智能電網集成優(yōu)化控制技術是實現(xiàn)各環(huán)節(jié)協(xié)調運行的關鍵,智能代理技術為解決這一問題提供了良好的方法。在介紹國內外智能代理研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎上,介紹了基于Agent的智能電網集成優(yōu)化控制技術總體架構,基于Agent的動態(tài)分解與協(xié)調技術,并以微電網為例,對微電網中基于Agent的即插即用技術進行了分析。
0引言
建設智能電網是實現(xiàn)我國能源轉型的根本戰(zhàn)略,也是一個長期復雜的系統(tǒng)工程。未來智能電網要求通過對多種運行方式、多層面的協(xié)調控制,保證電網整體處于安全、經濟的運行狀態(tài)。智能電網要求系統(tǒng)能夠迅速地進行信息處理,管理信息和操作信息必須是在保密級別約束的條件下,在授權允許范圍內實現(xiàn)共享和協(xié)同,能有效地防止網絡攻擊。依靠傳統(tǒng)的協(xié)調控制手段不能滿足智能電網集成優(yōu)化控制的要求。近年來,智能代理技術逐漸發(fā)展起來,為實現(xiàn)智能電網的集成優(yōu)化控制、電網信息管理和信息安全提供了一種新的信息處理方法。
智能代理(IntelligentAgent)的關鍵是獲取代理所需的知識推理能力、知識的操縱能力、知識的展現(xiàn)能力和一個代理同其他代理共享知識協(xié)同操作的能力。代理設計者必須能夠用產生的知識對電網狀態(tài)和控制行為進行準確完整的描述。智能代理的一般屬性包括:(1)自主性:智能代理可以在沒有人和其他事物的直接干預下操作,可以對它們的動作行為和內部狀態(tài)進行協(xié)調控制;(2)社會能力:智能代理可以通過交流語言同其他的智能代理(可能是設備,也可能是人)進行相互作用;(3)反應性:智能代理能夠預測到其環(huán)境并及時作出反應;(4)主動性:智能代理不僅可以對其環(huán)境作出反應,而且可以主動表現(xiàn)出朝著既定目標方向動作的行為。
多代理系統(tǒng)(MulTI-AgentSystem,MAS)是能夠相互交流的智能代理的集合,可以通過相互協(xié)作達到共同的目標。近年來,國內外專家學者對 MAS理論研究逐步應用到電力市場、繼電保護、電力系統(tǒng)電壓無功優(yōu)化調節(jié)和緊急控制等領域?;贏gent的智能電網集成優(yōu)化控制技術正在成為當前和今后研究的熱點之一。
目前多代理技術(MulTI-Agent)尚在不斷發(fā)展和完善當中,還存在一些有待研究的問題:(1)多代理系統(tǒng)的設計目前尚未標準化。(2)多代理系統(tǒng)能否真實地揭示整個電力系統(tǒng)動態(tài)行為特征,還需要實踐的檢驗。主要是目前某一方面的代理可以實現(xiàn)設計目標,太復雜的系統(tǒng)還有待研究。單個代理有能力解決局部問題,但不能單獨實現(xiàn)全局目標等。(3)多代理系統(tǒng)中沒有系統(tǒng)全局控制功能,僅僅依靠一組協(xié)調代理,解決代理間的決策沖突。(4)代理決策過程是異步的。必須與知識工程相結合。
1基于Agent的智能電網集成優(yōu)化控制
未來智能電網不僅需要本地不同控制器間協(xié)調,也需要異地不同控制器間協(xié)調控制。依靠傳統(tǒng)的協(xié)調控制手段不能滿足智能運行控制的要求。采用基于Agent的智能電網集成優(yōu)化控制技術不失為解決問題的理想手段之一[1]。
1.1總體架構
總體思想是通過專門設計的系統(tǒng)結構、各層Agent態(tài)勢判據、多判據綜合決策方法和流程及各層Agent的協(xié)同控制機制,實現(xiàn)智能電網集成優(yōu)化協(xié)調控制。
主要技術思想包括:(1)智能電網的分布式自治架構是基于Agent的分層分布式計算結構,包括感器,嵌入式處理器和實時計算等,用標準化接口通過網絡來互通信息,主要采用SOA架構和面向信息的中間件實現(xiàn)。(2)對于專用網絡主要是采用分布式數據庫技術來實現(xiàn)局部和全局的數據交換與智能決策,分布式數據庫是通過開放式接口整合起來的。(3)系統(tǒng)將盡量用即插即用硬件和軟件組成,采用基于主動學習特征的技術標準[3-12]。
1.2動態(tài)分解與協(xié)調
在計算機應用領域,現(xiàn)有的大多數的分析優(yōu)化協(xié)作任務的求解系統(tǒng)都是依據智能Agent技術構建的。這里給出一種新的思想:通過系統(tǒng)自動動態(tài)重構來提高智能電網的動態(tài)適應性,既可以解決智能電網在輸電網方面的集成優(yōu)化控制方面的問題,也可以解決微電網與配電管理系統(tǒng)(DMS)的協(xié)調控制問題。該思想允許組成求解系統(tǒng)的各個智能Agent之間自動地根據電網變化的環(huán)境采取2種操作:Agent融合和Agent分解。生成新的任務求解結構,以適應環(huán)境的變化,可重構新的適應當前環(huán)境的求解結構,這種重構是基于智能Agent自身的。
圖2給出了自動動態(tài)重構控制模型的構造。過程包括輸入表示、決策制定、決策執(zhí)行和動態(tài)環(huán)境感知4個階段。每個階段所需完成的任務為:
輸入表示:對外部環(huán)境觀察和對智能Agent自身進行觀察,得到關于外部環(huán)境和自身情況的相關數據。對于每個智能Agent的外部環(huán)境是指與其他智能 Agent進行信息交流??梢圆捎脮r間邏輯樹的結構記錄某個智能Agent同其他智能Agent進行交流的過程。這種結構非常適合于查詢統(tǒng)計。該 Agent通過對時間邏輯樹的查詢操作進行統(tǒng)計,可以選擇出同它進行融合操作的最佳智能Agent。這個階段是智能Agent進行融合和分解操作的準備階段。決策制定:將輸入理想結構的大致描述和當前組織構造進行比較判斷,作出是否保持目前結構者調整當前組織結構的決定。
決策執(zhí)行:具體執(zhí)行由決策制定階段產生的決策。如果決策制定階段作出改變當前組織結構的決定,那么執(zhí)行該決策。
動態(tài)環(huán)境感知:決策執(zhí)行階段執(zhí)行決策之后,通過動態(tài)環(huán)境感知將新形成的結構轉化成當前組織結構。