文摘
随着社会和经济的持续发展,越来越被更多的关注电网的安全性和效率。本文的重要性和技术支持智能电网的信息化和智能实现探索基于复杂科学管理思维与MAS技术相结合,以智能电网为切入点。随后,智能电网信息管理系统的框架结构提出了基于多重代理技术,重点阐述代理的设计和功能在设备层面,子系统级别,和总系统中的系统级。通过测试验证系统功能和分析的例子。实践证明,本文设计的智能电网信息管理系统可以为智能电网信息化提供技术支持和智能的实现。
1。介绍
随着社会和经济的持续发展,越来越被更多的关注安全与效率的电网1- - - - - -4]。信息化和智能电网行业的游戏规则,和小说类型的信息系统能够覆盖电网综合是实现智能电网的基础。传感器网络的介绍和应用,电网设备的操作状态,周边工作环境,和其他的信息可以被监控,提供了支持,实现智能电网的信息化(5- - - - - -8]。虽然能量管理系统(EMS)已经广泛应用于电网调度管理,它仍然需要调度程序的直接参与和分布式独立计算。然后调度员做出决定基于经验和处理信息,从而减少调度操作的实时性和准确性9- - - - - -12]。随着电网规模的不断扩大,电力市场改革的深化和全面建设智能电网的出现,电力系统的运行方式和结构调整已变得越来越复杂,也提出了更严格的要求调度员的心理素质和操作经验。在电网发生故障时,大量报警信息将显示分配器,分配器,不可能在短时间内分析和处理信息。它也将非常具有挑战性的科学和准确的处理决定13,14]。因此,电网的运行需要一个调度自动化系统和更全面的功能,更多的智能信息处理和科学决策迫切改善经济和安全运行的电网15]。
智能电网信息管理系统(SGIMS)提出了更高的要求,这就需要它演变成一个复杂的自适应系统(CAS)与智能的特点,具有良好的灵活性、可扩展性和适应性。它不仅可以有效地实现数据收集、预测和智能等功能规划、自我组织、自我控制,以及辅助决策也完成最优生产、操作和事务的权力复杂的信息环境。它包括定期检查和测试操作的关键设施的监管控制和数据收集和调度和其他辅助服务功能的实现基于一个有效的机制。然而,中国之前的电力信息管理主要用于EMS和其他类型的应用程序软件,没有智能信息决策的能力,因此很难满足智能电网的复杂的信息管理需求。大力发展信息技术设施匹配的目标智能电网已成为一个重要的应用研究领域。目前,MAS技术主要是用于分布式人工智能领域的复杂系统科学,也广泛应用于资源管理、风险管理、系统管理和网络信息。同样,MAS技术还可以提供一个可行的方式智能电网信息管理系统的功能实现。目前,这项技术和方法已初步应用和研究领域的电力线路传输智能电网的应用场景,分布式戒备森严的控制系统的结构设计,电力调度和系统继电保护(如广域后备保护、协调保护、在线验证,和早期预警系统)。
本文设计的智能电网信息管理系统研究基于复杂的科学管理思想与MAS技术相结合,建立相应的信息管理系统。最后,该系统是基于实际数据的验证和分析探讨智能电网产业的管理分析。
2。相关技术和方法
2.1。MAS技术
电力系统是一个实时动态系统由五个基本链接:发电、传输、转换、功率分布和功率消耗。先决条件,以确保电力系统的稳定运行如下。系统需要满足两个基本方程,即等式约束和不等式约束。首先,从权力再生产的过程,它可以分为智能模块的发电、传输、转换、分布和功耗。这些模块集中用户的电力需求信息。其中,发电信息代理可以支持不同的访问,包括大量的清洁发电分布式发电等信息。生成、传输、转换和分布信息代理集中供电方面的信息。电力信息代理集中力量需求方面的信息,可以为电力市场交易提供信息服务需求侧响应。调度信息代理集中大量的电力交易信息实现电力调度基于经济和环境效益。等式约束条件的电力系统意味着系统的有功功率和无功功率实时保持动态平衡,可以通过方程表达(1)和(2):
和代表产生的有功功率和无功功率我th供电系统中;n代表权力的节点数量;P和问代表了有功功率和无功功率的权力体系;和代表活动和无功功率的损失Kth电力传输和转换设备系统中;米代表系统中负载的数量。
, ,和站的电压和的上限和下限我th的电源总线,分别; ,f,的频率和系统的上限和下限,分别; , ,和站的上限和下限的有功功率输出我th发生器分别; , ,和站的上限和下限输出的无功功率我分别th发生器。
电网调度系统是一个实时的动态系统,大量的信息和大规模。安全、经济和优质运行电网,它需要处理的最小化系统网损、电压质量和频率稳定性的同时,和其他问题,这可以被视为一个ultrahigh-dimensional,非线性,微分equation-inequality约束条件变化的问题。其数学模型方程所示(3)和(4):
在哪里x∈Rn和X∈Rn(R是一个真正的数字)的电力系统的状态向量和输出向量,u∈Rr代表控制向量;f(x,u)是一阶状态方程;Δf和ΔV代表节点的电压和频率动态偏差,分别。电网中的节点是巨大的和复杂的,不可能在短时间内解决上述问题(10),这也是为什么调度自动化系统只能用于分析而不是目前全球解决方案控制。
与环境的交互是一个代理的技术工作的先决条件。随后,处理接收到的环境信息。工作流程如图1。
多重代理系统,称为MAS为短,是一组多个代理。个人代理设置相互协作来实现特定的功能。在实现信息的关系,控制关系,和解决方案模式在MAS的内部代理中,有一些组织结构的差异。当组织结构不同,信息存储、分享和代理之间的通信方法可以确定。当组织结构是相同的,代理有相同的信息沟通机制。因此,MAS的组织结构可以分为三种类型根据不同的管理模式和服务机制:集中式、分布式和混合。其结构如图2。
的操作系统需要建立一个共同的平台,虽然SACDA, EMS, DMS应用于调度自动化系统目前在不同的环境中独立工作。它是高度挑战性的协调三个之间的关系。因此,有必要建立一个系统平台和分层分布式体系结构。系统的功能模块应该是相互独立的,应该维护和协调操作,无法满足基于传统的面向对象技术。MAS技术是应用于电力调度自动化系统领域,和最新的尖端技术集成,如计算机技术、信息处理技术和通信技术。EMS是升级到一个基于主体的智能调度控制系统,建立一个智能调度管理模型,提供了一个有效的解决电力系统中复杂多变的问题。
2.2。智能电网信息管理系统的设计基于复杂的科学管理思想和MAS技术
多重代理系统是由有限数量的单一代理基于一定的拓扑结构。单代理的智能电网信息管理系统在此主要是指子代理如输电线路、变压器、断路器在设备层面,每个电压水平的子代理子系统,以及整个系统的子代理。上述子代理获取电网的实时数据信息通过监控系统和其他代理和分析和评估自己的当前状态和环境。
结果与其他代理,然后结合电网发展的状态控制策略在下一步中,与其他代理合作,完成控制任务,最后组织分析结果和控制策略日志和报告上级代理,从上级代理,等待进一步指令。
一个代理的设计如图3。
智能grid-oriented信息管理系统建立在本文中主要由三种类型的代理:代理在整个系统层面,子系统(变电所)级别的代理,代理的设备水平。代理的结构如图3。此外,他们协调模块、分析模块、通信管理模块和数据管理模块本质上是相似的。区别只在于算法实现。此外,国家的代理监控模块和执行模块各层次不同,各级和代理有不同的信息来源和控制对象。
智能电网信息管理系统基于多重代理系统(MAS)由子代理,如图3。多重代理系统(MAS)是由多个松散耦合的、粗粒度的代理。同时考虑到单系统的优点,关键的一点是,功能无关代理可以完成复杂的分布式任务,通过相互协作解决问题。
本文采用星形网络的通信方式来满足需求的快速和准确的交互智能电网中大量的信息。上级代理的通信模块在每个代理组织还需要协调考虑子代理之间的通信和功能的中央服务器每个代理和信息流动的转运站。网络地址、地理位置、电气性能和其他每个代理的信息存储在数据库中。系统设计如图4。
在图4,一个代表整个系统代理(代理),一个我代表子系统(变电所)和设备代理系统中最高电压水平,和一个ij代表子系统(变电所)和设备系统中代理在subvoltage级别。之间的双向连接代理代表之间的通信连接现有的代理,和实线代表静态连接(连接固定从系统启动与关闭,并将不被释放)。虚线代表动态连接(应得到另一方的地址从服务器的信息交互,建立双向连接,并释放后的连接交互节省系统资源)。
在系统的实现中,代理之间的通信信息格式化基于统一FIPA标准。代理之间的交互反映在两个方面:(1)信息共享:基本操作状态和电网的监控信息代理、以及分析结果的信息,可以被其他代理收购,已获得权威。②合作和协调完成任务:监管和操作在电网并不是独立的。相反,它们相互关联和相互影响。因此,代理将任务援助请求发送到其他代理基于任务的要求和请求的操作自动化电气组件或设备的代理。确定所需的其他代理和处理接收到的请求和返回的处理结果。请求者决定下一步的行动基于请求处理结果。上述两个主要类型的信息是细分为更具体的信息。每个类型的信息都有一个不同的标记。分析模块将调用不同的算法来处理基于其标签的信息。
3所示。仿真实现
3.1。建立多重代理系统
多重代理系统是由单一代理和单一代理的具体工作流程图表如图5。
当代理闲置时,它被设置为待机状态来降低功耗。如图5有两种类型的唤醒:主动唤醒和被动唤醒:①积极唤醒:代理评估和定期调节本身和环境。描述的步骤如下:(一)代理积极发送测量命令以定期间隔,每个测量单元获得的监测数据实时数据库,将信息共享请求发送给其他代理在必要的时候,从其他代理和远程获取数据。(b)数据准备完成后,代理根据数据分析和评估系统,将结果存储在工作日志和报告结果向上级代理。(c)评价结果为基础,系统进行决策分析和部署有针对性的战略任务。(d)确定是否可以独立完成的任务。如果这个任务完成后,活动记录在日志和报告给上级代理,然后这个过程结束。如果没有,就继续步骤(e)。(e)请求援助从相应的其他代理一起完成任务。如果得到一个肯定的答复,继续步骤(d)完成任务完成本身和过程结束。否则,情况报告给上级代理,等待上级的综合控制代理,然后这个过程结束。②被动唤醒:在待机状态下,代理会收到来自外部环境的信息。从其他代理已收到请求后,系统开始分析和评估上述请求,决定是否执行请求,并给出相应的响应。如果同意要求另一方执行任务,它将等待特定的任务指令后从另一方发送消息和回复对方的具体任务的完成状态后任务完成。如果请求被拒绝,流程结束后拒绝消息发送,和代理重新进入待机状态,等待下一条消息。
行为规则系统分析后,沟通,合作,和其他方面的单一代理设计,多重代理系统的运行方式将本质上决定。
代理启动后,它的第一个行动是初始化通信模块,发送注册信息沟通管理代理的代理组织充当服务器,并注册相关信息,包括名称、位置、类别、工作方法和通信IP地址。注册完成后,沟通管理代理注册代理的信息存储在数据库的通信并添加代理网络代理列表,这表明代理处于传染性状态。
可替换主体有两种通信模式,垂直和水平,如图6。在水平的沟通模式,获得另一方的地址发送一个地址请求到服务器,然后单独交流的双向连接,和链接通信完成后发布。在垂直的沟通模式,上层之间的连接代理和低层人维护,直接可以将消息发送到与在线代理实现一对一或一对多沟通。信息传输的准确性和安全性考虑,和TCP / IP协议是用来沟通在正常情况下。UDP协议通信作为一个备份通信方法,特殊的时刻。
代理之间的通信过程描述如下:①发送方的代理人的行动过程:(一)分析和决策模块传输的原始信息被发送到协调模块。信息应包括信息类型标签和具体内容。(b)协调模块确定消息的优先级根据信息的类型和内容,并将其添加到信息内容。(c)通信模块格式和包的信息根据FIPA标准,增加属性,如发送方,时间,和信息ID,并将原始信息的内容项(内容)。协议中使用语言的原始信息封装成项目(语言)的语言。封装完成后,通信模块发送数据包的信息接收代理根据TCP / IP协议。②行动流接收代理:
(一)通信模块接收到的信息,解获得属性和内容的信息,并传送模块的协调。(b)协调模块合并时间,发送者优先,和其他索引来确定消息的优先级,将信息插入到相应的消息缓冲区的位置协调模块根据测定结果,并等待处理。(c)处理完成后,开始分析模块来处理信息。分析模块调用相应的算法基于消息的类型进行分析。如果它是信息共享信息,进入步骤(d)。如果是任务请求信息,进入步骤(e)。(d)首先,确定系统消息发送的回复。如果是这样,恢复发送消息的过程分析模块,并继续下一步。如果没有,叫信息共享信息处理算法来分析和处理信息,获取信息从相应的数据库或算法,并回复发件人代理。(e)首先,确定系统消息发送的回复。如果是这样,恢复发送消息的过程分析模块,并继续下一步。如果不是,调用任务请求信息处理算法分析的信息,最后回复处理方法的上述请求,发送方代理。3.2。数据库的设计
1号主变压器的变电站为例来说明具体的系统的工作模式,如温度测量和评估。数据包括温度、电场强度、冷却装置的状态,和石油环境中的气体含量测量变量,以及固定变压器参数等数据。为符合算法的综合要求,也有一些从其他设备共享信息;测量数据是预存储在数据库中,和阅读的实际情况模拟序列。
基于信息表明变压器的操作状态和外部环境获得基于无线传感器网络,代理评估变压器的健康状况分析模块通过调用分析算法。在这种情况下,评价结果是变压器在严重老化状态,确定失效概率很高。
代理可以获得的信息在其他代理在同一水平的评价结果(变压器,变压器3,输电线路2)作为参考,结合自身健康状况的评价结果,并调用故障诊断和故障预测算法,分析了变压器。在这种情况下,主要的考虑是,变压器可能有一个相对较高的概率低能量放电(44.8%)、低能量放电和过热(32.61%),和其他类型的错误结果的基础上根据DGA故障诊断预测。相应的决策和控制策略根据分析情况,并分析得出结论进行电气隔离的变压器。此外,维修人员进行检修和更换相应的警告。
执行模块接收到任务后电气隔离变压器的决策,它决定了特定的操作计划基于网格的具体情况:断开断路器3311,3310,3312,3501,1101,连接到变压器。其中,断路器1101连接到装备水平在输电线路2剂。代理发送一个消息请求输电线路的合作代理1101断开断路器。整个操作完成后,执行结果反馈并记录在日志中。
上述分析和控制结果向上级报告系统代理。上层系统代理接收到通知后,在1号变压器的维护,申请时重新安排电网运行方式的变压器是断开的。1主变压器的负荷转移和共享,变形金刚2和3,并通过执行模块完成特定的操作。这种情况下简要解释智能电网信息管理系统的功能的基础上,可替换主体技术。(1)管理和协调代理:坐标之间的关系和管理系统中多个代理和发展的一系列决策计划调度程序的选择基于辅助决策信息从其他代理提供的定性、定量分析系统中使用相应的决策方法和知识。(2)系统监控代理:它可以监视多个应用程序的操作系统和收集在线和离线信息的系统,包括SCADA数据、电能量数据,二次变电站设备的操作参数,图像监控信号,和调度管理系统信息,统一数据管理协调代理。(3)系统控制代理:分解综合控制命令由电网调度和系统自动发布,如模式调整、事故处理、电力市场和交易,成单个操作或程序操作序列(远程控制、远程调整,保护接通并返回,固定值变化,等等),并沟通他们每个应用系统,这样操作可以由每个完成相应的应用系统。(4)经济运行代理:在日常操作中,它可以应用相应的模型和算法(如负荷预测、经济调度、经济单元组合,水力发电计划,交换计划,燃料计划,和维护计划)基于安全稳定约束的指导操作规则和支持策略的发展为整个系统的经济运行。在常规操作,它不断地提供关于整体经济效率的信息,网络损耗和系统的热效率,并提出建议和解决方案如何减少损失,提高效率(图7)。(5)安全分析代理:相应的模型和算法应用于实时(如功率流的计算、状态估计、实时网络分析、调度的安全约束,对电压稳定的分析,预测和分析失败)和支持系统的安全评估。在常规操作期间的系统,它可以发出痛苦的早期警报通知实时系统的弱点。与此同时,它也可以提供建议,并提供策略来提高电力系统安全与稳定,这样可以保持正常的工作状态。(6)人机交互代理:各种应用系统集成和统一的接口来实现集中的区域电网调度员虚拟控制台。它有一个直观的界面和可以将区域电网的运行状态和设备的各种图形、仪表板、表、声音、动画和图片。调度程序可以配置各种显示方式根据自己的习惯。(7)仿真培训员:虚拟训练环境调度综合专业业务实现。上述职业包括调度程序、监视器、模式人员,和负载各级人员。培训内容不仅包括电网的仿真操作还有综合使用的各种系统调度人员在实践中,包括调度管理系统、图像监控系统,网站管理系统,以及电力市场的交易系统。完成培训的功能,如电网调度、灌装操作的票,负荷预测,方法安排,电力市场交易,处理系统事故,事故的预测。(8)电力市场代理:电力市场操作的方案是由收集和整合信息网格操作,用户,环境,政策,和其他方面,包括估计的负载、规划、分析和统计,确保地区供电局可以最经济交易安全的电力市场。(9)代理:统计分析数据信息从不同的应用程序系统开采和提取的基于代理的情报。总结、分析、统计、分类和其他类型的数据处理完成后根据不同的要求形成各种报告和策略来支持决策。它为调度员提供了强大的数据分析工具,可以用来准备各种报告灵活、以多种方式呈现数据分析的结果。
4所示。结论
本文的框架结构智能调度自动化系统提出了基于MAS技术,可符合智能电网调度新形势下的要求。智能调度自动化系统基于MAS技术比现有EMS有更强大的功能,更科学的决策,可以提供一个可靠保证电力系统的正常操作。基于多重代理技术,建立具有层次结构的信息管理系统在本文中基于特征的可替换主体协作解决问题。提出的策略实现了状态监测、状态评估、维护和状态的智能电网和手动维护提供技术支持。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以要求作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。