基于Agent的电力系统智能调度设计

徐 彪 张占凯 徐驰名

（国网建德市供电公司，浙江 杭州311600）

0 引言

改革开放以来，中国经济和工业发展迅速，对电力产生了极大的需求，同时对电网也提出了越来越高的要求。而我国电网技术发展却相对滞后，已难以适应当下形势的快速发展。基于此，积极发展智能电网具有非常重要的意义。智能电网是指具有智能化、自动化和故障处理能力的安全可靠的电网［1］。其中，电力调度是智能电网的核心控制环节。当前，我国电网系统中已经实施了EMS／SCADA系统，但该系统智能化程度不高，且需要较多的时间进行计算分析，导致在事故发生时难以正确决断，从而造成大面积的停电。尤其是在当前，国家电网公司在推行电力调度一体化的情况下，EMS／SCADA系统更加难以满足要求。因此，应进一步加强研究，对智能电网的调度智能化进行研究。

1 智能调度概述

智能电网（Smart Grid）这一概念最早由美国提出。我国也于2009年提出智能电网建设计划。智能电网依托于电力通信网络，使用各类信息技术，能够更加安全稳定地实现电能的控制、分配与传输，并具有很好的鲁棒性、抗干扰能力和自愈能力，可以有效保障电力系统的长期安全运行［2］。智能调度是智能电网的一项关键技术，是确保电力系统高度信息化、智能化和集成化的核心技术。

目前，我国电网中电力调度按照“统一调度、分级管理”的原则，广泛实施了EMS／SCADA系统，但该系统的智能化性能不高，当电网出现故障时，需要调度员凭借自身经验进行判断，这显然无法保证事故处理的准确性和及时性，导致在电网发生故障时难以迅速解决，进而造成大面积停电的现象，影响各项建设和生活用电的需要。显然，现有的经验型和分析型的调度模式已经无法适应新形势下对电网的需要，我国电网迫切需要按照智能电网的建设要求，建设高度智能化的电网调度系统。

近年来，随着我国电网建设规模的不断加大，特高压输电网络和高压骨干输电网络已经逐渐建成并稳定运行，电网结构不断加强和完善，对智能调度技术有着越来越迫切的需求。利用智能调度技术，对电网的拓扑结构、运行状态分析、故障智能诊断、用电负荷预测和潮流计算进行评估和分析，并将结果实时地显示在人机界面上，同时发出正确的调度和控制指令，可以帮助现有调度中心充分提高智能化水平。

2 基于多Agent的智能调度设计

2.1 Agent概述

目前，Agent并无精确的定义，一般来说，Agent是一种拥有一定自治能力的智能实体，能够主动地识别和学习外界环境的变化，具有学习知识和积累经验的能力。运用Agent技术，可以为决策系统提供高度智能化的信息服务。当决策系统采用了Agent技术后，可以对周围环境进行感知，并对环境的变化做出反应，通过智能学习方法，对系统中其他实体进行建模、测算、规划和通信，用户只要向决策系统提交了需求之后，系统通过主动识别和学习，将直接向用户显示结果，大大提高了决策系统的智能化。

目前，将多个功能不同、结构不同的Agent实体构建成一个多Agent实体系统成为Agent技术发展的一个重要方向，这些不同的Agent实体相互之间互不影响，相互配合、合作和竞争，协同完成最终的决策目标，可以使得Agent实体分布合理，并行运算，实现多Agent实体系统的稳定性和可靠性。

2.2 基于多Agent的智能调度系统

基于多Agent的智能调度系统主要包括决策分析、智能调度操作票、故障分析、稳态分析和调度员培训等功能，采用多Agent技术后，智能调度系统以感知电力系统运行状态为基础，各Agent之间互相配合，协调工作，主动的为电力调度员提供决策服务。

电网中智能系统主要包括电力通信层、数据层、网络层和人机接口层4层。

（1）电力通信层。其中电力通信层依靠先进的通信技术，成为实时高速的信令传输系统。目前，我国绝大多数地区的电网系统中均已建设了较为先进的电力通信系统，光纤通信已取代载波通信成为电力通信系统的主干通信网，并在500kV、220kV变电站之间实现双光纤通信覆盖率达到了100%［3］。在此基础上，进一步建立了电力系统中先进的调度交换网、应急通信网和综合业务数字网等。

（2）数据层。数据层主要存储电网实际运行中的各项数据，包括发生故障时的数据信息以及当时的处理方法。SCADA数据处理平台是其中非常重要的一个内容，这一数据平台主要有电力系统中现场控制设备的相关数据、一级数据存储实时数据库和二级数据存储的Oracle管理数据库。这些数据为智能调度系统提供了全面准确的信息源，为Agent实体最终做出正确的判断提供了决策依据。

（3）网络层。网络层是智能调度系统的核心，主要由多Agent实体所组成。网络层的主要功能是根据数据层的数据分析电网系统的运行状况，并为调度员提供决策分析结果。主要分析方法为稳态分析、故障分析和智能Web分析。稳态分析主要采用无功优化、潮流计算和静态安全分析等，可根据数据层的数据，判断出电网当前时刻下的运行状态，为Agent实体掌握电网运行状态提供依据。故障分析是指当电网出现故障时所采用的分析方法，主要包括故障诊断、故障恢复和操作票。故障诊断是指判断故障发生类型、发生地点以及严重程度等；故障恢复是指在故障诊断后做出正确的恢复方案。当稳态分析判别电网运行状态并确认电网确实存在故障后，将启动故障分析，同时启动安全处理技术，判断是否依然存在潜在风险，并形成诊断报告，由故障恢复模块和诊断报告设计产生恢复的最优路径，帮助电力系统实现快速恢复。智能Web分析主要保障电网网络层的安全防范，通过入侵检测等技术，防止电网系统数据外泄，可以有效地防止内网数据被传到外网上去，或可以让内网数据在许可的情况下传输到外网上。

（4）人机交互层。人机接口层是人际交互界面，为调度员提供了人性化的直观图形界面，使得调度员可以方便地对电网系统进行维护和操作。

当电网运行状态良好时，各Agent实体并无变化。当电网运行出现变化或故障时，则需要对电网的状态进行分析。此时，由系统选择某个或多个Agent实体进行工作，各Agent实体相互配合，协同完成指定任务。首先，各Agent实体分别接收数据层的所有数据信息，确定是否有电网故障报警，若未检测到，则初步认定电网系统正常运行，与此同时，启动静态安全分析，若静态分析依然没有发现故障，则可以认为系统安全稳定工作。不过需要指出的是，安全稳定运行并不一定表示运行状态具有较好的经济性，因此需要启动潮流计算处理，当计算结果表明经济性较差时，需要启动无功优化来降低电网系统的损耗。若系统仍然不能安全正常运行，则启动预防控制模块，使系统恢复到初始安全状态。若电网系统存在报警信息，则智能调度系统进入故障模式，由网络层充分调用各Agent实体，并判断出故障诊断的结果，形成决策报告在人机交互界面上提交给调度员，帮助调度员做出相应的决定和操作。

3 结语

当前，智能电网是我国甚至是世界电力发展的最新方向。随着我国智能电网建设的不断推进，如何为智能电网建设好智能调度是一个重要的难题。本文利用Agent技术，对智能电网的智能调度技术进行了设计，取得了较好的效果。然而，我们也应该看到，电力系统工作的环境非常复杂多变，要建设一个完善的智能调度系统是一项艰巨的任务。

［1］崔爱国.基于多Agent的地区电网智能调度系统设计及应用［J］.山东电力高等专科学校学报，2011（3）

［2］卜峰.对电力系统智能调度的思考［J］.电子世界，2014（22）

［3］刘铠诚，何光宇，王彬，等.调度中心智能调度业务成熟度模型及其应用［J］.电力系统自动化，2012（13）