taken as the foundation of basic theory and key technology for the application of multi-agent system into protection system for warship integrated power system.

舰船综合电力系统容量大，工况变化大，供配电网络复杂，传统的继电保护和故障恢复方法已不能适应其需求，而将多智能体系统应用于舰船综合电力系统继电保护中，可充分利用多智能体系统所具有的协作性、开放性和灵活性及并行求解效率高的特点，弥补传统方法的缺陷，具有广阔的应用前景。.本项目以舰船综合电力系统为研究对象，围绕基于多Agent系统的舰船综合电力系统协同保护方法关键技术展开研究，首先研究构成多Agent智能保护系统的个体Agent内部抽象模型，并优化设计该系统的组织体系结构与协作机制，在此基础上，研究基于多Agent系统的协同保护控制策略，保护系统进化学习机制以及多Agent系统的通信机制，最后建立多Agent智能保护原型系统，并基于闭环实时仿真平台进行算例验证，以进一步改进方法设计。.上述研究工作的开展可为多Agent技术在舰船综合电力系统继电保护中的应用提供基础理论和关键技术支撑。

现代大型舰船电力系统向着舰船综合电力系统方向发展，其容量更大，工况变化更大，供配电网络结构更加复杂，传统的继电保护方法难以满足其保护选择性和快速性的要求。本项目将多智能体系统应用于舰船电力系统继电保护方法中，将各类断路器设计为智能保护节点，利用相邻断路器Agent的相互通信实现保护选择性和快速性。主要研究工作和结论包括：. 1.分析了舰船电力系统主要元件的数学模型，重点研究了断路器脱扣器及开关电弧的数学模型，基于PSCAD/EMTDC建立了各型断路器仿真模型，并进行了短路实验验证，进而建立了舰船电力系统保护特性仿真研究平台，从而为研究舰船电力系统的故障及保护特性，验证继电保护方法提供了仿真基础。. 2.对交流系统短路电流变化率进行了详细的推导和分析，并在此基础上，提出了基于电流变化率的交流系统短路故障快速判断方法，并针对复杂舰船电力系统多电源的特点，首次提出了利用电流变化率极性及短路合闸角两个故障特性参数，对短路电流方向进行辨别的方法。相对于已有短路方向辨别方法，其最大的特点是：能够在短路故障初瞬阶段快速辨别短路故障方向，从而提高了短路故障的诊断速度。. 3.设计了断路器Agent的数据结构和功能，建立了舰船电力系统多Agent继电保护系统体系结构。在此基础上，应用基于电流变化率的短路故障判断和短路方向辨别方法，提出了各类断路器Agent的协同保护策略，设计了多Agent系统通信规则，并基于舰船电力系统仿真平台对协同保护策略进行了仿真验证。. 4.开展多Agent继电保护系统实验验证工作，基于CAN总线和单片机系统开发了多Agent继电保护系统原理样机，建立了短路故障实验系统，对原理样机进行了实验测试。测试结果表明：原理样机系统在2ms之内完成了故障检测，通信协同决策及断路器控制信号输出，实现了配电网络选择性保护要求。. 上述研究结论表明，本项目提出的基于多智能体系统的协同保护方法，可有效提高舰船电力系统继电保护的选择性和快速性，具有广阔的应用前景。