CN103336876A - 一种基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力系统仿真技术领域的仿真方法，具体涉及一种基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法，该方法将馈线段分为母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段，分别建立不同的Agent模型，同时确定Agent之间的信息交互规则、方式和信息包的内容格式，不同Agent进行初始化之后，设置各个Agent的计算结束规则，各个Agent通过接受信息包并进行计算，当满足规则后计算停止，最终得到配电网的潮流仿真计算结果。该方法配电网中各关键元件设备的物理原理的模拟，能够适用于结构复杂的配电系统，无需对配电网进行整体拓扑分析存储，并且可以轻松处理PV节点，在面向未来大规模复杂配电系统时，能够适应多个控制中心并行计算的需求，大幅度提高管理系统的潮流仿真分析能力。

Description

一种基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法

技术领域

本发明涉及电力系统仿真技术领域的仿真方法，具体涉及一种基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法。

背景技术

配电网处于电力系统的末端，直接与日常生活中的用电负荷和工业、农业、商业的用电设备相连，其供电质量和供电可靠性直接关系到用户的切身利益，对配电网采取有效的管理控制手段是实现配电网经济、可靠、优质运行的重要保证。潮流仿真计算是各种配电网分析决策系统的基础功能，随着配电网规模的不断增大和各种新型设备的接入，对传统的配电网潮流计算方法带来了极大的挑战。

目前，配电网中采用的潮流计算方法主要有以下几种：（1）前推回代法：对配电网支路进行分层编号，通过连续的两步迭代计算，即前推与回代，在推算过程中不断更新支路电流和节点电压，最终得到配电网的潮流分布。（2）Z_BUS高斯法：使用稀疏的节点导纳矩阵Y_BUS和等效的电力注入和求解网络方程。该方法的收敛性能依赖于网络中存在的电压节点，如果网络中只存在平衡节点时，那么收敛速度很快，当电压节点增多时，收敛速度减慢。（3）直接法：该方法基于回路方程，将各节点的负荷用恒阻抗表示，建立从馈线根节点到负荷点的回路，列出回路电流方程组，求出回路电流，反复迭代，求得节点电压和负荷功率。（4）改进牛顿法：该方法生成一个近似雅克比矩阵，在此基础上线性化潮流方程，在此基础上进行前推回代可求得系统状态变量的增量，对传统的牛顿法进行了简化。（5）快速解耦法：该方法密切结合高压电力系统的固有特点，对牛顿法进行了改进，该方法具有简单、快速、内存节省且收敛可靠地有点，是广泛应用于高压网在线处理计算的方法。该方法用于配电网可能迭代次数过多或不收敛。（6）网络化简法：该方法将网络的非线性元素用其他线性等值来替代，通过递归各级节点的驱动点线性等值来求解网络各节点的电压和电流。

现有的配电网潮流计算方法都是基于集中计算的思路，从配电网中收集负荷和设备的运行信息，采用整体建模的方法，在大规模模型的基础上进行潮流计算。当配电网网络结构比较简单、设备较少的情况下，采用传统的方法进行配电网潮流建模和计算可以达到要求。但当配电网规模不断扩大、新型设备大量接入的情况下，采用传统的配电网潮流计算方法不仅需要考虑对新型设备建模，还要考虑可能存在的弱环网情况，面临着建模困难、计算复杂、迭代次数多、收敛速度慢的问题，因此，提出新的面向复杂大系统的配电网潮流计算方法称为亟待解决的问题。

同时，面对复杂的配电网络，有学者提出使用分布/并行计算的方法来进行潮流计算，以提高配电网潮流计算的速度。目前采用的并行计算方法主要的思想是将配电网按照地理或者物理连接结构，分割成几个子网络，每个子网络之间通过一组边界量联系。子块内部实行并行化计算，而子块之间的协调通过专门的协调变量来计算。其子块内部计算本质仍然是求解一个非线性方程组，采取的思路仍然是整体建模的思想，使用的是全局控制的方法，数据是统一的，只是将大模型分解为多个小模型而已，一样面临着建模困难、计算复杂等传统潮流计算方法的问题，同时，分布/并行的潮流计算方法对计算顺序控制要求很高，适应性较差，不能提供分散控制、应急的能力。

20世纪80年代以来，随着计算机网络、计算机通信和并发程序设计技术的发展，分布式人工智能逐渐成为人工智能领域的一个研究热点。而智能体Agent、多Agent系统的研究已经形成分布式智能的研究热潮。Agent是一种具有知识、目标和能力，并能单独或在人的少许指导下进行推理决策的能动实体，是一种处于一定环境下包装的计算机系统。多Agent系统是由多个相互作用、相互联系的Agent构成的系统。多Agent系统中的成员仅拥有不完全的信息和问题求解能力，不存在全局控制，数据是分散式或分布的，计算过程是异步、并发或并行的。

随着分布式人工智能的发展，在配电网中设置多个智能体，将复杂配电网的控制进行分解，将复杂的统一控制分解为简单的多个分散控制，基于多Agent的配电网潮流仿真计算方法成为可能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目是提供一种基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法，建立配电网中关键元件：馈线段的潮流计算Agent模型，设置Agent之间的信息交互规则，通过智能体（Agent）之间的信息传递，调整自身状态，最终达到稳定，从而实现配电网的仿真计算。本方法基于Agent建模，更能从本质上反映原件的物理特性，能够处理复杂的配电网络，并能实现快速计算，且不要求计算顺序，当配电网发生改变后可实现自适应，为配电网潮流计算程序提供了分散控制、应急和并行处理的能力。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）将开环辐射状的配电网馈线段分为母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段，

（2）分别建立母线馈线段、负荷馈线段、终端馈线段和视窗的潮流计算智能体模型；

（3）确定潮流计算各智能体模型之间的信息通信规则和信息包的内容格式；

（4）对母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体进行初始化；

（5）对母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体进行潮流计算；

（6）设置母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体收敛规则；

（7）判断母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体信息包是否满足收敛规则；

（8）开环配电网潮流仿真计算结束。

其中，所述步骤（2）中，母线馈线段是指配电网中直接与10kV母线相连的馈线段，其一端电压恒定，其末端连接有负荷；

母线馈线段潮流计算智能体模型为：

其中：ZB_i表示母线馈线段i的阻抗，VB_i,1表示母线端电压，VB_i,2表示负荷端电压，LB_i表示负荷，IB_i表示母线馈线段i的电流，IBL_i表示负荷电流，i=1、2、3、……。

其中，所述步骤（2）中，负荷馈线段潮流计算智能体在配电网中位于母线馈线段潮流计算智能体和终端馈线段潮流计算智能体之间，其两端电压均不恒定，末端连接有负荷；

负荷馈线段潮流计算智能体模型为：

其中：ZL_j表示负荷馈线段j的阻抗，VL_j,1表示左端点电压，VL_j,2表示右端点电压，LL_j表示负荷，IL_j表示负荷馈线段j的电流，ILL_j表示负荷电流；j=1、2、3、……。

其中，所述步骤（2）中，终端馈线段潮流计算智能体在配电网中位于末端，其一端和负荷馈线段潮流计算智能体或母线馈线段潮流计算智能体相连，末端连接有负荷；

终端馈线段潮流计算智能体模型为：

其中：ZT_k表示终端馈线段k阻抗，VT_k,1表示左端点电压，VT_k,2表示右端点电压，LT_k表示负荷，IT_k表示终端馈线段k电流，ITL_k表示负荷电流；k=1、2、3、……。

其中，所述步骤（2）中，视窗智能体是指仿真系统中和用户交互的接口，是用户观察仿真结果的通道，各个智能体将信息包传递给视窗智能体，则通过视窗智能体观察母线馈线段潮流计算智能体、负荷馈线段潮流计算智能体和终端馈线段潮流计算智能体的计算过程和计算结果。

其中，所述步骤（3）中，各智能体模型之间的信息通信规则包括：各智能体与其所处环境中的智能体进行通信，即各智能体与其在物理上有联系的智能体进行通信，在拓扑上处于上游和下游的馈线段智能体；

智能体之间的信息传递采用一个信息包的方式，信息包包含以下内容：

{V₁,V₂,IL,ID}④；

其中：V₁是指左端电压，V₂是指右端电压，IL是指馈线段电流，ID为该馈线段在多智能体系统内的地址编号。

其中，所述步骤（4）中，初始化包括：

<1>母线馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

母线馈线段直接与母线进行连接，其母线端电压VB_i,1设置为母线电压，即VB_i,1＝V₀；其母线馈线段初始电流设置为：

其负荷端电压设置为：

VB_i,2＝VB_i,1-IB_i·ZB_i＝V₀-IB_i·ZB_i⑥；

<2>负荷馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

其左端电压VL_j,1设置为母线电压，即VL_j,1＝V₀；其馈线电流初始设置为：

其右端电压设置为：

VL_j,2＝VL_j,1-IL_j·ZL_j＝V₀-IL_j·ZL_j⑧；

<3>终端馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

其左端电压VT_k,1设置为母线电压，即VT_k,1＝V₀；其馈线电流初始设置为：

其右端电压设置为：

VT_k,2＝VT_k,1-IT_k·ZT_k＝V₀-IT_k·ZT_k⑩。

其中，所述步骤（5）中，对母线馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，包括下述步骤：

A、母线馈线段潮流计算智能体准备接受信息包；

B、接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的下游馈线段智能体所传递的信息包；

C、提取所接收信息包中的馈线段电流IL(1),IL(2),IL(3),……；

D、根据KCL定律，计算本身的馈线段电流：

IB_i=IB_i-IBL_i-IL(1)-IL(2)-IL(3)-……

E、计算母线馈线段负荷端电压：

VB_i,2＝VB_i,1-IB_i·ZB_i＝V₀-IB_i·ZB_i

F、计算母线馈线段负荷电流：

G、将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

H、重复步骤B到步骤G。

其中，所述步骤（5）中，对负荷馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，包括下述步骤：

a、负荷馈线段潮流计算智能体准备接收信息包；

b、接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的左端或右端的馈线段传递的信息包；

c、提取左端负荷馈线段潮流计算智能体信息包中的右端电压V₂，更新自身左端电压VL_j,1，即VL_j,1＝V₂；

d、提取所接收信息包中的馈线段电流IL(1),IL(2),IL(3),……，根据KCL定律，更新自身负荷馈线段电流IL_j=IL_j-ILL_j-IL(1)-IL(2)-IL(3)-……；

e、计算右端电压：

VL_j,2＝VL_j,1-IL_j·ZL_j＝VL_j,1-IL_j·ZL_j

f、计算负荷馈线段的负荷电流：

g、将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

h、重复步骤a到步骤g。

其中，所述步骤（5）中，对终端馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，包括下述步骤：

1）终端馈线段潮流计算智能体准备接受信息包；

2）接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的上游馈线段智能体所传递的信息包；

3）提取所接收信息包中的右端电压V₂，更新自身的左端电压，即VT_k,1＝V₂；

4）更新馈线段负荷端电压：

VT_k,2＝VT_k,1-IT_k·ZT_k

5）更新负荷电流：

6）将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

7）重复步骤2）到步骤6）。

其中，所述步骤（6）中，母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体信息包收敛规则包括输出信息包收敛规则和接收信息包收敛规则；

1>所述输出信息包收敛规则为：

每个智能体设置收敛系数ε，设置编号为i的智能体的停止计算系数为ε_i，发出的信息包为{V₁,V₂,IL,i}，更新后其发出的信息包为{V₁',V₂',IL',i}，若：

${\left|\right|{[\frac{V_2^{\&prime;}-V_2}{V_2},\frac{{\mathrm{IL}}^{\&prime;}-\mathrm{IL}}{\mathrm{IL}}]}^T\left|\right|}_2<{\mathrm{\&epsiv;}}_i;$

则判断编号为i的智能体达到稳定状态，停止计算；

2>所述接收信息包收敛规则为：

每个智能体（此智能体包括前面所述的母线馈线段潮流计算智能体、负荷馈线段潮流计算智能体和终端馈线段潮流计算智能体）设置收敛系数ε'，设置编号为j的智能体停止计算系数为ε’_j，接收的信息包为{V₁",V₂",IL",j}，随后第二次接收的信息包为{V₁"',V₂"',IL"',j}，若：

${\left|\right|{[\frac{V_2^{\&prime;\&prime;\&prime;}-V_2^{\&prime;\&prime;}}{V_2^{\&prime;\&prime;}},\frac{{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;\&prime;}-{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;}}{{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;}}]}^T\left|\right|}_2<{\mathrm{\&epsiv;}}_j^{\&prime;}$

则判断编号为j的智能体达到稳定状态，停止计算；

3>输出信息包收敛或接收信息包收敛：

该收敛规则下，智能体收敛的判据为满足判据1>或满足判据2>；

4>输出信息包收敛且接收信息包收敛：

该收敛规则下，智能体收敛的判据为满足判据1>且满足判据2>。

其中，所述步骤（7）中，若母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体信息包满足收敛规则，则转入步骤（8）；否则返回步骤（5）。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1.相比传统配电网潮流计算方法，本发明不需对配电网整体建模，无需对配电网的拓扑进行分析，建模方便；同时该发明针对配电网中的关键元件-馈线段进行建模，能在潮流计算中反映元件的基本物理特性，更加符合仿真的特点。

2.本发明在建模过程中，可针对不同的需求对元件采取不同精细程度的模型，而不会带来不同精细程度模型之间的匹配问题。

3.本发明可用于配电网的规划和运行阶段。在运行阶段，如果某一元件发生变化或者新的元件加入，不用再对配电网整体进行建模，只需调整该元件对应Agent的参数即可或新增元件Agent即可。同时，在调整后，通过信息包的传递可以实现自适应，最终形成新的配电网潮流仿真计算结果。

4.本方法基于Agent建模，不要求计算顺序，当配电网发生改变后可实现自适应，为配电网潮流计算程序提供了分散控制、应急和并行处理的能力。

5.本发明计算方法简单、准确，在未来具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明提供的馈线段分解及Agent建模示意图；

图2是本发明提供的母线馈线段潮流计算Agent的计算流程图；

图3是本发明提供的负荷馈线段潮流计算Agent的计算流程图；

图4是本发明提供的终端馈线段潮流计算Agent的计算流程图；

图5是本发明提供的对母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体进行潮流计算的总体流程图；

图6是本发明提供的基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法，根据辐射状的10kV中压配电网的网络特点，以馈线段为Agent建模的基本单位，分别建立母线馈线段潮流计算Agent、负荷馈线段潮流计算Agent、终端馈线段潮流计算Agent和视窗Agent。母线馈线段潮流计算Agent的熟人Agent仅限于其下游连接的Agent，负荷馈线段潮流计算Agent的熟人为其上下游连接的Agent，终端馈线段潮流计算Agent的熟人为其上游连接的Agent，只有在熟人Agent之间才能进行通信。Agent之间通过信息包的方式进行信息交互，Agent在接收到信息包之后进行计算，并在计算结束后发出信息包给熟人Agent。各个Agent在进入计算状态后,根据计算条件进行计算并将计算结果信息输出给熟人Agent，不断重复这一过程，直至满足收敛条件，Agent停止计算，进入等待状态；待直至收到新的计算信息时，重复上一过程。在某一初始计算条件下，当所有Agent的均进入等待或稳定状态时，所输出的信息即为该初始条件下潮流仿真计算结果。仿真计算过程中，各个Agent之间不要求计算的顺序和同步。Agent在计算过程中不断检查自身状态，当满足收敛判据之后，Agent停止计算，当某一Agent所辖馈线段发生改变时，该Agent更新自身状态，发出信息包，导致配电网系统开始自适应计算，最终又达到稳定状态。

本发明提供的基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法的流程图如图6所示，，包括下述步骤：

（1）将开环辐射状的配电网馈线段分为母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段，

（2）分别建立母线馈线段、负荷馈线段、终端馈线段和视窗的潮流计算智能体模型，本发明提供的馈线段分解及Agent建模示意图如图1所示，具体包括以下内容：

一、母线馈线段潮流计算Agent（FB-Agent）：

母线馈线段是指配电网中直接和10kV母线相连的馈线段，其一端电压可以认为是恒定的，其末端连接有负荷。馈线段遵循基尔霍夫定律，以母线馈线段i为例，其母线馈线段潮流计算Agent模型包括以下参数：馈线段阻抗ZB_i，母线端电压VB_i,1，负荷端电压VB_i,2，负荷LB_i，馈线电流IB_i，负荷电流IBL_i，其母线馈线段潮流计算Agent模型为：

其中有：

二、负荷馈线段潮流计算Agent（FL-Agent）：

负荷馈线段潮流计算Agent在配电网中位于母线馈线段潮流计算Agent和终端馈线段潮流计算Agent之间，其两端电压都不是恒定的，末端连接有负荷。馈线段遵循基尔霍夫定律（KCL定律），以负荷馈线段j为例，负荷馈线段潮流计算智能体模型为：

其中：ZL_j表示负荷馈线段j的阻抗，VL_j,1表示左端点电压，VL_j,2表示右端点电压，LL_j表示负荷，IL_j表示负荷馈线段j的电流，ILL_j表示负荷电流。

其中有：

三、终端馈线段潮流计算Agent（FT-Agent）：

终端馈线段潮流计算Agent在配电网中位于末端，其只有一端和负荷馈线段潮流计算Agent或母线馈线段潮流计算Agent相连，末端连接有负荷。馈线段遵循基尔霍夫定律，以终端馈线段i为例，终端馈线段潮流计算智能体模型为：

其中：ZT_k表示终端馈线段阻抗，VT_k,1表示左端点电压，VT_k,2表示右端点电压，LT_k表示负荷，IT_k表示终端馈线段电流，ITL_k表示负荷电流。

其中有：

四、视窗Agent（Interface-Agent）：

视窗Agent是指仿真系统中和用户交互的接口，是用户观察仿真结果的通道，各个Agent将信息包传递给视窗Agent，则通过视窗Agent人们就可以观察到各个Agent的计算过程和计算结果。

五、Agent所处环境（Environment）：

Agent环境是指Agent的生存空间，即其可影响和可被影响的其他Agent的集合。在本仿真计算方法中，所有的馈线段潮流计算Agent只和其在物理上有联系的馈线段是熟人Agent，只和熟人Agent进行信息交互，这些Agent构成了实体Agent所处的环境。这和实际配电网中Agent的布置是有关系的。Agent只和相邻的、物理上有联系的Agent进行交互，可以减少信息传递的环节和距离，保证算法简单可靠，同时在铺设通信线路时可以减少投资，使得通信系统的管理控制变得更为简单。

（3）确定潮流计算各智能体模型之间的信息通信规则和信息包的内容格式：

Agent通信规则：

Agent只能与其所处环境中的Agent进行通信，在本方法中，Agent只能与其在物理上有联系的Agent进行通信，即在拓扑上处于上游和下游的馈线段Agent。

Agent之间的信息传递采用一个信息包的方式，信息包内包含以下的内容：

{V₁,V₂,IL,ID}④；

其中：V₁是指左端电压，V₂是指右端电压，IL是指馈线段电流，ID为该馈线段在多Agent系统内的地址编号。

（4）对母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体进行初始化，具体包括以下内容：

初始环境设置：对每个Agent的初始状态进行设置即形成了各个Agent所处的环境。

仿真计算方法采用如下的环境初始化方法：

<1>母线馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

母线馈线段直接与母线进行连接，其母线端电压VB_i,1设置为母线电压，即VB_i,1＝V₀；其母线馈线段初始电流设置为：

其负荷端电压设置为：

VB_i,2＝VB_i,1-IB_i·ZB_i＝V₀-IB_i·ZB_i⑥；

<2>负荷馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

其左端电压VL_j,1设置为母线电压，即VL_j,1＝V₀；其馈线电流初始设置为：

其右端电压设置为：

VL_j,2＝VL_j,1-IL_j·ZL_j＝V₀-IL_j·ZL_j⑧；

<3>终端馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

其左端电压VT_k,1设置为母线电压，即VT_k,1＝V₀；其馈线电流初始设置为：

其右端电压设置为：

VT_k,2＝VT_k,1-IT_k·ZT_k＝V₀-IT_k·ZT_k⑩。

（5）对母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体进行潮流计算，其流程图如图5所示：

一）对母线馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，其流程图如图2所示，包括下述步骤：

A、母线馈线段潮流计算智能体准备接受信息包；

B、接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的下游馈线段智能体所传递的信息包；

C、提取所接收信息包中的馈线段电流IL(1),IL(2),IL(3),……；

D、根据KCL定律，计算本身的馈线段电流：

IB_i=IB_i-IBL_i-IL(1)-IL(2)-IL(3)-……

E、计算母线馈线段负荷端电压：

VB_i,2＝VB_i,1-IB_i·ZB_i＝V₀-IB_i·ZB_i

F、计算母线馈线段负荷电流：

G、将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

H、重复步骤B到步骤G。

二）对负荷馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，其流程图如图3所示，包括下述步骤：

a、负荷馈线段潮流计算智能体准备接收信息包；

b、接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的左端或右端的馈线段传递的信息包；

c、提取左端负荷馈线段潮流计算智能体信息包中的右端电压V₂，更新自身左端电压VL_j,1，即VL_j,1＝V₂；

d、提取所接收信息包中的馈线段电流IL(1),IL(2),IL(3),……，根据KCL定律，更新自身负荷馈线段电流IL_j=IL_j-ILL_j-IL(1)-IL(2)-IL(3)-……；

e、计算右端电压：

VL_j,2＝VL_j,1-IL_j·ZL_j＝VL_j,1-IL_j·ZL_j

f、计算负荷馈线段的负荷电流：

g、将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

h、重复步骤a到步骤g。

三）对终端馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，其流程图如图4所示，包括下述步骤：

1）终端馈线段潮流计算智能体准备接受信息包；

2）接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的上游馈线段智能体所传递的信息包；

3）提取所接收信息包中的右端电压V₂，更新自身的左端电压，即VT_k,1＝V₂；

4）更新馈线段负荷端电压：

VT_k,2＝VT_k,1-IT_k·ZT_k

5）更新负荷电流：

6）将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

7）重复步骤2）到步骤6）。

（6）设置母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体收敛规则，包括：

输出信息包收敛规则和接收信息包收敛规则；

1>所述输出信息包收敛规则为：

每个智能体设置收敛系数ε，设置编号为i的智能体的停止计算系数为ε_i，发出的信息包为{V₁,V₂,IL,i}，更新后其发出的信息包为{V₁',V₂',IL',i}，若：

${\left|\right|{[\frac{V_2^{\&prime;}-V_2}{V_2},\frac{{\mathrm{IL}}^{\&prime;}-\mathrm{IL}}{\mathrm{IL}}]}^T\left|\right|}_2<{\mathrm{\&epsiv;}}_i;$

则判断编号为i的智能体达到稳定状态，停止计算；

2>所述接收信息包收敛规则为：

每个智能体（此智能体包括前面所述的母线馈线段潮流计算智能体、负荷馈线段潮流计算智能体和终端馈线段潮流计算智能体）设置收敛系数ε'，设置编号为j的智能体停止计算系数为ε’_j，接收的信息包为{V₁",V₂",IL",j}，随后第二次接收的信息包为{V₁"',V₂"',IL"',j}，若：

${\left|\right|{[\frac{V_2^{\&prime;\&prime;\&prime;}-V_2^{\&prime;\&prime;}}{V_2^{\&prime;\&prime;}},\frac{{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;\&prime;}-{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;}}{{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;}}]}^T\left|\right|}_2<{\mathrm{\&epsiv;}}_j^{\&prime;}$

则判断编号为j的智能体达到稳定状态，停止计算；

3>输出信息包收敛或接收信息包收敛：

该收敛规则下，智能体收敛的判据为满足判据1>或满足判据2>；

4>输出信息包收敛且接收信息包收敛：

该收敛规则下，智能体收敛的判据为满足判据1>且满足判据2>。

（7）判断母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体信息包是否满足收敛规则：若母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体信息包满足收敛规则，则转入步骤（8）；否则返回步骤（5）。

（8）开环配电网潮流仿真计算结束。

开环配电网系统自适应特性：

当系统内Agent达到稳定状态之后，如果某一馈线段负荷发生改变，则该馈线段Agent通过计算更新发出的信息包，当其他Agent接收到信息包之后，通过计算又将达到新的稳定状态，从而实现系统的自适应。

本发明提供的基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法，对于开环辐射状的配电网，将馈线段分为母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段，分别建立不同的Agent模型，同时确定Agent之间的信息交互规则、方式和信息包的内容格式。不同Agent进行初始化之后，设置各个Agent的计算结束规则，各个Agent通过接受信息包并进行计算，当满足规则后计算停止，最终得到配电网的潮流仿真计算结果。相比传统配电网潮流计算方法，本发明不需对配电网整体建模，无需对配电网的拓扑进行分析，建模方便；同时该发明针对配电网中的关键元件-馈线段进行建模，能在潮流计算中反映元件的基本物理特性，更加符合仿真的特点。该方法采用自下而上的模拟方法，注重对配电网中各关键元件设备的物理原理的模拟，更加接近现实系统，能够适用于结构复杂的配电系统，无需对配电网进行整体拓扑分析存储，并且可以轻松处理PV节点。在面向未来大规模复杂配电系统时，该方法能够适应多个控制中心并行计算的需求，大幅度提高管理系统的潮流仿真分析能力。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种基于多智能体的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

（1）将开环辐射状的配电网馈线段分为母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段；

（2）分别建立母线馈线段、负荷馈线段、终端馈线段和视窗的潮流计算智能体模型；

（3）确定潮流计算各智能体模型之间的信息通信规则和信息包的内容格式；

（4）对母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体进行初始化；

（5）对母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体进行潮流计算；

（6）设置母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体收敛规则；

（7）判断母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体信息包是否满足收敛规则；

（8）开环配电网潮流仿真计算结束。

2.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（2）中，母线馈线段是指配电网中直接与10kV母线相连的馈线段，其一端电压恒定，其末端连接有负荷；

母线馈线段潮流计算智能体模型为：

其中：ZB_i表示母线馈线段i的阻抗，VB_i,1表示母线端电压，VB_i,2表示负荷端电压，LB_i表示负荷，IB_i表示母线馈线段i的电流，IBL_i表示负荷电流。

3.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（2）中，负荷馈线段潮流计算智能体在配电网中位于母线馈线段潮流计算智能体和终端馈线段潮流计算智能体之间，其两端电压均不恒定，末端连接有负荷；

负荷馈线段潮流计算智能体模型为：

其中：ZL_j表示负荷馈线段j的阻抗，VL_j,1表示左端点电压，VL_j,2表示右端点电压，LL_j表示负荷，IL_j表示负荷馈线段j的电流，ILL_j表示负荷电流。

4.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（2）中，终端馈线段潮流计算智能体在配电网中位于末端，其一端和负荷馈线段潮流计算智能体或母线馈线段潮流计算智能体相连，末端连接有负荷；

终端馈线段潮流计算智能体模型为：

其中：ZT_k表示终端馈线段k阻抗，VT_k,1表示左端点电压，VT_k,2表示右端点电压，LT_k表示负荷，IT_k表示终端馈线段k电流，ITL_k表示负荷电流。

5.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（2）中，视窗智能体是指仿真系统中和用户交互的接口，是用户观察仿真结果的通道，各个智能体将信息包传递给视窗智能体，则通过视窗智能体观察母线馈线段潮流计算智能体、负荷馈线段潮流计算智能体和终端馈线段潮流计算智能体的计算过程和计算结果。

6.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（3）中，各智能体模型之间的信息通信规则包括：各智能体与其所处环境中的智能体进行通信，即各智能体与其在物理上有联系的智能体进行通信，在拓扑上处于上游和下游的馈线段智能体；

智能体之间的信息传递采用一个信息包的方式，信息包包含以下内容：

{V₁,V₂,IL,ID}④；

其中：V₁是指左端电压，V₂是指右端电压，IL是指馈线段电流，ID为该馈线段在多智能体系统内的地址编号。

7.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（4）中，初始化包括：

<1>母线馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

母线馈线段直接与母线进行连接，其母线端电压VB_i,1设置为母线电压，即VB_i,1＝V₀；其母线馈线段初始电流设置为：

其负荷端电压设置为：

VB_i,2＝VB_i,1-IB_i·ZB_i＝V₀-IB_i·ZB_i⑥；

<2>负荷馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

其左端电压VL_j,1设置为母线电压，即VL_j,1＝V₀；其馈线电流初始设置为：

其右端电压设置为：

VL_j,2＝VL_j,1-IL_j·ZL_j＝V₀-IL_j·ZL_j⑧；

<3>终端馈线段潮流计算智能体初始化，包括：

其左端电压VT_k,1设置为母线电压，即VT_k,1＝V₀；其馈线电流初始设置为：

其右端电压设置为：

VT_k,2＝VT_k,1-IT_k·ZT_k＝V₀-IT_k·ZT_k⑩。

8.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（5）中，对母线馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，包括下述步骤：

A、母线馈线段潮流计算智能体准备接受信息包；

B、接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的下游馈线段智能体所传递的信息包；

C、提取所接收信息包中的馈线段电流IL(1),IL(2),IL(3),……；

D、根据KCL定律，计算本身的馈线段电流：

IB_i=IB_i-IBL_i-IL(1)-IL(2)-IL(3)-……

E、计算母线馈线段负荷端电压：

VB_i,2＝VB_i,1-IB_i·ZB_i＝V₀-IB_i·ZB_i

F、计算母线馈线段负荷电流：

G、将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

H、重复步骤B到步骤G。

9.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（5）中，对负荷馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，包括下述步骤：

a、负荷馈线段潮流计算智能体准备接收信息包；

b、接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的左端或右端的馈线段传递的信息包；

c、提取左端负荷馈线段潮流计算智能体信息包中的右端电压V₂，更新自身左端电压VL_j,1，即VL_j,1＝V₂；

d、提取所接收信息包中的馈线段电流IL(1),IL(2),IL(3),……，根据KCL定律，更新自身负荷馈线段电流IL_j=IL_j-ILL_j-IL(1)-IL(2)-IL(3)-……；

e、计算右端电压：

VL_j,2＝VL_j,1-IL_j·ZL_j＝VL_j,1-IL_j·ZL_j

f、计算负荷馈线段的负荷电流：

g、将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

h、重复步骤a到步骤g。

10.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（5）中，对终端馈线段潮流计算智能体进行潮流计算，包括下述步骤：

1）终端馈线段潮流计算智能体准备接受信息包；

2）接收环境中的智能体传递的信息包，即其所连接的上游馈线段智能体所传递的信息包；

3）提取所接收信息包中的右端电压V₂，更新自身的左端电压，即VT_k,1＝V₂；

4）更新馈线段负荷端电压：

VT_k,2＝VT_k,1-IT_k·ZT_k

5）更新负荷电流：

6）将计算后更新的信息包传递给其环境中的智能体；

7）重复步骤2）到步骤6）。

11.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（6）中，母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体信息包收敛规则包括输出信息包收敛规则和接收信息包收敛规则；

1>所述输出信息包收敛规则为：

每个智能体设置收敛系数ε，设置编号为i的智能体的停止计算系数为ε_i，发出的信息包为{V₁,V₂,IL,i}，更新后其发出的信息包为{V₁',V₂',IL',i}，若：

${\left|\right|{[\frac{V_2^{\&prime;}-V_2}{V_2},\frac{{\mathrm{IL}}^{\&prime;}-\mathrm{IL}}{\mathrm{IL}}]}^T\left|\right|}_2<{\mathrm{\&epsiv;}}_i;$

则判断编号为i的智能体达到稳定状态，停止计算；

2>所述接收信息包收敛规则为：

每个智能体（此智能体包括前面所述的母线馈线段潮流计算智能体、负荷馈线段潮流计算智能体和终端馈线段潮流计算智能体）设置收敛系数ε'，设置编号为j的智能体停止计算系数为ε’_j，接收的信息包为{V₁",V₂",IL",j}，随后第二次接收的信息包为{V₁"',V₂"',IL"',j}，若：

${\left|\right|{[\frac{V_2^{\&prime;\&prime;\&prime;}-V_2^{\&prime;\&prime;}}{V_2^{\&prime;\&prime;}},\frac{{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;\&prime;}-{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;}}{{\mathrm{IL}}^{\&prime;\&prime;}}]}^T\left|\right|}_2<{\mathrm{\&epsiv;}}_j^{\&prime;}$

则判断编号为j的智能体达到稳定状态，停止计算；

3>输出信息包收敛或接收信息包收敛：

该收敛规则下，智能体收敛的判据为满足判据1>或满足判据2>；

4>输出信息包收敛且接收信息包收敛：

该收敛规则下，智能体收敛的判据为满足判据1>且满足判据2>。

12.如权利要求1所述的开环配电网潮流仿真方法，其特征在于，所述步骤（7）中，若母线馈线段、负荷馈线段和终端馈线段的潮流计算智能体信息包满足收敛规则，则转入步骤（8）；否则返回步骤（5）。

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