Agent技术在中国智能电网建设中的应用

郭昊坤，吴军基

（1. 江阴职业技术学院 电子信息工程系，江苏 江阴 214405；2. 南京理工大学 能源与动力工程学院，

江苏 南京 210094）

随着奥巴马能源新政的出台，加快建设“智能电网”已成为国际社会的共识[1]。智能电网是有机融合了信息、数字等多种前沿技术的输配电系统；其发展目标是建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化电网；具有多目标、可控制、自适应、自决策、自处理、快速性等特征[2-6]。我国城市电网本来就相对薄弱，强化并开展智能电网的研究对我国社会经济发展具有重大意义[7-8]。

Agent技术是分布式人工智能的一个分支，它可以像专家系统那样有较高的推理能力，又具有对于新事物的快速反应能力，适合应用到智能电网的建设中[9-10]。20世纪90年代开始，Agent被应用到电力系统的研究中，在电力系统故障诊断、电网调度管理、电网运行以及电力市场决策支持系统等方面已经进行了一定的研究，某些相关技术已得到初步应用[11]。

1 智能电网

到目前为止，智能电网还没有统一的定义。余贻鑫等[7]认为智能电网是指一个完全自动化的供电网络，其中的每一个用户和节点都得到实时监控，并保证从发电厂到用户端电器之间的每一个节点上信息的双向流动。陈树勇等[3]认为智能电网就是通过传感器把各种设备、资产连接到一起，形成一个客户服务总线，从而对信息进行整合分析，以此来降低成本，提高效率，提高整个电网的可靠性，使运行和管理达到最优化。

智能电网的特征体现了它与传统电网的区别，可总结为以下几个方面[3-4]：自治和自愈能力、防御能力、电网兼容性、高效运营和管理、优质和友好性、电力交易的方便性。受国际金融危机的影响，我国电力需求暂时放缓，这在客观上为调整和优化电力和能源结构提供了有利条件和机遇[3]，此时，我国正适合大力加强智能电网的建设。

2 Agent技术

Agent的基本思想是使软件能模拟人类的社会行为和认知，即人类社会的组织形式、协作关系、进化机制，以及认知、思维和解决问题的方式。Agent的典型结构如图1所示，即包括人机界面、通信模块、分析计算推理模块、语言包装和协调机制、知识数据库和总体控制管理模块六部分。

图1 Agent典型结构简图Fig. 1 Typical structure diagram of Agent

多智能Agent系统（Multi-Agent System，MAS）是指能对环境的变化具有适用力及相应的自我调整能力，并能通过与其他智能Agent以交互的方式共同完成复杂问题求解的智能系统[12]。MSA一般具有以下6个基本特征[13-14]：

1）功能控制范围。单个Agent的功能控制范围可能是全局，也可能是局部。

2）集成系统的操作手段。系统可以通过局部功能、局部接口、应用或问题参数访问单个Agent。

3）系统控制位置，包括中心或分布的。

4）系统集成机制，包括功能、语言、表示方法、应用或问题。

5）Agent组成，包括同构的、异构的。

6）系统Agent类型，包括人、机器、人和机器的混合。

3 Agent在中国智能电网建设中的应用

近年来，Agent和多Agent系统领域发展迅速，已日渐成为一种新的思维方式，是一种分析、设计和处理复杂性、分布性和相互作用问题的概念模式，在中国智能电网建设中的研究已初具规模[15]。

3.1 Agent在电力市场中的应用

目前，Agent技术在电力市场中的应用最为广泛，且最具应用前景[16]。在电力市场化的今天，如何准确并稳定地进行电价预测，是市场参与各方都十分关心的问题[17]。

为了抑制高耗能行业盲目发展，促进结构调整和产业升级，我国出台了针对高耗能行业的差别电价政策[18]。差别电价的核心是针对不同的行业实行不同的电价，若电价定得太高，将增加企业成本，使社会物价上涨，对国民经济造成不良影响；若电价定得太低，又不能达到预期目的。谭显东等[19]建立了研究差别电价对社会物价及行业用电影响的多Agent模型，如图2所示。该模型克服了传统数学模型考虑因素不足的缺点，能够更全面地反映微观个体与宏观经济之间的联系，为制定差别电价政策提供决策支持。

图2 差别电价模拟的多Agent框架Fig. 2 Multi-Agent structure of the discriminating power price

实行峰谷分时电价是需求侧管理的重要手段，其基本思想是运用价格信号引导终端用户的用电行为[20-21]。分时电价的核心是划分峰谷时段和确定峰谷电价比，峰谷电价比太高易导致用户过响应，使供电企业亏损；太低则用户响应不足，不能达到预期目标。袁家海等[22]借助多Agent模拟方法研究大用户对峰谷分时电价的响应行为，为峰谷电价政策的决策支持和政策评估提供了一个模拟实验平台。

3.2 Agent在继电保护中的应用

电力系统继电保护的主要作用是切除发生故障的设备以保证电力系统的正常运行，其性能关系到电力系统中输电线路的传输容量和电力系统安全运行的可靠性及灵活性。随着中国电网规模的不断扩大，传统的继电保护系统难以达到理想效果。多Agent系统凭借其自主性、合作性、可变性、自发性等特点，逐渐引起电力系统研究人员的重视，而基于MAS的智能继电保护系统也逐渐引起国内许多研究人员的重视。

张丹慧等[23]利用Agent技术可以主动探测并估计网络传输状况，同时进行传输数据特性分析和帮助传输系统灵活调整传输策略的特征，设计了PRDTLNS-Agent系统，有效地解决了变电站继电保护信息传输中各类数据流量冲突的问题，保障了信息可靠实时传输，为提高变电站自动化系统的局域网通信性能提供了有力的技术支持。

杨伟等[24]利用MAS的基本特性，结合电力系统的基本特点，运用分布式系统的思想，设计了一种基于MAS的电力系统自适应保护系统，系统结构如图3所示。通过验证，该系统不仅可以有效地扩大保护动作范围，而且可以大大缩短后备保护的动作时间。

图3 基于MAS的自适应保护系统结构Fig. 3 MAS-based adaptive protection system structure

陈新等[25]设计了基于MAS的智能电网继电保护在线整定系统，实现了定值的在线整定和在线更新，提高了保护性能，且具有良好的实时性、同步性和抗故障能力。

3.3 Agent在电力系统无功优化控制中的应用

电力系统电压无功控制的对象是各母线电压和无功功率，电压是否合格直接关系到整个电网的稳定运行[26-27]。多Agent 技术具有很好的自适应性，能使逻辑上或物理上分散的系统并行、协调地求解问题。这种特性能够很好地解决电力系统无功优化的低效和数据冗余问题。

张小莲等[28]设计了基于MAS的分层分布式无功控制系统。其仿真结果与传统的全局优化结果进行比较，分布式优化模型的规模小于全局优化，且不需要集中上传数据，避免了全局优化的数据冗余问题，优化速度也比全局优化提高很多。

3.4 Agent在电网故障诊断中的应用

电网故障诊断系统一直是许多电力系统研究人员的研究热点，并取得了一些研究成果[29-31]。但故障诊断系统对于电网事件的实时响应性不理想，一般需要做完一次完整的故障分析或判断后方能再去处理新的事件。

朱永利等[32]提出了一种基于多Agent的电力系统实时故障诊断方法和系统结构，且通过具体实验证明了此故障诊断方法是一种有效的电力系统诊断方法，可有效地提高诊断系统对于故障事件的反应性能，在外界环境变化较大时可自动放弃当前的诊断目标。

4 总结与展望

通过介绍智能电网和Agent技术，叙述了Agent技术在中国智能电网建设中的研究现状，详细介绍了其在电力市场、继电保护等中的应用。

尽管Agent技术在中国智能电网中的研究及应用还处在初级阶段，但其特点与智能电网的特点在很大程度上有相似之处，有着广阔的研究及应用前景，值得国内相关领域专家、学者及研究人员的研究和探讨。

随着微电网的发展，Agent技术也可应用于微电网中电压控制系统、即插即用系统等[33]，其自治、通信、可协调等特点恰好可以控制高分散性的微电网，解决传统集中式控制方法难以适应微电网分布式特性的缺陷。

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