信息通信技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用研究

陳衡 姚娟

摘要：本文從電力調(diào)度系統(tǒng)的智能化需求角度出發(fā)，提出了一種適合電力系統(tǒng)生產(chǎn)特點的基于SOA的電力智能調(diào)度系統(tǒng)解決方案，設(shè)計實現(xiàn)了面向服務(wù)的Multi-Agent電力調(diào)度系統(tǒng)，并進行了系統(tǒng)仿真實驗。結(jié)果表明，面向服務(wù)的Multi-Agent調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用，提升了系統(tǒng)響應(yīng)及時性與準確性，提高了系統(tǒng)的工作效率，增強了系統(tǒng)的智能化水平。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);中間件;信息通信

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0168-02

0 引言

智能電網(wǎng)隨著科技的發(fā)展逐步的建立起來，現(xiàn)有電網(wǎng)大多屬于交直流混聯(lián)電網(wǎng)，運行方式復雜多樣。大容量可再生新能源電源并網(wǎng)帶來了電源輸出的不確定性和不穩(wěn)定性，如何優(yōu)化資源配置、提高系統(tǒng)和設(shè)備運行效率，以及如何增強電網(wǎng)的安全管理，從而提升電力系統(tǒng)的總體運行水平，這些需求都對自動化系統(tǒng)智能分析、智能決策、在線預警、自主調(diào)控、自我調(diào)整等功能提出了更高的要求[1]。

鑒于現(xiàn)有電力系統(tǒng)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)自有系統(tǒng)多樣、復雜，大多數(shù)系統(tǒng)處于信息孤島狀態(tài)，從協(xié)作、可靠、實時和實際的角度出發(fā)，設(shè)計一種新的最大限度整合原有資源、靈活可靠且適合電力系統(tǒng)生產(chǎn)特點的整體架構(gòu)的解決方案勢在必行。

1 面向服務(wù)的電力智能調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

傳統(tǒng)電力調(diào)度自動化系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷主機終端、客戶-服務(wù)器和功能分布結(jié)構(gòu)三個階段[2]。基于DDS/IEC61850通信中間件是以面向服務(wù)架構(gòu)（即SOA）為軟件架構(gòu)的中間件。為了更好地構(gòu)建、執(zhí)行或管理生產(chǎn)和調(diào)度的各個環(huán)節(jié)，我們必須定義一組良好的函數(shù)來對該中間件進行處理。

基于電網(wǎng) “統(tǒng)一調(diào)度分層管理”的運行模式，我們將調(diào)度生產(chǎn)的基本單元按粗粒度進行重新劃分，從而充分地整合現(xiàn)有信息系統(tǒng)。通過中間件技術(shù)的應(yīng)用，可以避免系統(tǒng)復雜的底層操作，使開發(fā)環(huán)境趨于簡單化和統(tǒng)一化，降低了程序設(shè)計的難度，從而使開發(fā)人員可以專注于業(yè)務(wù)，不再需要在多個不同的平臺上進行程序的移植和重復工作，從而大幅度降低了開發(fā)的技術(shù)難度和負擔。電力智能調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計如圖1所示。

參與電力調(diào)度生產(chǎn)過程的各級調(diào)度單元事先在服務(wù)中心注冊。第三方支撐系統(tǒng)負責發(fā)現(xiàn)和匹配調(diào)度應(yīng)用之間的協(xié)同關(guān)系，開發(fā)和構(gòu)建組合服務(wù)應(yīng)用。不同級別參與調(diào)度用戶可以快速按需定制出個性化虛擬化業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用。圖1中，各個組成部分對通信要求各不相同。對于各部分中存在通信的單元，采用一致的通信接口可以增強通信單元的互操作性。但依據(jù)傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)絡(luò)存在信息孤島的問題，很多原有系統(tǒng)設(shè)計之初并未考慮之間交互和協(xié)同的問題。因此，在智能電網(wǎng)建設(shè)，為了最大限度的利用原有體系，迫切需要有效的集成手段。基于DDS/IEC 61850通信中間件，可以提供對需傳輸?shù)男畔⑦M行再包裝服務(wù)，從而達到系統(tǒng)內(nèi)信息——接口統(tǒng)一，在傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)向智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)過渡的進程中不失為一種解決方案。

2 建立服務(wù)監(jiān)聽型自適應(yīng)代理模型

我們知道，Agent具有很多良好的特性，特別是他的主動性和交互性，從而成為SOA設(shè)計實現(xiàn)的有效工具。在收到新的請求信號時，主動服務(wù)Agent會根據(jù)協(xié)議將其發(fā)送給目標用戶，工作流管理Agent可以根據(jù)協(xié)議主動將最新的工作進度通知相關(guān)工作站[3]。

在傳統(tǒng)Agent模型的基礎(chǔ)上，本文將原模型進行了部分優(yōu)化和提升，使其不但且具有良好的自適應(yīng)性，而還增加服務(wù)監(jiān)聽功能，從而能夠更好的服務(wù)于SOA系統(tǒng)。在模型設(shè)計中具體增加了以下兩個部分的改進：

（1）將服務(wù)發(fā)現(xiàn)模塊添加到一般的Agent模型中。利用該模塊在網(wǎng)絡(luò)上持續(xù)的地進行偵聽，收集并分析獲取的信息是否存在對服務(wù)的需求。一旦分析發(fā)現(xiàn)存在服務(wù)需求，則立即激活通信功能模塊，通過通信功能模塊與發(fā)出服務(wù)請求的Agent交換信息。

（2）在信息發(fā)布服務(wù)器和任務(wù)產(chǎn)生服務(wù)器之間建立信息交換信道。即在一般Agent模型中建立由信息識別發(fā)布服務(wù)器到輸出任務(wù)產(chǎn)生服務(wù)器之間信息交換的通道，如果交互信息符合原始的相互識別協(xié)議，則輸出任務(wù)產(chǎn)生服務(wù)器將直接生成發(fā)布任務(wù)，以減少系統(tǒng)的運行環(huán)節(jié)，從而減少工作量，大幅提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。

將上述改進的模型運用于基于SOA和Multi-Agent的智能電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，可以提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和效率，從而更好的完成預設(shè)任務(wù)。

3 搭建面向服務(wù)的Multi-Agent電力調(diào)度系統(tǒng)

Multi-Agent系統(tǒng)（即MAS），是由多個代理Agent組成的集合，代理成員之間通過相互協(xié)調(diào)和配合，從而使問題得到解決。MAS 的協(xié)作性、分布性、異步性等特性為SOA架構(gòu)的系統(tǒng)構(gòu)建提供了有力條件，除了自動化系統(tǒng)和分布式結(jié)構(gòu)的控制，它特別符合多Agent系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的要求。相對于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，它允許系統(tǒng)的每個成員都有更大的自主權(quán)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計的面向服務(wù)的多重代理電力調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在面向服務(wù)的Multi-Agent電力調(diào)度系統(tǒng)中，Agent將服務(wù)請求發(fā)布到企業(yè)服務(wù)總線ESB，由ESB名空間、業(yè)務(wù)服務(wù)注冊Agent、業(yè)務(wù)編排Agent進行處理，并經(jīng)過ESB網(wǎng)關(guān)安全評估后，再將處理結(jié)果反饋給服務(wù)請求Agent。

4 系統(tǒng)仿真

在上述系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，本文給出了一個基于多智能體系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)實例，該系統(tǒng)由故障診斷系統(tǒng)Agent、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)和ESB服務(wù)總線組成。本文仿真環(huán)境核心配置如表1。

其中，發(fā)電機及相關(guān)配件用來模擬發(fā)電生產(chǎn)以及發(fā)電并網(wǎng);臺式機1為取樣機，模擬數(shù)據(jù)采集;臺式機2模擬故障檢測;臺式機3模擬在線決策。采集數(shù)據(jù)，以每250ms/組的速度發(fā)布服務(wù)。在采集點電壓低于預設(shè)的電壓時，產(chǎn)生故障請求服務(wù)，請求進行故障診斷。故障檢測系統(tǒng)響應(yīng)服務(wù)請求，驗證請求是否符合要求，如果一致，則提供診斷服務(wù)。

5 結(jié)語

本文從電力調(diào)度系統(tǒng)的協(xié)作、可靠、實時和實際的角度出發(fā)，提出了一種適合電力系統(tǒng)生產(chǎn)特點的基于SOA的電力智能調(diào)度系統(tǒng)解決方案，設(shè)計實現(xiàn)了面向服務(wù)的Multi-Agent電力調(diào)度系統(tǒng)，并進行了系統(tǒng)仿真實驗。試驗表明，面向服務(wù)的Multi-Agent調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用，使Agent增加了服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能和更加完善的協(xié)作會話功能，提升了系統(tǒng)響應(yīng)及時性與準確性，提高了系統(tǒng)的工作效率，增強了系統(tǒng)的智能化水平。

參考文獻

[1] 楊玉明.電力信息通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[J].電力訊息，2018（2）：187-188.

[2] 陳田，徐玉蓉.智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用和研究[J].中國新通信，2017，19（23）：127.

[3] 張歆，陸飛飛，朱信剛，等.智能電網(wǎng)中電力通信技術(shù)的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2017（22）：99-200.