多代理技术在电网调度管理系统中的应用

摘要： 多代理技术（multi-agent technology）是计算机技术、网络技术和分布式人工智能相结合的产物，在解决复杂的分布式及开放式系统问题方面有很多优点。针对电力系统的特征，提出基于多Agent技术的电网调度管理系统的体系结构，分析各个相关的子Agent的协作关系，为提高电网智能化管理水平提供一条思路。

关键词： 多代理技术；电网调度；电网智能化管理

中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0710117－01

0 引言

Agent技术来源于分布式人工智能DAI领域，也有人将其翻为智能主体或智能体。在分布计算领域，人们通常把在分布式系统中持续自主发挥作用的、具有自主性、交互性、反应性、主动性的计算实体称为Agent。由于多Agent系统以上的特点，使多Agent技术不仅在计算机技术领域得到深入的研究与应用，在电力系统中也具有十分重要的理论意义和应用价值。

电力系统包括有大量不同特性的设备、仪器及控制系统，并且结构是分散的，而由于目前电能不能大规模储存，生产与消费同时进行，因此负荷随时在变化，导致电力系统中的数据、控制甚至运行维护人员的行为都呈分布状态，在一定程度上是一个不可观测、不确定的、连续动态变化的开放式环境。对电力系统进行完全集中式的分析及控制可能遇到信息不全、通信瓶颈或计算速度等问题。此外，不同厂商生产的软硬件设备经常是基于不同标准的，使得新技术要想在电力系统中得到广泛应用，必须充分考虑原有系统的兼容问题，对系统的升级改造不利。

多Agent系统理论解决电力系统面临的上述问题，可以克服原先多个系统之间各成体系、相互之间信息交互不足等造成的效率不高、整体决策依据出现偏差，甚至决策错误等诸多问题，是当前的研究热点。

1 多Agent技术概述

如图1所示，单个Agent一般由以下几个功能模块构成：

1）通信模块：实现与其他Agent或设备之间的交互。

2）事件处理模块：是Agent的行为控制中心，涉及感知、适配和处理分发等多个环节。

3）规则库：存储Agent进行行为决策时所需的必要知识，即Agent处理相关事件的方法，是Agent行为控制的基础。

4）数据模块：记录了Agent自身能力及其所处环境的信息以及状态和作业进展情况，其内部状态随Agent的运行可能会发生变化。

5）学习模块：通过行为的执行和反馈情况，逐步丰富和完善知识积累，不断提高Agent的自身性能以适应新的环境。

从以上结构可看出，Agent具有属于其自身的计算资源和行为控制机制，能够根据其内部状态和感知到的环境信息，对相关事件作出适时反应，决定和控制自身的行为，而不需外界操纵；Agent能够与其他Agent实现灵活多样的交互，能够有效地与其他Agent协同工作；Agent能够遵循规则采取主动行动，表现出面向目标的行为；Agent可以根据过去的经验逐步完成知识积累，并且可以修改其行为以适应新的环境[1]。

2 智能电网的特点及技术需求

21世纪的电力工业面临巨大的挑战，根据能源资源和电力系统的发展趋势，为了满足社会发展的新需求，实现电网的升级换代，智能电网成为电力系统发展规划的核心内容。智能电网，建立在通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、通信技术、信息处理技术以及系统控制技术的应用，实现电网的安全、可靠、经济和高效的目标。

根据我国智能电网规划，以及欧美对智能电网的研究和实践，智能电网应该具备以下特征和性能：坚强、自愈、清洁、经济、交互、优质。

智能电网应具有稳固的网架结构、强大的电力输送能力、接纳多元化电源接入的能力，能够保障安全可靠的电力供应。自愈能力是实现电网安全可靠运行的主要保障。智能电网既能适应大电源的集中式接入，也能支持风电、太阳能等可再生能源的大规模有效接入；考虑大量分布式电源接入的影响，实现节能减排，在大范围内实现资源的优化配置。

在智能电网中，用户是电力系统不可分割的一部分，重视电力用户的需求，与用户进行沟通，为用户提供优化用电建议，对用户的供电进行远方监视和控制。同时需求侧响应将使用户在电能消费中具有更多的选择，减少或转移负荷高峰时的电力需求。

调度的智能化是智能电网的核心体现，为适应智能电网的需求，调度系统应该具备更为全面而准确的数据采集系统，能够自动跟踪电网状态的变化，对电力系统的各种运行状态进行分析，具有强大的智能安全预警功能，帮助调度人员了解和掌握电力系统的运行，提供针对电网当前状态的分析决策方案，在调度决策中注重系统安全与经济的协调，保证电网运行的安全稳定性，提高电网运行的经济性。

3 多Agent技术在智能电网调度管理系统中的应用

由于电力系统是一个开放式的具有强关联性的大系统，电网调度负责指挥和监控电网的生产和运行，随时处理电网发生的调度事件，是整个电网正常运转的枢纽和核心，需要多个部门的高效协同工作，因此仅有单一

的针对某一部分的调度辅助系统，会在调度管理上缺乏整体性。Agent对外界环境具有感知性，可相应调整自身的行为，而且相互之间具有良好的通信协作，所以多Agent系统的协作机制非常适合应用在各个活动对象的协作中。

基于多Agent技术的电力调度辅助系统，就是根据智能电网的技术要求将电力调度管理工作划分为多个不同的Agent，各个Agent之间是平等的，它们的所有行为都由自身做出决策，并且该调度辅助管理系统的体系结构包含一个管理服务机构，这种机构以一定的方式对所有Agent进行统一管理，参与解决Agent之间的任务划分和分配、共享资源的分配和管理、冲突的协调等，从而实现统一和智能化。

系统的体系结构如图2所示。

故障诊断智能体提供电网停电和故障信息。在正常运行情况下，根据电力系统的实时运行状态，对系统运行的安全性和经济性进行分析，对最有可能发生的故障或扰动进行可靠性和后果分析，然后把异常脆弱运行工况下的信息发送给协作控制智能体，通过有效的调节措施，提高系统运行的安全性和经济性；在紧急状况下，自动依据系统运行状况，诊断故障地点和类型等，制定紧急控制，并告知或帮助调度人员进行紧急控制策略等，防止事态的扩大；在电网发生故障时，故障分析软件依据故障信息，自动诊断故障设备，并给出故障恢复策略。协作控制智能体能够实施电网在正常和事故后的优化控制。

继电保护信息智能体完成与故障相关的保护和录波等二次装置动作信息的收集、监视、报表统计和分析功能。

调度日志智能体完成调度人员进行的监视、维护、处理异常等日常工作，并进行编写调度日志、操作票、事故报告等一系列工作。

在任何情况下，调度人员或电力专家均可以通过人机交互智能体与决策支持系统进行友好、协调的交互，以便于完成特定的任务或进行系统的维护管理等。

协作控制智能体依据所需要解决的实际问题，通过与其他相关的智能体之间的交互通信，使它们得知当前的决策问题。

4 结论

基于多Agent技术的电网调度管理系统结合了计算机技术、通信技术、人工智能技术和信息技术等，针对电力系统的复杂多变性，由计算机系统代替调度员，实时协调调用各个高级应用软件，生成系统运行的综合决策方案，大大提高了调度操作的速度和准确性，保证了电网运行的安全稳定性，提高了电网运行的经济性[6]。分布式人工智能应用于电力系统，使电力系统调度由分析型向智能型转变，是电力系统调度发展的新方向。

参考文献：

[1]陈艳霞、尹项根、张哲等，基于多Agent技术的继电保护系统，电力系统自动化，2002年6月：48-53.

[2]姚建国、赖业宁，智能电网的本质动因和技术需求，电力系统自动化，2010年1月：1-4.

[3]静恩波，智能电网发展技术综述，低压电器，2010年6月：14-18.