CN103683515A - 一种基于mas技术的配电网优化及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，所述方法包括（1）管理层智能体制定系统总体优化策略并下发命令至协调层智能体；（2）协调层智能体制定所辖区优化策略并负责命令及信息转发；（3）执行层智能体分析可控设备运行状态，并做出控制决策。本发明将多智能体系统层次和区域的划分，满足了配电网局部就地控制、全局协调优化的系统需求，LEAP的应用保证了MAS技术在智能配电领域的可实现性和易扩展型，为规模化推广应用奠定了技术基础。本发明适用于配电网中的多种应用，如电压无功优化、故障恢复、自愈控制等。

Description

一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法

技术领域

本发明属于智能配电和分布式人工智能技术的交叉应用领域，具体涉及一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法。

背景技术

作为电力系统的最后一个环节，配电系统直接与用户相连并向用户分配电能，它的完善与否直接关系到广大用户的用电可靠性和用电质量，因此配电系统在电力系统中具有重要的地位。

随着现代通信技术和电子技术的发展，各种信息系统，如调度自动化系统、配电自动化系统等在配电领域得到广泛的应用。这些电力信息系统大都采用集中式控制方法，这需要依赖可靠的通信系统、配电终端、配电子站和配电主站的协调配合，在掌握全局信息的基础上做出正确判断，生成处理策略并遥控相应配电终端执行。集中式控制由于要收集齐所控电网范围内电网信息后才能处理，并且遥控操作是依次顺序进行的，所以问题处理时间较长，不适合信息不全或对实时性要求较高的应用。另外，集中式控制系统的任务过于集中、繁重，需要处理的数据量大，一旦监控中心发生故障、通信线路出现阻塞或中断，会造成监控中心的控制命令不能下发，最终导致整个控制系统瘫痪。

采用分布式方法设计的控制系统不存在中央控制器，与集中式方法相比具有很强的鲁棒性，不会出现整个系统瘫痪的情况；分布式方法利用系统局部信息，实现实时的就地控制，能快速解决问题，并且相对于集中式方法具有更好的灵活性和可扩展性。但是由于分布式系统中的控制器在做出决策时所获取的信息比较有限，相比集中式控制方法，分布式方法无法保证能够获得全网最优解。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，本发明根据配电自动化的系统架构将多智能体系统依次划分为互不相交的三个层次，即管理层、协调层和执行层，所述管理层、协调层和执行层分别由一个或多个MAS（Multi-Agent System）组成；在分层基础上把系统划分为多个不同的Agent域：协调层多智能体及其管理的执行层多智能体组成I级Agent域，管理层多智能体及其辖区的多个I级Agent域组成II级Agent域，以此类推，可扩展成范围更广、级别更高的Agent域。采用LEAP平台进行系统软件开发，智能配电网中的一个Agent区域对应LEAP架构中的一个platform。多智能体系统层次和Agent域的划分方法满足了配电网局部就地控制、全局协调优化的应用需求，结合LEAP的分布式软件设计的优点，保证了MAS技术在智能配电领域的可实现性和易扩展型，为规模化推广应用奠定了技术基础。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述方法包括

（1）管理层智能体制定系统总体优化策略并下发命令至协调层智能体；

（2）协调层智能体制定所辖区优化策略并负责命令及信息转发；

（3）执行层智能体分析可控设备运行状态，并做出控制决策。

优选的，所述步骤（1）中系统包括管理层、协调层和执行层；所述管理层、协调层和执行层分别由至少一个MAS组成；

同一MAS中的Agent之间可以交互；

同层不同MAS中的Agent之间，通过上层Agent的协调和寻址处理后实现交互。

优选的，所述协调层智能体及其管理的执行层智能体组成I级Agent域，管理层智能体及其辖区的至少一个I级Agent域组成II级Agent域。

优选的，所述步骤（1）包括管理层智能体运行于智能配电网中，它接收协调层智能体的请求命令，制定总体优化策略，分解任务并下发命令至协调层智能体去执行。

进一步地，所述制定总体优化策略包括根据配电具体网应用，制定系统优化策略。

优选的，所述步骤（2）包括协调层智能体执行管理层智能体下发的优化命令，制定所辖区内的优化策略，分解任务并下发命令至执行层智能体。

优选的，所述步骤（3）包括执行层智能体包括

对采集到的实时信息进行分析后直接控制设备或与本Agent区域执行层的其他智能体协商解决问题；

本Agent域内无法解决，则向其所在的Agent域的协调层智能体发送协调请求命令，请求其他Agent区域协调解决；和

接收协调层智能体下发的协调命令，协助其他执行层智能体完成任务。

进一步地，所述执行层智能体控制电压调节器、电容器、继电器、分段开关和联络开关，对采集到的实时信息进行分析后直接控制设备或与本Agent域执行层的其他智能体协商解决问题。

优选的，所述系统采用LEAP软件平台，智能配电网中的一个Agent区域对应LEAP平台中的一个platform。

与现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明根据配电自动化的系统结构将多智能体系统依次划分为互不相交的三个层次，即管理层、协调层和执行层，根据Agent的物理位置和所属子站或主站的不同，规划为多个MAS模块，并进一步划分成不同级别的Agent区域。采用LEAP平台进行系统的软件开发，智能配电网中的一个Agent区域对应LEAP架构中的一个platform。

本发明将多智能体系统层次和区域的划分，满足了配电网局部就地控制、全局协调优化的系统需求，LEAP的应用保证了MAS技术在智能配电领域的可实现性和易扩展型，为规模化推广应用奠定了技术基础。该设计方法适用于配电网中的多种应用，如电压无功优化、故障恢复、自愈控制等。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法示意图。

图2为本发明提供的基于LEAP的智能配电网软件开发架构示意图。

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。

本发明一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，针对当前配电网对分布式交互控制能力的需求而提出的，能有效解决配电网规模不断扩大、系统复杂度不断增加所带来的问题。

本发明根据配电自动化的系统结构将多智能体系统依次划分为互不相交的三个层次，即管理层、协调层和执行层。

每层根据物理位置和所属子站或主站的不同，划分成多个MAS模块；处于同一MAS模块中的Agent之间可以直接交互，处于同层不同MAS模块中的Agent需通过上层Agent的协调和寻址处理后实现交互。为便于扩展，在分层基础上把系统划分为多个不同的Agent区域，协调层多智能体及其管理的执行层多智能体组成I级Agent域，管理层多智能体及其辖区的多个I级Agent域组成II级Agent域，以此类推，可扩展成范围更广、级别更高的Agent域。多智能体系统层次和区域的划分，满足了智能配电网局部就地控制、全局协调优化的系统需求，保证了MAS技术在智能配电领域的可实现性和易扩展型，为规模化推广应用奠定了技术基础。

三个层次的智能体功能各异。

其中，执行层智能体内嵌于智能馈线终端、智能配变终端等现场监控设备中，可实现快速、高效的局部控制，其功能有：（1）对采集到的潮流数据、开关状态等信息进行计算和推理，根据分析结果做出控制决策，确定直接控制或者与本Agent域执行层的其他智能体协商解决问题；（2）若本Agent域内无法独立解决，则向其所在的Agent域的协调层智能体发送协调请求命令，请求其他Agent区域协调解决；（3）接收协调层智能体下发的协调命令，在自身能力范围内协助其他执行层智能体完成任务。

其中，协调层智能体运行于配电子站或主站系统中，其功能有：（1）接收本Agent区域内执行层智能体的运行信息，根据电压无功优化、网络重构等配电网具体应用，按照一定的优化算法制定所辖区内的优化策略，分解任务并下发命令给各个执行智能体去执行；（2）接收来自协调层其他Agent区域的协调智能体的协助请求，在自身能力范围内协助其完成任务；（3）接收并执行管理层智能体下发的命令，实现系统的整体优化目标。

其中，管理层智能体运行于配电主站系统中，其功能是接收协调层智能体的协调请求命令，制定系统总体优化策略，分解任务并下发命令给各个协调层智能体去执行。

由于智能配电终端等嵌入式设备的CPU、存储空间等硬件资源有限，需要选择适用于该类设备的多智能体开发软件；针对MobiAgent、kSACI、MAE、AgentLight、MicroFIPA-OS、LEAP等目前现有的几款嵌入式多智能体开发软件，从平台维护、目标设备、应用开发语言、标准兼容性、通信机制、经济性等几个方面进行了综合评估与分析，选择LEAP平台进行系统设计开发。配电自动化系统中，智能终端一般不能跨越其上级管理中心直接与更高级管理中心建立网络连接；同时，LEAP软件框架规定一个平台有且仅有一个主容器，该平台上的智能体启动时必须要在其主容器中注册。鉴于这两个特点，并结合前面提出的Agent区域划分的思想，本发明提出基于LEAP的智能配电网软件开发架构。智能配电网中的一个Agent区域对应LEAP架构中的一个platform，该platform中主容器的AMS（Agent Management System）管理该Agent区域中智能体的ID、地址、生命周期等信息，DF（Directory Facilitator）提供平台内的黄页服务；每个执行层Agent、协调层Agent和管理层Agent可以放在各自platform的主容器或普通容器中；为使逻辑更加清晰，建议不同类型Agent放于不同容器中。分布于各个Agent域中的不同智能体，只要知道彼此的AID（Agent Identification）就可以通过MTS（MessageTransport Service）机制实现彼此之间信息交互。本发明提出的基于LEAP的智能配电网软件开发框架，各个platform功能相对独立，逻辑清晰，易于系统扩展，结合具体应用可在实际工程中推广。

本发明提出的多智能体系统层次和区域的划分，满足了配电网局部就地控制、全局协调优化的系统需求，LEAP的应用保证了MAS技术在智能配电领域的可实现性和易扩展型，为规模化推广应用奠定了技术基础。该设计方法适用于配电网中的多种应用，如电压无功优化、故障恢复、自愈控制等。

实施例

如图1所述，本发明一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法具体为：

（1）管理层智能体接收协调层智能体的请求命令后制定优化策略并下发命令至协调层智能体去执行；

管理层智能体运行于配电主站系统中，它接收协调层智能体的请求命令，制定总体优化策略，分解任务并下发命令给各个协调层智能体去执行。

（2）协调层智能体接收执行层智能体的信息上传至管理层智能体并下发命令至执行层智能体去执行；

协调层智能体接收其管辖范围内执行层智能体的信息，根据电压无功优化、网络重构等配电网具体应用，按照一定的优化算法制定所辖区内的优化策略，分解任务并下发命令给执行层各个智能体去执行；另外，协调层智能体接收并执行管理层智能体下发的命令，实现系统的整体优化目标。

（3）执行层智能体控制对采集到的潮流数据、开关状态等信息进行分析后控制设备并执行协调层智能体下发的命令。

执行层智能体控制电压调节器、电容器、继电器、分段开关、联络开关等现场设备，对采集到的潮流数据、开关状态等信息进行计算和推理，根据分析结果确定直接控制设备或者与其他现场智能体协商解决问题。

其中，根据物理位置和所属子站或主站的不同，每个层次都可以划分成多个MAS模块。处于同一MAS模块中的Agent之间可以直接交互；处于同层不同MAS模块中的Agent之间，则需通过上层Agent的协调和寻址处理后实现交互。为便于系统扩展，把协调层智能体及其辖区内的多个现场层智能体组成I级Agent域，管理层多智能体及其辖区的多个I级Agent域组成II级Agent域，以此类推，可扩展成范围更广、级别更高的Agent域。

如图2所述，图2为本发明提出基于LEAP的智能配电网软件开发架构。因为LEAP采用Java进行应用开发，而Java需要运行在虚拟机上，为满足Java运行环境的要求，首先需要在嵌入式终端上移植轻量级的Java虚拟机，如KVM、CVM等，然后在虚拟机上运行基于LEAP开发的智能终端应用程序。LEAP规定一个platform可以有多个容器来容纳智能体，并且容器可以位于不同的主机上。根据LEAP的这个特点和Agent区域的划分，本发明提出Agent域对应LEAP架构中的一个platform。I级Agent域对应的platform由一个主容器（Main Container）、一个协调容器（Coordination Container）和一个终端容器（Terminal Container）组成；主容器包含AMS和DF，AMS负责管理平台内Agent的目录维护，DF提供平台内的黄页服务；Coordination Container容纳协调层智能体；Terminal Container容纳Agent域内的多个执行层智能体。II级Agent域对应的platform由一个主容器（Main Container）、管理容器（Manager Container）和一个代表I级Agent域的容器（Zone-I Container）组成；主容器包含AMS和DF，Manager Container容纳管理层智能体，Zone-I Container由代表I级Agent域的智能体组成。智能体之间通过MTP（Message Transport Protocol）进行跨平台的信息传递。从图2中可以看到，平台间功能相对独立，逻辑清晰，易于系统扩展。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

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 (9)

1.一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述方法包括

（1）管理层智能体制定系统总体优化策略并下发命令至协调层智能体；

（2）协调层智能体制定所辖区优化策略并负责命令及信息转发；

（3）执行层智能体分析可控设备运行状态，并做出控制决策。

2.如权利要求1所述的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述步骤（1）中系统包括管理层、协调层和执行层；所述管理层、协调层和执行层分别由至少一个MAS组成；

同一MAS中的Agent之间可以交互；

同层不同MAS中的Agent之间，通过上层Agent的协调和寻址处理后实现交互。

3.如权利要求1所述的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述协调层智能体及其管理的执行层智能体组成I级Agent域，管理层智能体及其辖区的至少一个I级Agent域组成II级Agent域。

4.如权利要求1所述的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述步骤（1）包括管理层智能体运行于智能配电网中，它接收协调层智能体的请求命令，制定总体优化策略，分解任务并下发命令至协调层智能体去执行。

5.如权利要求4所述的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述制定总体优化策略包括根据配电具体网应用，制定系统优化策略。

6.如权利要求1所述的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述步骤（2）包括协调层智能体执行管理层智能体下发的优化命令，制定所辖区内的优化策略，分解任务并下发命令至执行层智能体。

7.如权利要求1所述的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述步骤（3）包括执行层智能体包括

对采集到的实时信息进行分析后直接控制设备或与本Agent区域执行层的其他智能体协商解决问题；

本Agent域内无法解决，则向其所在的Agent域的协调层智能体发送协调请求命令，请求其他Agent区域协调解决；和

接收协调层智能体下发的协调命令，协助其他执行层智能体完成任务。

8.如权利要求7所述的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述执行层智能体控制电压调节器、电容器、继电器、分段开关和联络开关，对采集到的实时信息进行分析后直接控制设备或与本Agent域执行层的其他智能体协商解决问题。

9.如权利要求1所述的一种基于MAS技术的配电网优化及控制方法，其特征在于，所述系统采用LEAP软件平台，智能配电网中的一个Agent区域对应LEAP平台中的一个platform。

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