CN106100116A - 适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主动配电网数据采集系统及方法，系统包括至少一个安装部署在主动配电网的用电末端的末端型智能体、至少一个用于连接末端型智能体的枢纽型智能体；末端型智能体至少包括：用于连接低速窄带设备的具有串行接口、用于连接传感网的网络接口、用于连接枢纽型智能体的IEC104通讯协议接口；串行接口和网络接口都工作在通讯服务框架下；枢纽型智能体至少包括：用于连接末端型智能体的IEC104通讯协议接口、IEC61850通讯协议接口，IEC61850通讯协议接口用于其他枢纽型智能体。

Description

适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统及方法

技术领域

本发明涉及电力工程的继电保护自动化领域，尤其是指一种适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统及方法。

背景技术

分布式电源高度渗透的主动配电网通过“源(电源)、网(配电网)、荷(负荷)”三侧的实时互动，实现了更高的供电可靠性和供电质量，提升了能源的利用效率。多电源协同则可有效解决地区输配电能力不足等问题，保证电网稳定可靠运行；还可以进行有效的移峰填谷，精确控制负荷，减少系统故障率等。

区别于传统配电网，主动配电网全面量测体系充分利用分布式能源靠近客户的优势，对配电网的运行状态进行全面感知，实时掌握配电网的运行态势，对发电、负荷及网络结构进行主动控制、主动管理，做到消除隐患于未然。由此可见，主动配电网为上级电网和客户提供主动服务，建立上级电网与配电网、配电网与客户之间的良好互动关系。

将分层多代理技术和主动配电网结合能将通讯基础设施资源和电力系统基础设施资源进行有效整合，大幅提高主动配电网的快速智能决策水平。基于分层多代理的主动配电网决策技术将主动配电网按照某种条件划分为若干子区域，每个子区域通过对输入信息源的数据处理及综合判定，及与其余子区域的智能体的横向联盟通讯，进行就地化的智能决策，同时将信息发送上级区域智能体，最终汇聚到决策分析主站系统。

基于分层多代理技术的主动配电网分析决策系统的一般构成如附图1所示，主要包括：①现场数据采集单元层、②网络通讯层、③功能主站(或称为决策主站)。所有现场数据采集信息均需要就地采集后通讯传送功能决策主站系统，由多代理智能决策体系统一进行数据处理和决策分析这种体系结构存在以下问题：主站系统的现场通讯接入工作量大，各种异构的通讯方式导致数据前置接入规约繁杂；信息建模不统一，需要二次映射；同时网络通讯需要占用大量通讯带宽资源，尤其是通过无线公网的GPRS/3G等方式进行广域通讯的现场数据需要耗费昂贵的通讯资费；部分需要分层就地处理及经多智能体见联盟决策后进行处理的信息需要在主站系统集中处理，未体现分层多代理技术分层自治、横向联盟的优点，决策及调控效率不高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种能够进行直观、高效运转的主动配电网数据采集系统及方法，以适用于分层多代理决策的分层多代理架构的现场数据采集及通讯。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统，包括至少一个安装部署在主动配电网的用电末端的末端型智能体、至少一个用于连接所述末端型智能体的枢纽型智能体；

所述末端型智能体至少包括：用于连接低速窄带设备的具有串行接口、用于连接传感网的网络接口、用于连接所述枢纽型智能体的IEC104通讯协议接口；其中所述串行接口和网络接口都工作在通讯服务框架下；

所述枢纽型智能体至少包括：用于连接所述末端型智能体的IEC104通讯协议接口、IEC61850通讯协议接口，其中所述IEC61850通讯协议接口用于其他枢纽型智能体，其中所述其他枢纽型智能体为：同级内的其他枢纽型智能体，或上级的其他枢纽型智能体，或上级的功能主站，或下级区域内其他枢纽型智能体；

其中所述每个末端型智能体都连接枢纽型智能体，且同级内的枢纽型智能体通过IEC61850通讯协议接口相互连接，且枢纽型智能体通过IEC61850通讯协议接口连接上层的其他枢纽型智能体或上级的功能主站。

其中，所述枢纽型智能体还包括：用于连接低速窄带设备的具有串行接口、用于连接传感网的网络接口；其中所述串行接口和网络接口都工作在通讯服务框架下。

其中，所述网络接口为以下的一种：微功率无线传感网、工业现场总线通讯接口、无线通讯网络；其中所述微功率无线传感网为ZigBee或WiFi；所述工业现场总线通讯接口为Lonworks或CAN或profibus；所述无线通讯网络为GPRS或3G或4G。

其中，所述枢纽型智能体的IEC61850通讯协议接口通过IEC61850GOOSE协议与同级内的其他枢纽型智能体。

其中，所述末端型智能体的IEC104通讯协议接口工作在IEC104Slave模式，且枢纽型智能体的IEC104通讯协议接口工作在IEC104Master模式。

其中，所述上级的枢纽型智能体的IEC61850通讯协议接口工作在IEC61850Master模式下，且连接该枢纽型智能体的下级的枢纽型智能体的IEC61850通讯协议接口工作在IEC61850Slaver模式下。

同时，本发明实施例还提出了一种利用如前任一项所述的系统进行适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集的方法，包括：

末端型智能体将接收到的电气量参数和开关量参数发送到其连接的枢纽型智能体；

位于同级的所述枢纽型智能体之间进行横向通讯以将接收到的参数进行过滤及合并，并放到上级的枢纽型智能体或功能主站。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明实施例的系统和方法具有以下优势：

体系结构更直观，与分层多代理的工作机制相适应，便于理解，信息处理效率提高；

现场数据通讯方式的异构性在就地层的“末端型”智能体得到处理，统一输出为基于以太网的标准网络协议，简化了通讯组网方案；

“枢纽型”智能体实现了区域化的就地联盟决策，体现了分级多代理“分级处理，联盟决策”的重要特征，信息不需要全部汇聚到决策主站后再进行分析处理，提升了决策料率。

本发明实施例能够现场就地化采集信息经过末端型智能体及各级枢纽型智能体的信息过滤、合并后，最后送达决策主站的数据信息纯度高，数据量及通讯资费大幅降低。

附图说明

图1为现有的基于分层多代理的主动配电网决策系统的网络拓扑结构图；

图2为本发明实施例的适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统的网络拓扑结构图；

图3为本发明实施例的末端型智能体的结构示意图；

图4为本发明实施例的枢纽型智能体示意图的结构示意图；

图5为本发明实施例的系统示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

其中，图1是现有的基于分层多代理的主动配电网决策系统的网络拓扑结构图，通过对比图1和图2可以更为清晰的显示出本发明实施例与现有技术的区别。

如图2所示的，本发明实施例提出了一种适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统，包括多个如图3所示的安装部署在主动配电网的用电末端的末端型智能体、如图4所示的用于连接所述末端型智能体的枢纽型智能体。其中，每个末端型智能体都连接枢纽型智能体。对于单层的主动配电网，；

末端型智能体的结构如图3所示的，其安装部署在主动配电网的用电末端以进行电气量和开关量采集，例如模拟量电流、电压等电气量参数，以及硬接点信号等开关量参数。本发明实施例的末端型智能体具有串行接口以连接低速窄带设备，还包括用于连接传感网的网络接口，该网络接口可以为Zigbee通讯模块或类似的模块；该末端型智能体还包括用于连接枢纽型智能体的IEC104通讯协议接口。如图3所示的，该末端型智能体作为IEC104Slave(从站)工作，而连接的枢纽型智能体作为IEC104Master(主站)工作。附图3中的通讯服务框架(简称CSF)能够实现各种异构通讯设备的统一无缝接入。

在发明实施例中，枢纽型智能体安装部署在主动配电网的区域/子区域内，如社区能耗管控中心、配变台区、环网柜数据采集中心等。该枢纽型智能体的结构如图4所示的，既可以连接末端型智能体，也可以连接其他枢纽型智能体。其中在多层网络的拓扑结构中，最底层为末端型智能体，中间的每一层都是枢纽型智能体，最顶层则为功能主站。

该枢纽型智能体一般通过软通讯方式实现区域内分散的末端型智能体的信息接入，可以通过串行接口或是网络连接区域内末端型智能体。同时同级的枢纽型智能体之间也可以进行信息交互，并通过分层多代理的横向通讯联盟决策机制实现区域内的就地智能调控。同时枢纽型智能体能够在汇集了区域内的量测和状态信息、智能调控信息等参数信息后，发送到上级枢纽型智能体或者主动配电网功能决策主站系统。由此可见枢纽型智能体需要具有较强的通讯功能。较强，但对通讯硬件资源依赖较强的IEC61850MMS通讯协议作为上行外部通讯接口协议，本侧的枢纽型智能体作为IEC61850Slave(从站)工作，对侧的枢纽型智能体/决策主站系统作为IEC61850Master(主站)工作。

同时，同一区域内的枢纽型智能体之间也可以横向通讯，横向通讯采用IEC61850GOOSE协议。由于GOOSE传输机制默认只能传输状态量信息，不能实现模拟量的传输，因此本发明对枢纽型智能体之间横向通讯采用的GOOSE协议进行了扩展，在状态量传输基础上增加了模拟量传输的机制，实现快速的模拟量及状态量相互传输。图4中的通讯服务框架(简称为CSF)，用于实现各种异构通讯设备的统一无缝接入。

下面以某基于分层多代理决策的主动配电网关键指标决策系统信息通讯交互为实施例进行说明。

实施例系统如附图5所示，包括4种智能代理节点：Upper节点、SubZone节点、Load节点、Node节点、Line节点、Ele节点。

Upper节点代表上一级的综合决策智能体节点，SubZone节点代表区域汇聚智能决策节点，Load节点代表主动配电网的主动负荷节点、Node节点代表行为动作节点，如投切电容器组动作节点，Line节点代表主动配电网线路节点，Ele节点代表完成基本的数据采集及控制的基础节点。

通过附图4、附图5的比对表明：Ele对应基本采集、控制及通讯的末端型智能节点、Load、Line、SubZone、Upper节点对应枢纽型智能节点。

下表给出了该分层多代理系统的信息类型及信息交互流向关系。

1、2、6号信息的通讯交互如附图5的连线1、2、6所示，可见，基于本发明的数据采集及通讯方法可以很方便地实现上述智能节点间的直观数据交互。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统，其特征在于，包括至少一个安装部署在主动配电网的用电末端的末端型智能体、至少一个用于连接所述末端型智能体的枢纽型智能体；

所述末端型智能体至少包括：用于连接低速窄带设备的具有串行接口、用于连接传感网的网络接口、用于连接所述枢纽型智能体的IEC104通讯协议接口；其中所述串行接口和网络接口都工作在通讯服务框架下；

所述枢纽型智能体至少包括：用于连接所述末端型智能体的IEC104通讯协议接口、IEC61850通讯协议接口，其中所述IEC61850通讯协议接口用于其他枢纽型智能体，其中所述其他枢纽型智能体为：同级内的其他枢纽型智能体，或上级的其他枢纽型智能体，或上级的功能主站，或下级区域内其他枢纽型智能体；

其中所述每个末端型智能体都连接枢纽型智能体，且同级内的枢纽型智能体通过IEC61850通讯协议接口相互连接，且枢纽型智能体通过IEC61850通讯协议接口连接上层的其他枢纽型智能体或上级的功能主站。

2.根据权利要求1所述的适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统，其特征在于，所述枢纽型智能体还包括：用于连接低速窄带设备的具有串行接口、用于连接传感网的网络接口；其中所述串行接口和网络接口都工作在通讯服务框架下。

3.根据权利要求1或2所述的适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统，其特征在于，所述网络接口为以下的一种：微功率无线传感网、工业现场总线通讯接口、无线通讯网络；其中所述微功率无线传感网为ZigBee或WiFi；所述工业现场总线通讯接口为Lonworks或CAN或profibus；所述无线通讯网络为GPRS或3G或4G。

4.根据权利要求1所述的适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统，其特征在于，所述枢纽型智能体的IEC61850通讯协议接口通过IEC 61850 GOOSE协议与同级内的其他枢纽型智能体。

5.根据权利要求1所述的适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统，其特征在于，所述末端型智能体的IEC104通讯协议接口工作在IEC104 Slave模式，且枢纽型智能体的IEC104通讯协议接口工作在IEC104 Master模式。

6.根据权利要求1所述的适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集系统，其特征在于，所述上级的枢纽型智能体的IEC61850通讯协议接口工作在IEC61850 Master模式下，且连接该枢纽型智能体的下级的枢纽型智能体的IEC61850通讯协议接口工作在IEC61850Slaver模式下。

7.一种利用如权利要求1-6任一项所述的系统进行适用于分层多代理决策的主动配电网数据采集的方法，其特征在于，包括：

末端型智能体将接收到的电气量参数和开关量参数发送到其连接的枢纽型智能体；

位于同级的所述枢纽型智能体之间进行横向通讯以将接收到的参数进行过滤及合并，并放到上级的枢纽型智能体或功能主站。