基于多代理技術的不間斷電力變電站設計及運用

摘要：為了提高整個電力變電站的運行可靠性，引入多代理技術設計不間斷電力變電站，各分布式電源的自治比較獨立，多代理技術則可以妥善解決各分布式電源之間的協調問題。概述智能多代理技術模型，根據變電站功率協調控制的基本技術要求，提出運用多代理技術的變電站功率協調控制策略，各代理子系統共同維持變電站功率輸出水平。建立有限元狀態機完成仿真設計，仿真結果顯示，多代理技術用于變電站功率協調系統之后，極大的增強了各分布式電源協調性，并且有效補償負載波動，證明了多代理技術的有效性。

關鍵詞：多代理技術不間斷變電站協調控制負荷水平

DesignandApplicationofUninterruptedPowerSubstationBasedonMulti-AgentTechnology

SUXiaohui

XinxiangHuayuanElectricPowerSurveyandDesignCo.，Ltd.Xinxiang，He’nanProvince，453000China

Abstract：Inordertoimprovetheoperationalreliabilityoftheentirepowersubstation，Multi-Agenttechnologyhasbeenintroducedtodesignanuninterruptedpowersubstation.Theautonomyofeachdistributedpowersourceisrelativelyindependent，andMulti-Agenttechnologycaneffectivelysolvethecoordinationproblembetweeneachdistributedpowersource.ThearticleoutlinestheintelligentMulti-Agenttechnologymodel，proposesasubstationpowercoordinationcontrolstrategyusingMulti-Agenttechnologybasedonthebasictechnicalrequirementsofsubstationpowercoordinationcontrol，andeachagentsubsystemjointlymaintainsthepoweroutputlevelofthesubstation.Establishafiniteelementstatemachinetocompletethesimulationdesign.ThesimulationresultsshowthatafterusingMulti-Agenttechnologyinthesubstationpowercoordinationsystem，itgreatlyenhancesthecoordinationofvariousdistributedpowersourcesandeffectivelycompensatesforloadfluctuations，provingtheeffectivenessofMulti-Agenttechnology.

KeyWords：Multi-Agenttechnology;Uninterrupted;Substation;Coordinatedcontrol;Loadlevel

隨著分布式發電技術的日益成熟，分布式發電在我國電力建設中發揮重要作用，有效解決了我國電力緊缺的現狀，但是分布式電源隨之帶來的控制問題，逐漸成為電力研究領域的熱門話題。多個小容量分布式電源之間，如何協調控制減輕電力負荷，多項研究表示多代理技術可以有效解決該問題[1]。王健等人[2]通過對基于多代理技術的智能變電站控制結構進行敘述，實現了遠程終端分散化智能控制，極大的提升電力變電站的數據傳輸效率，與變電站的分布式電源與電網負荷分散特點相符。WASSERMANA等人[3]在研究中建立仿真模型得出結論，多代理結構用于變電站微網控制，可以實現即插即用，實時交互變電站各分布式電源的獨立運行信息，提高數據傳輸效率。陳安帥[4]在電力變電站設計了分布式電源，利用多代理技術有效控制負荷母線，極大的提升電力系統的運行可靠性。在參考以往文獻觀點基礎上，接下來將引入多代理技術完成不間斷電力變電站設計，驗證多代理技術的協調控制有效性。

1多代理技術模型

根據近些年有關多代理技術的多項研究成果表示，應用環境不同可以選擇類型適用的代理協作智能模型，例如協商模型、BDI模型、自協調模型、協作規劃模型等，結合本次設計不間斷電力變電站，BDI模型以其具備人類思維與推理能力的優勢，用于本次變電站分布式電源控制。圖1為電力變電站的自動化控制決策模型圖，首先在數據源層負責為變電站提供系統控制基礎運行數據信息；其次數據倉庫層可以完成對變電站日常運行數據的采集、集成、轉換，遵循各種代理技術指導將處理后的數據存放至系統調度倉庫；最后應用層作為整個決策支持系統頂層設計，滿足人機交互實現對變電站系統運行相關數據的查詢、分析、深入挖掘，將結果用于不間斷電力變電站的輔助決策。

2基于多代理技術的變電站協調控制策略

2.1協調系統結構設計

為了協調控制各分布式電源，本次設計利用多代理技術特性，提出基于多代理技術的變電站功率協調系統。整個系統結構包含了資源記錄代理（RAA）、網絡接口代理（GIA）、命名服務器代理（NSA）、電池代理（FCA）等多種代理子系統。各代理在變電站運行中，可以依據本身所在運行環境，對功率任務自主調節，并接受其他代理功率指派，反饋任務執行的相應信息，這樣多代理子系統之間協調運行，共同維持變電站功率輸出穩定。

2.2代理功能及任務設計

在變電站多代理技術的NSA與RAA兩類，同屬公用代理技術，NSA負責對變電站系統實際運行中的名字、位置等信息準確記錄，方便變電站各代理子系統之間彼此訪問。RAA則負責對變電站各分布式電源的運行功率記錄輸入、輸出信息，進行階段性訪問做到數據庫信息的全面及時更新。各代理工作在實際運行過程中，以風力發電代理為例，需要接受網絡接口代理所指派的各類任務，向其他發電代理委派任務。由于變電站各分布式電源的功率輸出始終處于動態化，所以各代理子系統運行的共同目標，就是為了維持協調系統總輸出功率，目標公式如下[5]：

式（1）中：變電站網絡接口模塊輸入功率，用Pds表示；風力發電機的有功功率輸出用Pw表示；分布式電源每個發電單元控制代理用Pf表示；超導儲能裝置的有功功率輸出用Ps表示；

2.3協調控制代理功能實現

2.3.1管理協調代理

在變電站協調管理系統中，對于多代理關系需要根據系統提供輔助決策信息完成定性定量分析，形成綜合決策方法，為變電站技術人員提供多種可選擇的方案。

2.3.2系統監視代理

在不間斷電力變電站多代理子系統協調運行中，監視代理負責實時搜集變電站各代理子系統的運行實況，對系統在線運行與離線狀態信息仔細搜集，包含SCADA數據、變電站二次設備運行相關參數、電能數據、調度管理與圖像監視等信息，在管理協調代理中匯入采集數據[6]。

2.3.3系統控制代理

可以逐一分解變電站綜合控制相關指令，這類指令均由系統及調度員自動下達，包括運行調整方式、處理事故以及電力市場交易等豐富信息，成功分解為具體的操作程序，包括遠程調控、保護定值、更改指令等，向變電站各代理子系統傳達操作指令即可。

2.3.4經濟運行代理

在不間斷電力變電站的日常運行過程中，能夠將保證變電站安全穩定運行的約束條件為依據，制定為代理子系統運行指導規則，并建立系統模型與運行算法，包括變電站運行負荷預測、用電調度、經濟計劃、交換計劃、設備檢修計劃等，針對變電站制定了全面運行策略。確保變電站在店里不間斷運行過程中，可以根據實時反饋的電力損耗、系統熱效率、經濟情況相關信息，制定下一階段的降耗增效用電方案[7]。

2.3.5安全分析代理

建立變電站代理子系統運行模型與相應算法，全面評估變電站運行安全性，從而及時根據系統運行信息，發現安全隱患根據評估結果，排查故障找到系統的薄弱之處，也可以為后續系統安全改進方案提供有價值信息，維持電力變電站的不間斷運行安全穩定性。

2.3.6人機交互代理

集成整個變電站代理子系統統一顯示，如同虛擬化集中調度，可以為變電站技術人員提供直觀可視的操控界面，包括動態化展示各類儀表盤、圖像、音頻、圖形等，技術人員能夠直接通過此功能掌握變電站的各分布式電源設備運行實況。

3仿真設計

3.1仿真條件

為了對本次不間斷電力變電站系統采用多代理技術的運行效果進行驗證，建立有限元狀態機分析模型，在MATLAB軟件設計事件驅動控制仿真模型。由于主要針對多代理協調控制的有效性進行驗證，所以簡化本次仿真步驟，設計全部分布式電源均為有功電源模型，模擬黑盒子仿真環境，規定系統運行時間，輸出功率為常數量，設計仿真條件如下：設定變電站風力發電機維持[0，1]的輸出功率，在此范圍內可隨時更換，燃料電池為2MW最大輸出功率極值，超導儲能裝置為1MW最大輸出功率極值，在1s與10ms的燃料電池、超導儲能裝置各自功率調節用時條件下，觀察多代理協調控制仿真效果。

3.2仿真結果

通過本次仿真設計應用多代理協調控制，變電站方針模型的分布式電源有功功率變化波動明顯，表現如下：在并未應用多代理功率協調系統的變電站仿真工況條件下，各分布式電源之間的功率關聯性不強，所以整個變電站運行負荷控制效能有限。但是在應用多代理協調控制之后，變電站的風力資源不僅得到充分利用，還能為了補償電力運行負載波動，綜合考慮調節各分布式電源的時間常數及容量，因此證實了多代理技術用于不間斷電力變電站協調控制的有效性。而且觀察整個仿真過程，變電站超導儲能裝置由于調節時間常數的數值并不大，所以在應用多代理協調控制系統之前存在比較頻繁的功率波動，但是在使用多代理協調控制之后，成功補償了超導儲能裝置的功率波動問題。

4結語

綜上所述，綜合考慮分布式電源的獨立運行特性，為了協調控制補償系統運行負載，采用多代理技術設計協調控制系統，實現了管理協調、系統監視、系統控制、經濟運行、安全分析、人機交互等多功能。最后仿真結果也表明，多代理技術用于變電站功率協調系統之后，極大的增強了各分布式電源協調性，并且有效補償負載波動，證明了多代理技術的有效性，可以實現不間斷電力變電站的預期成效。

參考文獻

[1]劉小荷.基于多代理技術的有源配電網供電恢復措施[J].集成電路應用，2022，39（2）：288-290.

[2]王健，沈一鳴，仇敬宜.基于Spring技術的招標代理系統的設計和實現[J].辦公自動化，2023，28（12）：61-64.

[3]WassermanA.SubstationAuxiliaryPowerDesignConsiderationsfortheInstallationofPhysicalSecuritySystems[C]//Transmission&nPtsQhm0XMTcLpzmYqPHScQ==bsp;andDistributionConferenceandExposition.IEEE，2020：1-4.

[4]陳安帥，羅運虎，萬晶晶.基于多代理技術的飛機配電裝置新型自動測試系統[J].測控技術，2022，40（2）：57-63.

[5]趙號，原云周，徐德樹，等.基于多代理技術的多區域綜合能源管理系統架構設計[J].電力需求側管理，2022，24（4）：47-52.

[6]徐曄鎏，賈廣隆，張鳳閣.基于代理模型的內置式永磁同步電機多目標優化設計[J].電氣技術，2023，24（5）：23-29.

[7]呂達，趙永才，張增磊.基于最大超體提升期望的代理模型多目標優化補充采樣策略研究[J].科學技術創新，2022（21）：62-65.