姜超

（國電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 211106）

1 引言

電網的有效調控可以保證人民用電安全和電網安全，是未來智能電網的發展需求。目前世界各國大多數采用的是運行比較復雜的交直流混聯的電網系統。隨著新能源的快速發展，產生了很多穩定且大容量的可再生能源產生電源的新途徑，這些新能源電源并聯進入目前的電網系統，給電網電源的輸入帶來了不確定性，使電網的穩定性變差。因此，要建立起電網的智能分析和有效調控，了解電網自動化的預警系統，自愈功能，提高電網的資源配置，提高電網設備的利用率，以更好地維持電網的安全管理，保證電力系統可以安全運行。

雖然隨著技術的發展，開發出了很多新的系統對電網進行監控和調試，但是目前使用最多最廣泛的仍然是數據采集與監控系統，即SCADA 系統。這個系統的優勢在于調度中心可以與變電站之間實現實時的通信，保證了縱向信息的傳遞，可以方便統一的對電網系統進行部署和調控，但缺點在于各個變電站之間是溝通盲點，沒有設置專門的溝通渠道，因此阻礙了同級之間的信息傳遞，橫向信息傳遞受阻將會影響廣域的故障診斷和檢修，不利于未來智能電網的發展和調度需求。

目前，針對電網電力調度的研究主要集中在兩個方向，第一個方向是理論研究，研究電網未來發展的方向；第二個方向是實用性研究，研究一體化和智能化調度系統中的關鍵問題。電網是最復雜的系統之一，管理的難點之一在于電網是一個剛性系統，它完全依賴于實體控制電源的接入或退出以及電能量在各個實體之間的相互輸運。電網的這個特點導致它不具備系統的自愈能力和自我恢復能力。未來電網的一個發展方向即增強電網的柔性，提高對電網的智能化管理和調控，這就需要自動化技術和信息技術的技術支持。國內外研究機構針對電網的智能化管理和調控開展了相關工作研究。

本文對智能電網調控系統架構提出了一種新的方案，即基于多Agent 的系統架構，通過研究Agent 技術、模型、設計出具有監聽功能自適應特點的模型，應用在電網系統架構中，以解決現有的信息傳輸問題。

2 智能調度控制系統需求分析

我國電力系統不斷發展，電力市場逐漸完善，預計到2020年，建設完成“五縱六橫”的高壓骨干網架。隨著用戶雙向互動用電，區域電網的相互影響，電網的區域聯系越來越緊密。但與此同時，電網的安全風險防控也存在一定問題。因此，在未來，電網的調度和控制要基于準確化的模型，對電網的安全性進行及時分析。未來，我國的清潔能源和可再生能源電力將成為電網的主要比例，因此，要發揮電網的大范圍資源優化配置作用，制定短期的或實時的調度計劃，滿足全局發展。局部的電網由于可再生能源電網的并入很難通過協調常規機組實現功率的平衡，因此，要著眼于大局，以省為單位，進行統一集中的協調控制，最大限度地利用和優化資源，根據國家政策進行相適應的變動。總之，未來電網的智能調度控制應該在保持分層分區管理的基礎上，加強機構的獨立調度技術支持，需要全局統一，邏輯高度一體化的控制和決策，滿足電網的安全可靠運行。

3 基于SOA的智能調度控制系統架構

面向服務架構即 Service Oriented Architecture，簡稱SOA，它既是一種體系又是一種思想。SOA 要求將現有的邏輯和功能單元拆解為更小的邏輯和功能單元。然后通過聚合技術，將小的邏輯和功能單元進行組合，組成業務單元，實現獨立的服務，并通過標準化的技術，讓服務實現共性，保持系統的一體化。SOA 系統中，業務存在兩種形式，業務服務和業務流程。業務服務是相對獨立存在的，它可以通過一個或多個分布式的系統實現。業務流程是各個業務服務的合集，包含多個業務服務。一個業務服務就是一個接口，有中立的獨立于硬件操作平臺、系統、語言的要求和法規。

SOA 體現了分解重組的思想，它將系統中的各個模塊按照功能進行組合管理。以電力調度生產為例，該服務涉及多個部門，如省調中心、地調中心、各個變電站和工廠、各個地方單位及下屬部門。這些部門都是服務的個體，且具有不同的分工，但是這些服務個體中的任何一個單元都不能提供完整的調度過程中的全部服務，即分布式的服務。在分布式的服務中，各個單元是相互獨立但是又相互關聯的，采用有中心或對等的方式實現服務。這兩種服務方式都會產生服務問題，如有中心的服務方式，當訪問量過大時，中心的成員組織具有較大的任務量，當中心組織成員發生故障時，整個系統將面臨崩潰。對等的服務方式，不需要通過第三方即中心實現通信，對數據進行了保護，但在成員管理上存在一定問題。

SOA 對企業舊的軟件體系重新進行整理和利用，并結合新的軟件，建立了一套能夠隨著企業業務發展進行靈活變化的體系，滿足電網“統一調度，分層管理”的管理需求。基于SOA 電力調度自動化系統以第三方的支持系統和企業服務總線(ESB)提供基本的計算環境，包括服務的運行、管理、保證系統的安全性。企業服務總線扮演的是服務中介的角色，使用者通過企業服務總線，進行服務訪問，實現技術透明和位置透明。參與調度的各個單元要提前在服務中心進行注冊，并制定個性化和虛擬化的業務服務，基于SOA的第三方支持系統要協調好各個單元之間的關系。

4 服務監聽型自適應Agent模型

Agent 技術最早來源于分布式的人工智能，它實際上是一種計算機系統，具有自治性，社會性，反應性、能動性等特點。將Agent 技術應用在基于SOA 電力調度自動化系統結構中有利于該系統的實施。從Agent 的服務語言出發進行分析，用戶使用Agent 語言詢問信息，Agent 在得到信息后，按照之前設定的協議，對用戶進行信息的反饋，通過Agent 管理，工作站可以獲得最新的工作進展。除此之外，Agent 還具備自適應性，這在一定程度上彌補了傳統調度系統的劣勢。Agent 的自適應性過程可通過圖1 表示。當有新的協議時，Agent 按照原有的協議規則庫進行協議的對比和匹配，若匹配不成功而交互失敗。為了保證成功率，Agent 具有適應新協議的能力。服務的請求者使用Agent 語言向服務的提供者提出服務請求，服務的提供者對服務請求者的身份進行確認，最終實現服務的確認。

為了更好地應對SOA 新需求，設計出服務監聽型的自適應Agent 模塊，首先，在原有的模塊上，添加了新的服務發現單元，顧名思義，服務發現單元用于實現網絡的監聽，判斷哪里需要服務。若發現用戶具有服務需求，則要進一步的激活通信模塊，實現與Agent 的通信。其次，在原有的模塊上，增加了信息識別分發器的輸出路徑。當服務滿足原有交互協議時，直接連接到輸出任務生成器，回答用戶的服務需求。當產生新的交互協議時，一部分進入知識庫和推理機，進行響應和分析，再連接到輸出任務生成器，回答用戶的服務需求；一部分進入規則庫后再進入推理機進行響應和分析，再連接到輸出任務生成器，回答用戶的服務需求。服務監聽型的自適應Agent 模塊有利于對服務者的需求進行識別，最大限度的提高了服務資源的利用率，提高了服務的響應程度。

5 基于多Agent的面向服務調度控制系統架構

上述提到的是單個Agent 單元，多個Agent 單元相互協作，各自發揮自己的職責和功能，或與其他Agent 單元實現互聯進行通信，完成服務。在分布式的電網中，多Agent 單元可以更好地適應電網的自動化和控制系統。多Agent 單元由于具備自治性，可以廣泛的應用于各式各樣的企業服務總線和調度管理系統。

傳統的多Agent 系統中，其交互對象是可預知的，是事前就預先設定好的對象，所以在面對一些不可控情況，如未在預設對象的情況時，會對信息的識別存在問題，這在很大程度上限制了多Agent 系統的擴展。而本文設計的多Agent 的面向服務調度控制系統架構具有服務監聽功能，可以對未預設的對象也提供服務識別和監聽，為用戶的服務提供了保障和支持。從提出服務請求到服務訂單的確認，一共需要經歷8 個步驟，即提出服務請求，可用服務信息，服務請求，身份驗證請求，查詢交互協議，交互協議，信用信息，訂單確認。共涉及4 個Agent，分別為企業內部和外部服務請求者Agent，企業內部和外部服務提供者Agent。

圖1：Agent 自適應新協議過程

服務的請求者通過Agent 語言，提出服務，并發布到企業服務總線，企業服務總線確定該服務歸屬于哪一類的企業及業務服務，并激活相應企業或服務的注冊，將符合請求者條件的服務發送給Agent。Agent 通過對比知識庫，將信息傳遞給推理機，進行服務的合理編排，最后進入服務的輸出，并將結果反饋給服務請求Agent。企業服務總線對服務請求協議進行判斷，若是系統認可的協議，可直接提供相關服務。若是新協議，則需要進行進一步的身份驗證。通過企業服務總線對身份進行驗證，并查詢交互協議，進行協議的配置，并將該信息發送給服務提供Agent。服務提供Agent 對信用進行核對和分析，符合約定服務要求的，進行服務的確認。

該結構的各個單元以Agent 的形式進行信息的傳輸，在第三方SOA 支持系統，Agent 系統，企業服務中心概念的支持下，完成服務的協作配合，最大限度地整合了現有的信息系統，有利于提高服務響應程度。

6 總結

本文對基于SOA 的智能調度控制系統架構，服務監聽型自適應 Agent 模型，基于多Agent 的面向服務調度控制系統架構進行了設計和改進，該模型結合了SOA 系統的分解重組思想，將系統中的各個模塊按照功能進行組合管理，也結合了Agent 模型的智能、獨立、自制和自適應的特點，有利于實現更好地服務發現功能，和協作會話功能，提高電網的智能化調度管理。