CN101447695A - 一种基于多代理的数字化变电站功能的管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于多代理的数字化变电站功能的管理方法，将多代理技术、IEC 61850标准和数字化变电站功能有机结合起来，其基本思想是对数字化变电站的功能加以规范，采用多代理技术对独立的功能进行管理，该功能所涉及的逻辑节点按不同变电站的具体需求分配到不同的代理中去；代理内部自治，代理之间通过IEC 61850标准规定的协议通信；采用SCL(变电站配置语言)对代理进行配置和管理。这种方法的优点是从变电站自动化系统的分析、设计、实施到维护全过程采用一致的概念和手段，解决了IEC 61850标准分散功能的统一管理问题，并且适用于电力系统的其他环节，从而能够建立整个系统的统一的信息和通信平台。
Description
技术领域
本发明属于电力系统自动化领域，特别涉及多代理(Multi—Agent)技术、IEC61850变电站通信网络和系统标准，以及数字化变电站技术，提供一种基于多代理的数字化变电站功能的管理方法。
背景技术
数字化变电站及其相关技术是近几年电力系统自动化领域的热点问题，是计算机技术和网络技术，以及电力系统需求发展的结果。IEC 61850标准、多功能IED(智能电子设备)和通信网络是其重点的研究内容。
IEC 61850标准是国际电工委员会TC57工作组在总结以往通信协议的基础上，为实现来自不同厂家的设备之间无缝通信而制定的。其核心内容包括以功能为基础的模型和通信，以及配置管理。其中，模型是面向对象的；通信是抽象的、不依赖具体网络和协议的；配置则采用SCL(变电站配置语言)进行管理。
代理(Agent)和多代理(Multi—agent)技术是分布式人工智能的一个分支，普遍接受的代理的定义是：“代表用户或其他程序以一定程度的独立或自主性完成一组操作的软件实体，同时在完成过程中，获得用户目标或愿望的知识及表示”，近些年这种技术在电力系统中的应用也越来越多的被讨论和实践，被认为是解决电力系统复杂问题的有效手段。
目前，对于基于IEC 61850标准的测控保护一体化IED和数字化变电站的研究和应用，主要是在原有设备或系统的基础上，针对IEC 61850标准进行的通信协议和模型映射方面的改造和实践，系统功能的组织和管理仍按原有方式进行，不能有效的组织和利用不同层次的功能，如从逻辑节点到IED，难以发挥功能自由分配、协调运作的优势。而对于代理/多代理技术，则多见于配电系统自动化和自变电站层以上的电力系统的高级功能的应用方面。
发明内容
本发明主要针对实时嵌入式系统平台，将IEC 61850标准、多代理技术和数字化变电站功能结合起来，提供一种以变电站相对独立功能为代理的最小单位的方法，解决IEC61850标准分散功能(逻辑节点)的统一管理问题，建立通用的通信和信息平台。
其基本思想是选取适宜粒度的数字化变电站功能创建代理。作为功能最小单位的逻辑节点，其粒度太细，所代表的功能往往不足以构成自治的代理；经常被用作代理的IED，显然粒度太粗。因此，以IEC 61850标准第五部分“功能通信要求和装置模型”为基础，对数字化变电站的功能加以规范，将功能按不同类别划分，给出应包含的逻辑节点，对每种功能，建立相应的代理，代理的构成如图1所示，由此构建的多代理系统，协同合作，完成数字化变电站的全部功能。
按照不同的功能，代理分为五类：管理、配置和维护、运行和控制、本地自动化、分布式自动化，这里不再详述。其中典型的是后三种，我们将其细分为如下代理：数据监测代理、遥控代理、故障记录代理、主保护代理、同期控制代理、无功控制代理、负荷控制代理等。
多代理是软件实体，是以多功能IED为载体的，即多功能IED为多代理系统提供了存在和运作的环境。一个数字化变电站自动化系统可包含多个多功能IED，每个IED中可以包含多个代理，各代理包含完成功能所需的逻辑节点。每个代理可自治运作完成本地的自动化功能，代理间相互作用，完成自动化系统的分布式功能。图2描述了基于多代理的数字化变电站功能配置示例。
不同IED内的代理间通过IEC 61850标准规定的协议通信，通常是采用GOOSE(通用面向对象变电站事件)，而同一IED内的代理间则可通过内部消息机制通信，这样既快速又节省资源。本发明的一种基于多代理的数字化变电站功能的管理方法具有以下特点：
①.这种方法是以IEC 61850标准(变电站通信网络和系统)为基础的，适用于其通信体系的任一层次，以实时嵌入式系统为实施平台；
②.以IEC 61850标准第五部分为基础，对数字化变电站的功能加以规范，构建信息和通信模型库；
③.为每种功能建立相应的代理，代理是智能的：具有自治性、反应性、社会能力和能动性；
④.逻辑节点按需求灵活分配于不同的代理中，代理之间通过IEC 61850标准规定的协议通信；
⑤.采用SCL(变电站配置语言)，并使用统一的工具对代理进行配置和管理；
由各种代理组成的多代理是软件系统，灵活分布于数字化变电站的各多功能IED(智能电子设备)中，代理之间相互合作，共同完成系统功能。
因此本发明提出了一种基于多代理的数字化变电站功能管理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)采用统一的工程化工具按不同智能电子设备IED的功能需求，选择或创建代理，并配置代理间的联系，生成与此相关的变电站配置语言SCL描述的功能配置文件，同时生成各智能电子设备IED的IEC 61850标准规定的标准配置文件；
(2)通过工程化工具将上述文件分别装到各智能电子设备IED中，智能电子设备IED解析所述功能配置文件和所述标准配置文件，动态构造标准模型库和功能库，建立各功能的代理；
(3)智能电子设备IED中的所述各个代理根据各自功能库的信息和各个代理的输入自治运行，自主采取行动，代理间通过IEC 61850标准规定的协议进行通信，完成本地功能和分布式功能。
这种方法是普遍适用的，采用多代理的方式，不仅能有效管理功能，还能提高软件的可复用性，降低IEC 61850标准实施的复杂度，降低数字化变电站自动化系统集成的难度。
本发明的优点是，从变电站自动化系统的分析、设计、实施到维护全过程采用一致的概念和手段；以IEC 61850标准为基础，适用于其通信体系的任一层次；并且适用于电力系统的其他环节，从而能够建立整个系统的统一的信息和通信平台。
附图说明
图1描述了通用代理的构成示意图，其中GOOSE为通用面向对象变电站事件，SV为采样值传输，ACSI抽象为通信服务接口；
图2描述了依据本发明的基于多代理的数字化变电站功能配置示例示意图，其中IED为智能电子设备；
图3描述了依据本发明的使用工程化工具进行功能管理的流程图，其中IED为智能电子设备。
具体实施方式
首先，根据数字化变电站功能需求，选择实时嵌入式系统平台，确定各IED分布和多代理分布，使用统一的工程化工具，进行预配置，如图3所示：
①.根据功能，选择或创建代理类型。若已有该类型代理，则直接选择；如果没有，则创建一个新的代理，这种情况下，配置文件能够包含该类型和相关逻辑节点等信息，但是对于将创建代理的IED来说，还需加入新的代码以提供对新类型的支持；
②.为代理关联逻辑节点实例，配置代理间的联系等其他属性；
③.生成IED的SCL描述的功能配置文件和标准配置文件。
其次，搭建网络通信环境，下装配置文件到IED，检验配置情况：
①.通过工程化工具将上述文件下装到IED，IED解析功能配置文件和标准配置文件，动态构造标准模型库和功能库，建立各功能的代理；
②.在解析过程中，进行各代理功能项的匹配情况检测，采取相应措施。必要时，对于支持IEC 61850 Client/Server模式的IED，可通过工程化工具提供的协议和模型测试软件，连接并检测。
最后，联调测试。对于本地功能，为IED加输入，以检测功能执行情况；对于分布式功能，还需联网检测代理的自主运行情况和代理间的协调配合情况。期间，采用协议分析工具对通信情况加以监测、记录。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (1)
1、一种基于多代理的数字化变电站功能管理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)采用统一的工程化工具按不同智能电子设备IED的功能需求，选择或创建代理，并配置代理间的联系，生成与此相关的变电站配置语言SCL描述的功能配置文件，同时生成各智能电子设备IED的IEC 61850标准规定的标准配置文件；
(2)通过工程化工具将上述文件分别装到各智能电子设备IED中，智能电子设备IED解析所述功能配置文件和所述标准配置文件，动态构造标准模型库和功能库，建立各功能的代理；
(3)智能电子设备IED中的所述各个代理根据各自功能库的信息和各个代理的输入自治运行，自主采取行动，代理间通过IEC 61850标准规定的协议进行通信，完成本地功能和分布式功能。
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