一种含分布式电源的配电网过电流保护方法及定值优化方
法、优化系统
技术领域
背景技术
[0002] 为了节约资源，保护环境，大量分布式电源(Distributed Generation,DG)接入配电网，DG在为人们提供便利的同时，也带来一些问题，如DG出
力的
波动性将造成配电网原有故障
水平发生变化，导致继电器原有整定值不再适用，因此需要设置新的整定值。反时限过电流保护在一定程度上具有三段式电流保护的功能，并且其动作时间随
短路电流的增大而缩短，具有一定的自适应性，因此得到越来越广泛的应用，但是反时限过电流继电器的定值优化问题比三段式电流保护困难得多。
[0003] 目前对于此问题有两种解决方法，第一种是基于图论的思想，第二种是基于智能优化
算法的思想。对于第一种方法，是将复杂网络解环，通过简化网络结构从而确定各继电器之间的配合关系，然后再对其定值进行整定。但随着网络规模不断扩大以及DG并网，当采用基于图论思想的方法时，网络的最小断点集不容易求取，运算效率很低，因此当网络结构越复杂时，基于图论思想的方法不再适用。对于第二种方法，是将此问题转化为数学问题求解，通过建立数学模型然后采用某种智能
优化算法，对其定值进行优化。采用此方法不必将复杂环网解环，只需建立该问题的数学模型，采用合适的智能优化算法便可以解决继电器的定值设置问题，因此第二种方法应用更广泛。
[0004] 但在目前的研究中也存在一些问题，大部分研究在建立目标函数时，都只是将反时限继电器的启动电流固定，从而只针对时间整定系数进行优化，导致数学模型与实际系统的运行情况不符，因为DG的接入必然会引起
故障电流水平的改变，如果将启动电流固定，只对时间整定系数优化，则在含分布式电源的配电网中出现故障时，反时限过电流继电器不能准确动作跳闸。在建立约束条件时，很多研究忽略了反时限过电流继电器的最小动作时间，认为反时限过电流继电器可以瞬间
切除故障，实际中各反时限过电流继电器都有最小动作时间，在其出厂前已经设置好。在选择智能优化算法时，选择范围很广，如
遗传算法、蚁群算法、模拟
植物生长算法、差分
进化算法等以及它们的改进算法，所列举算法都可以解决反时限过电流继电器定值优化问题，但以上算法的程序编写相对复杂，不易实现。而粒子群算法参数设置少，程序简单易于编程，因此是应用最广泛的，但由于粒子群算法容易陷入局部最优解，因此还需要做出相应的改进，从而跳出局部最优解。
[0005] 在
硬件系统中，
单片机目前没有指数计算功能，而反时限过电流继电器的动作特性中，存在指数形式的计算公式，因此硬件系统只设置单片机不能满足含分布式电源的配电网反时限过电流继电器的定值优化。
发明内容
[0006] 针对上述背景技术中提到的问题，本发明提出了一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法及系统，旨在对含分布式电源的配电网中的反时限过电流保护的时间整定系数(Time Dial Setting,TDS)和启动电流(Iop)进行优化，使总体故障持续时间最短。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供了技术方案：一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：
[0008] 步骤E1：获取在线路中存在故障时流过各常规反时限继电器的故障电流值If；
[0009] 步骤E2:根据获取的故障电流If建立对含分布式电源的配电网保护定值优化的目标函数：
[0010]
[0011] 式(1)中，Wl表示线路l发生故障时的概率；Tal表示常规反时限继电器a在线路l处发生故障时的故障持续时间，常规反时限继电器动作特性可用式(2)表示；
[0012]
[0013] 式(2)中，TDSa表示反时限继电器Ra的时间整定系数；Ifa表示流过反时限继电器Ra的故障电流；Iopa表示反时限继电器Ra的启动电流；目标函数还可以用下式表示：
[0014]
[0015] 其中，目标函数包括以下4个约束条件：
[0016] a)反时限过电流继电器的最小动作时间：
[0017] Tal≥tmin (4)
[0018] 式(4)中，tmin为继电器的最小动作时间；
[0019] b)反时限过电流继电器的时间整定系数：
[0020] TDSamin≤TDSa≤TDSamax (5)
[0021] TDSamax、TDSamin分别为反时限继电器Ra的时间整定系数的上、下限；
[0022] c)继电保护的选择性要求为：
[0023] Tj,l-Ta,l≥△T (6)
[0024] 其中，Tj,l为反时限继电器Ra配置的后备保护Rj的动作时间，Ta,l为反时限继电器Ra作为主保护的动作时间，△T为主保护与后备保护的动作时间级差；
[0025] d)继电保护的灵敏性和可靠性要求：
[0026] ILoadmax≤Iopa≤Ikmin (7)
[0027] 其中，ILoadmax表示系统在正常运行情况下流过反时限继电器Ra的最大负荷电流，Ikmin为线路故障时流过反时限继电器Ra的最小短路电流；
[0028] 步骤E3：基于目标函数中需要整定的量有时间整定系数和启动电流，采用基于人群搜索改进的粒子群算法进行粒子寻优；进行初始化，包括粒子数目N，自变量的个数a，最大
迭代次数M，子种群小组组数b；因此将N个粒子平均分成两组，分别用来优化时间整定系数和启动电流，并且再将每组平均分成b份，平均每份包含 个粒子；初始化代表时间整定系数与启动电流粒子的速度和
位置，可以基于以下公式表示时间整定系数粒子的初始化速度和启动电流粒子的初始化速度：
[0029] V111＝[v111,v112,…,v11a]
[0030] V222＝[v211,v212,…,v211a]
[0031] 可以基于以下公式表示时间整定系数粒子的初始化速度和启动电流粒子的初始化位置：
[0032] X111＝[x111,x112,…,x11a]
[0033] X211＝[x211,x212,…,x21a]
[0034] 同时，其他初始化参数包括：惯性权重ω1、ω2，学习因子c1、c2、c3、c4、c5、c6，介于(0,1)之间的随机数rand1、rand2、rand3、rand4、rand5、rand6；
[0035] 步骤E4：进行迭代计算，对粒子的适应度进行评价，可以基于下式进行适应度值的计算：
[0036]
[0037] 对每个粒子的适应度值与其经历过的个体极值 比较，如果当前各粒子的适应度值优于个体极值 则将其作为当前的个体极值 否则，不需重新设置
[0038] 对每个粒子的适应度值与其经历过的本地极值 比较，如果当前各粒子的适应度值优于本地极值 则将其作为当前的本地极值 否则，不需重新设置
[0039] 对每个粒子的适应度值与其经历过的全局极值 比较，如果当前各粒子的适应度值优于全局极值 则将其作为当前的全局极值 否则，不需重新设置
[0040] 其中，本地极值 是指b个分组中，每个小组中的最优解；个体极值 与全局极值 含义与标准粒子群算法中的含义相同；
[0041] 步骤E5：根据更新公式对代表时间整定系数与启动电流的粒子速度与位置进行更新，其中代表时间整定系数与启动电流的粒子速度更新公式可分别基于下式进行求解：
[0042]
[0043]
[0044] 其中，ω1、ω2为惯性权重，c1、c2、c3、c4、c5、c6为学习因子， 为个体极值、为本地极值，和 为全局极值，rand1、rand2、rand3、rand4、rand5、rand6为介于(0,1)之间的随机数； 是粒子当前的速度， 是粒子更新后的速
度；
[0045] 代表时间整定系数与启动电流的粒子位置更新公式可分别基于下式进行求解：
[0046]
[0047]
[0048] 其中， 是当前粒子的位置, 是更新后粒子的位置；
[0049] 步骤E6：进行判断，如果迭代次数达到最大迭代次数则停止迭代，输出代表时间整定系数与启动电流的粒子的最优解，否则返回步骤E4；
[0050] 步骤E7：经过循环计算，最终得到代表时间整定系数与启动电流粒子的最优解，其最优解的表达式可分别用下式表示：
[0051] Z1best＝[z1best1,z1best2,…,z1besta]
[0052] Z2best＝[z2best1,z2best2,…,z2besta]
[0053] 根据优化得到的代表时间整定系数与启动电流粒子的最优解对反时限过电流继电器的间整定系数与启动电流进行更新。
[0054] 还提供了技术方案一种含分布式电源的配电网过电流保护方法，其特征在于，对含分布式电源的配电网进行全面检查，然后利用上述所述的一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法对故障线路中的反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流进行优化，将线路故障以最短时间切除。
[0055] 还提供了技术方案一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化系统，其特征在于，其包括以下部分：
[0056] C1、
数据采集系统，与含分布式电源的配电网连接，从含分布式电源的配电网中采集模拟
信号，并转变为所需要的
数字信号，即含分布式电源的配电网系统中流过每条线路中各反时限过电流继电器的电流值；
[0057] C2、
数据处理单元，与数据采集系统连接，对数据采集系统输出的数字信号进行故障判断处理；在存在故障时，利用上述所述的一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法对故障线路中的反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流进行优化，并更新存储反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流，在不存在故障时，继续进行故障判断处理；
[0058] C3、
开关量输入/输出系统，与数据处理单元连接，用来完成保护的出口跳闸、人机对话等功能；
[0059] C4、通信
接口，可实现多机通信或联网；
[0060] C5、电源，为CPU和继电器等提供电源。
[0061] 进一步的技术方案在于：
[0062] 所述数据采集系统包括采集
模拟信号的低通
滤波器以及将
低通滤波器采集的模拟信号转化为离散
数字量的
模数转换器；
[0063] 所述数据处理单元包括数字
信号处理器和显示板上的单片机；所述
数字信号处理器通过对数据采集系统中模数转换器的控制，完成模拟信号与数字量的转换，然后完成预定算法的运算；同时，在数据计算结果满足出口跳闸条件的情况下，控制开关量输入/输出系统中开关量的输出，以实现对外部回路的实时控制；所述数字信号处理器和显示板上的单片机通过异步串行口SCI进行通信；所述单片机将数字信号处理器传输过来的
采样值和录波信息显示在显示屏上，而且向数字信号处理器传输保护定值；同时负责响应
键盘对显示屏界面的操作；
[0064] 所述开关量输入/输出系统包括接受开关量的光
电隔离电路，与光电隔离电路连接可编程逻辑设计器件，以及与可编程逻辑设计器件、数据处理单元连接的出口电路。
[0065] 与
现有技术相比，本发明提供的含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法及系统具有以下有益的技术效果：
[0066] 1.本发明对含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法及系统的硬件系统进行设计，整套硬件系统最核心的部分是CPU，本发明的CPU将DSP与单片机融合为一部分，可保持单片机本身适用于控制系统的要求，而且克服了单片机无法进行指数运算的缺点，使得数据处理性能得到提高；
[0067] 2.本发明对含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法及系统的
软件部分进行了主程序编写，在建立数学模型时，对数学模型进行了完善，约束条件不仅包括继电器自身固有特性，也包括继电保护的选择性、灵敏性、可靠性要求，所建立的目标函数在满足以上约束条件的前提下，总体故障持续时间最短，优化后的反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流满足继电保护选择性、灵敏性、可靠性和速动性的要求；
[0068] 3.本发明主程序中所提基于人群搜索改进的粒子群算法，对粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)进行了改进，将粒子群算法和人群搜索算法结合，由于人群搜索算法在进行粒子速度更新时比粒子群算法多考虑“本地极值”，因此改进后的算法增加了粒子的遍历性，有利于跳出局部最优解，同时改进后的优化算法继承了粒子群算法的程序简单、参数设置少、易于实现等优点；
[0069] 综上所述，本发明所设计的含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法及系统的硬件系统中采用DSP与单片机结合的CPU，提高了系统数据处理性能，本发明所建立的数学模型比较完善，本发明所提优化算法简单易于实现，并且可以避免早熟现象的发生，有利于获得反时限过电流继电器时间整定系数与启动电流的最优解。因此本发明可以确保分布式电源接入后，配电网中反时限过电流继电器在满足继电保护的选择性、灵敏性、可靠性的前提下，以最短时间切除故障。
附图说明
[0070] 图1是本发明含分布式电源的配电网定值优化方法及系统中的逻辑
框图；
[0071] 图2是本发明含分布式电源的配电网定值优化方法及系统中的硬件结构示意图；
[0072] 图3是本发明含分布式电源的配电网定值优化方法及系统中的具体实例的
流程图；
[0073] 图4是含分布式电源的配电网定值优化方法及系统中所提基于人群搜索的改进粒子群算法程序流程图；
[0074] 图5是本发明含分布式电源的配电网定值优化方法及系统中所采用的含分布式电源的配电网结构示意图；
具体实施方式
[0075] 下面结合附图，对本发明作进一步的解释说明。应当强调的是，所述是对本发明的详细说明而不是对其应用范围的限制。
[0076] 本发明公开了一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法，如图1、3所示，其包括以下步骤：
[0077] 步骤E1：获取在线路中存在故障时流过各常规反时限继电器的故障电流值If；
[0078] 步骤E2:根据获取的故障电流If建立对含分布式电源的配电网保护定值优化的目标函数：
[0079]
[0080] 式(1)中，Wl表示线路l发生故障时的概率；Tal表示常规反时限继电器a在线路l处发生故障时的故障持续时间，常规反时限继电器动作特性可用式(2)表示；
[0081]
[0082] 式(2)中，TDSa表示反时限继电器Ra的时间整定系数；Ifa表示流过反时限继电器Ra的故障电流；Iopa表示反时限继电器Ra的启动电流；目标函数还可以用下式表示：
[0083]
[0084] 其中，目标函数包括以下4个约束条件：
[0085] a)反时限过电流继电器的最小动作时间：
[0086] Tal≥tmin (4)
[0087] 式(4)中，tmin为继电器的最小动作时间；
[0088] b)反时限过电流继电器的时间整定系数：
[0089] TDSamin≤TDSa≤TDSamax (5)
[0090] TDSamax、TDSamin分别为反时限继电器Ra的时间整定系数的上、下限；
[0091] c)继电保护的选择性要求为：
[0092] Tj,l-Ta,l≥△T (6)
[0093] 其中，Tj,l为反时限继电器Ra配置的后备保护Rj的动作时间，Ta,l为反时限继电器Ra作为主保护的动作时间，△T为主保护与后备保护的动作时间级差；
[0094] d)继电保护的灵敏性和可靠性要求：
[0095] ILoadmax≤Iopa≤Ikmin (7)
[0096] 其中，ILoadmax表示系统在正常运行情况下流过反时限继电器Ra的最大负荷电流，Ikmin为线路故障时流过反时限继电器Ra的最小短路电流；
[0097] 步骤E3：基于目标函数中需要整定的量有时间整定系数和启动电流，采用基于人群搜索改进的粒子群算法进行粒子寻优；进行初始化，包括粒子数目N，自变量的个数a，最大迭代次数M，子种群小组组数b；因此将N个粒子平均分成两组，分别用来优化时间整定系数和启动电流，并且再将每组平均分成b份，平均每份包含 个粒子；初始化代表时间整定系数与启动电流粒子的速度和位置，可以基于以下公式表示时间整定系数粒子的初始化速度和启动电流粒子的初始化速度：
[0098] V111＝[v111,v112,…,v11a]
[0099] V222＝[v211,v212,…,v211a]
[0100] 可以基于以下公式表示时间整定系数粒子的初始化速度和启动电流粒子的初始化位置：
[0101] X111＝[x111,x112,…,x11a]
[0102] X211＝[x211,x212,…,x21a]
[0103] 同时，其他初始化参数包括：惯性权重ω1、ω2，学习因子c1、c2、c3、c4、c5、c6，介于(0,1)之间的随机数rand1、rand2、rand3、rand4、rand5、rand6；
[0104] 步骤E4：如图4所示，进行迭代计算，对粒子的适应度进行评价，可以基于下式进行适应度值的计算：
[0105]
[0106] 对每个粒子的适应度值与其经历过的个体极值 比较，如果当前各粒子的适应度值优于个体极值 则将其作为当前的个体极值 否则，不需重新设置
[0107] 对每个粒子的适应度值与其经历过的本地极值 比较，如果当前各粒子的适应度值优于本地极值 则将其作为当前的本地极值 否则，不需重新设置
[0108] 对每个粒子的适应度值与其经历过的全局极值 比较，如果当前各粒子的适应度值优于全局极值 则将其作为当前的全局极值 否则，不需重新设置
[0109] 其中，本地极值 是指b个分组中，每个小组中的最优解；个体极值 与全局极值 含义与标准粒子群算法中的含义相同；
[0110] 步骤E5：根据更新公式对代表时间整定系数与启动电流的粒子速度与位置进行更新，其中代表时间整定系数与启动电流的粒子速度更新公式可分别基于下式进行求解：
[0111]
[0112]
[0113] 其中，ω1、ω2为惯性权重，c1、c2、c3、c4、c5、c6为学习因子， 为个体极值、为本地极值，和 为全局极值，rand1、rand2、rand3、rand4、rand5、rand6为介于(0,1)之间的随机数； 是粒子当前的速度， 是粒子更新后的速
度；
[0114] 代表时间整定系数与启动电流的粒子位置更新公式可分别基于下式进行求解：
[0115]
[0116]
[0117] 其中， 是当前粒子的位置, 是更新后粒子的位置；
[0118] 步骤E6：进行判断，如果迭代次数达到最大迭代次数则停止迭代，输出代表时间整定系数与启动电流的粒子的最优解，否则返回步骤E4；
[0119] 步骤E7：经过循环计算，最终得到代表时间整定系数与启动电流粒子的最优解，其最优解的表达式可分别用下式表示：
[0120] Z1best＝[z1best1,z1best2,…,z1besta]
[0121] Z2best＝[z2best1,z2best2,…,z2besta]
[0122] 根据优化得到的代表时间整定系数与启动电流粒子的最优解对反时限过电流继电器的间整定系数与启动电流进行更新。
[0123] 本发明还公开了一种含分布式电源的配电网过电流保护方法，其对含分布式电源的配电网进行全面检查，然后利用上述所述的一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法对故障线路中的反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流进行优化，在短时间内将线路故障予以切除。
[0124] 如图2所示，本发明还公开了一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化系统，其包括以下部分：
[0125] C1、数据采集系统，与含分布式电源的配电网连接，从含分布式电源的配电网中采集模拟信号，并转变为所需要的数字信号，即含分布式电源的配电网系统中流过每条线路中各反时限过电流继电器的电流值；
[0126] C2、数据处理单元，与数据采集系统连接，对数据采集系统输出的数字信号进行故障判断处理；当存在故障时，利用上述所述的一种含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法对故障线路中的反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流进行优化，并更新存储反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流，在不存在故障时，继续进行故障判断处理；
[0127] C3、开关量输入/输出系统，与数据处理单元连接，用来完成保护的出口跳闸、人机对话等功能；
[0128] C4、
通信接口，可实现多机通信或联网；
[0129] C5、电源，为CPU和继电器等提供电源。
[0130] 图2为本发明的硬件结构示意图，其中：
[0131] 所述数据采集系统中低通滤波器主要由
电阻元件、电容元件以及
运算放大器构成，电阻与电容回路对信号有衰减的作用，调整电阻元件与电容元件的数值就可以改变低通滤波器的截止
频率。低通滤波器可以使有用频率信号通过，同时抑制无用频率信号的电路。对微机保护装置来说，在故障初瞬间，
电压、电流信号中可能含有相当高的频率分量，为防止频率
混叠，采样率fs不得不取值很高，从而对硬件速度提出过高的要求。在这种情况下，在采样前用一个模拟式低通滤波器将高频分量滤掉，这样就可以降低采样率fs，从而降低对硬件的要求。
[0132] 所述数据采集系统中的模数转换(A/D)器用来将检测到的随时间连续变化的模拟量转
化成离散数字量，再输入到
微处理器中进行处理。采用逐次逼近式A/D转换器原理。其工作原理为：将一待转换的模拟
输入信号Uin与一个预测的输入模拟信号Ui相比较，根据预测信号大于还是小于输入信号来决定增大还是减小该预测信号值，使其向模拟输入信号逼近。预测信号由D/A转换器的输出获得。其预测值的取值方法：使二进制计数器中(输出
锁存器)的每一位从最高位起依次置1，尚未置位的较低各位为0，每置一位时都要进行测试和比较；若模拟信号Uin小于预测信号Ui，则比较器输出为零，同时使输出锁存器该位清零；若模拟输入信号Uin大于等于预测信号Ui，比较器输出为1，并使输出锁存器该位保持为1；无论哪种情况，均应继续比较下一位直到最末尾为止，此时D/A转换器的数字输入即为对应模拟输入信号的数字量。
[0133] 所述数据采集系统中的CPU部分主要功能如下：以DSP为核心，通过对模数转换芯片的控制，实现模拟量转换成数字量的功能，然后完成预定的保护算法的运算。同时，在数据计算结果满足出口跳闸条件的情况下，控制开关量的输出，以实现对外部回路的实时控制。主控芯片DSP和显示板上的单片机是通过异步串行口SCI进行通信的。单片机用作管理CPU，主要负责将DSP传输过来的采样值和录波信息显示在
液晶上，而且向DSP传输保护定值；同时负责响应键盘对液
晶界面的操作。
[0134] 所述数据采集系统中的可编程逻辑设计器件(CPLD)有五个主要部分：逻辑阵列
块、宏单元、扩展乘积项、可编程连线阵列和I/O控制块。
[0135] (1)逻辑阵列块(LAB)。一个逻辑阵列块由16个宏单元的阵列组成，多个LAB通过可编程阵列和全局总线连接在一起。全局总线从所有的专用输入、I/O引脚和宏单元馈入信号。
[0136] (2)宏单元。宏单元由3个功能块组成：逻辑阵列、乘积项选择矩阵和可编程寄存器。各部分可以被独自配置为时序逻辑和组合逻辑工作方式。其中逻辑阵列实现组合逻辑，可以为每个宏单元提供5个乘积项。乘积项选择矩阵分配这些乘积项作为到“或
门”和“异或门”的主要逻辑输入，以实现组合逻辑函数，也可以把这些乘积项作为宏单元中寄存器的辅助输入：如清零、置位、时钟和时钟使能控制。
[0137] (3)扩展乘积项。每个宏单元的一个乘积项可以反相回送到逻辑阵列。这个“可共享”的乘积项能够连到同一个LAB中的任何其它乘积项上。尽管大多数逻辑函数能够用每个宏单元中的5个乘积项实现。
[0138] (4)可编程连线阵列(PIA)。通过可编程连线阵列可将各LAB相互连接构成所需的逻辑。
[0139] (5)I/O控制块。I/O控制块允许每个I/O引脚单独地配置成输入/输出和双向工作方式。所有I/O引脚都有一个三态
缓冲器，它能由全局输出使能信号中的一个控制，或者把使能端直接连接到地(GND)或电源(VCC)上。
[0140] 所述数据采集系统中的光电隔离电路是由光电
耦合器件来完成的。其作用是在电隔离的情况下,以光为媒介传送信号，对输入和输出电路可以进行隔离。由于光电耦合器的隔离作用，使夹杂在输入开关量信号中的各种干扰脉冲都被挡在耦合器的输入端一侧，具有较高的电气隔离和抗干扰能力。光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，干扰源的阻抗较大。根据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，馈送到光电耦合器输入端的噪声电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的
能量而不能使
二极管发光，从而被抑制掉。光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地；光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪器仪表。因为光耦合器件的输入回路和输出回路可以承受几千伏的高压。
[0141] 微机保护所采集的信息通常可分为模拟量和开关量。无论何种类型的信息，在微机系统内部都是以二进制的形式存放在
存储器中。
断路器和
隔离开关、继电器的接点、按钮等都具有分、合两种工作状态，用0、1表示。所以对它们的工作状态的输入和控制命令的输出都可以表示为数字量的输入和输出。开关量输入回路是为了读入外部接点的状态，包括断路器和隔离开关的辅助接点或跳合闸位置继电器接点、外部对装置的闭锁接点、气体继电器接点、压力继电器接点，还包括装置上连接片位置等。开关量输入的触点有两类：(1)装在保护装置面板上的触点。此类触点主要指用于人机对话的键盘以及部分切换装置工作方式用的转换开关，可直接接至微机的并行接口。(2)从装置外部经过
端子排引入装置的触点。使用光电耦合器件实现电气隔离。当外部继电器触点闭合时，电流经限流电阻流过
发光二极管使其发光，光敏晶体受光照射而导通，其输出端呈现低电平“0”。
[0142] 对断路器、隔离开关的分、合闸控制和对主
变压器分接开关位置的调节命令，以及告警等都是通过开关量输出接口电路去驱动继电器，再由继电器的辅助触点接通跳、合闸回路或主变压器分接开关控制回路实现。开关量输出主要包括保护的跳闸出口信号以及反应保护工作情况的本地和中央信号。其采用并行接口的输出口来控制接点继电器。
[0143]
打印机作为微机保护装置的输出设备，在调试状态下输入相应的键盘命令，微机保护装置可将执行结果通过打印机打印出来，以了解装置是否正常。在运行状态下，系统发生故障后，可将有关故障信息、保护动作行为及采样报告打印出来，为事故分析提供依据。
[0144] 在含分布式电源的配电网发生故障时，从数据采集系统得到的模拟信号，经A/D模块转变为含分布式电源的配电网中线路的故障电流If，然后，建立含分布式电源的配电网定值优化方法的数学模型，包括目标函数与约束条件，采用基于人群搜索的改进粒子群算法对分别代表反时限过电流继电器时间整定系数与启动电流的粒子进行寻优，获取使目标函数最小的代表时间整定系数与启动电流粒子的最优解，将反时限过电流继电器原有的时间整定系数与启动电流进行更新。更新完成后，反时限过电流继电器将在满足约束条件的前提下以最短时间切除故障。
[0145] 经过优化，可以确定更符合当前运行状态的反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流，解决了由于分布式电源加入造成保护不能准确动作的问题，确保继电保护满足选择性、灵敏性、可靠性和速动性的要求，提高了含分布式电源的配电网的安全性。
[0147] 利用如图3所示的方法对图5所述示例进行模拟，其中，分别运用标准的粒子群算法与本发明所提优化算法对实例中的定值进行优化，其优化结果如表1所示：
[0148] 表1 优化结果对比
[0149]
[0150] 由表1的优化结果可以看出，本发明所采用的含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法及系统，对含分布式电源的配电网中的所有反时限过电流继电器的时间整定系数与启动电流进行了优化，与采用粒子群算法相比较，采用本发明所提的基于人群搜索的改进粒子群算法故障持续时间更短，故障持续时间缩短了18.11％，值得推广应用。
[0151] 本发明针对含分布式电源的配电网过电流保护定值进行优化，所采用的硬件系统中数据处理单元中采用DSP与单片机结合的CPU，具有更高的数据处理性能。本发明针对含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法，在进行数学模型建立时，将反时限过电流继电器总体动作时间最短设为目标函数，约束条件包含反时限过电流继电器固有属性以及继电保护的可靠性、选择性、灵敏性要求，所建立的数学模型比较完善。本发明针对含分布式电源的配电网过电流保护定值优化方法，所提基于人群搜索改进的
粒子群优化算法，引入人群搜索算法中的“本地极值”，与个体极值、全局极值共同作为粒子运动过程中的参考，增加了粒子的遍历性，提高了收敛
精度。用人群搜索算法的优点来抵消粒子群算法存在的
缺陷，克服了粒子群算法容易陷入局部最优解的缺点，提高了收敛速度与精度。
[0152] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的适用范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的适用范围应该以
权利要求的保护范围为准。
