基于多Agent系統(tǒng)的電力調(diào)度應(yīng)用探究

郭 威

太康縣電業(yè)管理局，河南太康 461400

0 引言

隨著電網(wǎng)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，電力系統(tǒng)面臨的壓力逐漸增大，不但要保證正常的生活生產(chǎn)供電，還應(yīng)滿足人們越來越高的要求，在安全和經(jīng)濟(jì)上盡量符合新的標(biāo)準(zhǔn)。由于電力系統(tǒng)比較龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在發(fā)電、變電或輸配電過程中難免會有故障發(fā)生，需要調(diào)度系統(tǒng)協(xié)調(diào)，方能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)度系統(tǒng)關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，但傳統(tǒng)的調(diào)度系統(tǒng)自動化水平偏低，在安全性、靈活性上都有很大不足。多Agent 系統(tǒng)是一個(gè)人機(jī)交互系統(tǒng)，對調(diào)度員的工作大有裨益，有利于實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的高效管理。

1 調(diào)度運(yùn)行中的常見故障

1.1 下令錯誤

一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，調(diào)度中心會有專門調(diào)度人員進(jìn)行人員分配，及時(shí)趕往現(xiàn)場開展維修工作，但具體操作是現(xiàn)場人員在調(diào)度員的指揮下完成的，而并非調(diào)度員親自完成。由于維修人員要聽從調(diào)度員的指令，一旦調(diào)度員下達(dá)的指令有所失誤，現(xiàn)場極有可能發(fā)生危險(xiǎn)，嚴(yán)重者甚至?xí)斐扇藛T傷亡。

1.2 操作錯誤

在調(diào)度運(yùn)行中，常常需要進(jìn)行倒閘操作，由于檢修計(jì)劃制定不夠周全，運(yùn)行方式不夠完善，對各種設(shè)備的具體狀況不熟悉等原因，常常會出現(xiàn)一些操作故障。另外，在對倒閘操作票進(jìn)行審核時(shí)，相關(guān)人員態(tài)度不夠謹(jǐn)慎，沒審查出錯誤的操作票，或者設(shè)備顯示與具體狀況偏差較大，而現(xiàn)場人員與遠(yuǎn)動人員溝通不夠，都有可能會導(dǎo)致操作失誤。

1.3 調(diào)度失誤

對于一些新設(shè)備，調(diào)度人員可能對其了解不到位，不管是啟動，還是接線，都有可能不合規(guī)范，再加上對現(xiàn)場實(shí)際狀況缺乏具體了解，工作內(nèi)容和實(shí)際中的接線方式銜接不緊密，都有可能出現(xiàn)調(diào)度失誤。另外，調(diào)度人員經(jīng)驗(yàn)不足也是一個(gè)重要原因。

2 Agent 技術(shù)和多Agent 系統(tǒng)

關(guān)于Agent 技術(shù)，目前還沒有統(tǒng)一的定義，可將其看作是一個(gè)計(jì)算機(jī)軟件，具備較高的自治能力，它的作用主要是為某一程序或系統(tǒng)提供相應(yīng)的服務(wù)，該技術(shù)具有主動性和反應(yīng)性，能夠?qū)Νh(huán)境的變化主動做出反應(yīng)，而且無需用戶參與，即可采取動作（如收集信息）獨(dú)立解決問題。由于該技術(shù)經(jīng)常用于人機(jī)交互，即與用戶之間有交流，所以具有社會性和交互性。

Agent 技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，在今后的發(fā)展中會傾向于兩大方向：1）單個(gè)系統(tǒng)朝著多功能以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的方向發(fā)展；2）多個(gè)單系統(tǒng)有機(jī)組合，形成一個(gè)多Agent 系統(tǒng)。后者是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

在多Agent 系統(tǒng)中，每個(gè)單系統(tǒng)都是獨(dú)立存在的，依靠各個(gè)系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)合作提高整系統(tǒng)的能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體控制。多Agent 系統(tǒng)除了具備單個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)，還有一些特殊性，如分布性，因?yàn)槊恳粋€(gè)單系統(tǒng)都有其特定的知識和數(shù)據(jù)，當(dāng)需要相關(guān)信息時(shí)，可通過請求來實(shí)現(xiàn)信息共享。同時(shí)每個(gè)Agent 都是獨(dú)立的，都有自己處理問題的方法，互不牽制，在做決策或開展活動時(shí)往往是共同進(jìn)行，而且即使某一個(gè)Agent 出現(xiàn)問題，對其他Agent 不會產(chǎn)生重大影響，整個(gè)系統(tǒng)依舊可以正常運(yùn)行。此外，該系統(tǒng)的維護(hù)修改很容易，只需配置相適應(yīng)的通信協(xié)議和控制策略。

3 多Agent 系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的意義與應(yīng)用

3.1 多Agent 系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的意義

多Agent 系統(tǒng)主要是為了調(diào)控或監(jiān)控電網(wǎng)系統(tǒng)，以保證電網(wǎng)能夠穩(wěn)定、安全且優(yōu)質(zhì)高效地工作。其作用主要有三方面：首先，從整體上對電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行調(diào)控，保證其運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，監(jiān)控過程中主要負(fù)責(zé)對電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，看其是否處于正常狀態(tài)，其運(yùn)行參數(shù)包括電壓、電網(wǎng)周波、負(fù)荷以及主設(shè)備的溫度、壓力和水位等因素；其次，從經(jīng)濟(jì)效益上提升電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量，在保證電網(wǎng)穩(wěn)定安全的基礎(chǔ)上，利用調(diào)度自動化系統(tǒng)來完成“低損耗、多量產(chǎn)、高節(jié)能”的目標(biāo)；第三，進(jìn)行安全分析，并能夠?qū)Τ霈F(xiàn)的故障進(jìn)行有效處理。在日常工作中，電網(wǎng)難免會受許多料想不到的因素影響，從而出現(xiàn)異常，而電又具有其自身的特殊性，必須能夠及時(shí)預(yù)測，并快速準(zhǔn)確地解決電網(wǎng)出現(xiàn)的故障，如此才能最大限度的減少損失。因此，多Agent 系統(tǒng)還有另一作用，就是快速處理電網(wǎng)運(yùn)行的異常情況。

3.2 多Agent 系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的供電量越來越多，同時(shí)還要保證供電質(zhì)量，面臨著如此大的壓力，電力行業(yè)開始引進(jìn)多Agent 技術(shù)，以保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。首先，多Agent 技術(shù)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中帶有的短期負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。對短期負(fù)荷的預(yù)測是電網(wǎng)能量管理中的重要工作，必須保證其準(zhǔn)確度，而Agent 技術(shù)具有分布式計(jì)算的功能，能夠很好地完成預(yù)測；其次，電力系統(tǒng)在運(yùn)行中存在著很多不穩(wěn)定因素，阻礙著系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以Agent 系統(tǒng)為基礎(chǔ)的保護(hù)裝置有利于對電力系統(tǒng)實(shí)行自動化保護(hù)，從而提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性；第三，由于電力系統(tǒng)涉及諸多方面，一旦出現(xiàn)事故，不易查詢，可能會耽誤修護(hù)時(shí)機(jī)。引入多Agent 技術(shù)后，通過協(xié)調(diào)可以將復(fù)雜的問題簡單化，發(fā)揮系統(tǒng)自身功能和用處，從而快速準(zhǔn)確地確定發(fā)生故障的位置，以便作進(jìn)一步分析；此外，在技術(shù)的推動下，電力系統(tǒng)不斷發(fā)展完善，其控制模式也逐漸由集中型過渡到分布型，規(guī)模越來越大，對系統(tǒng)控制中心提出了新的更高的要求，Agentjishu 的應(yīng)用，能夠借助相關(guān)軟件進(jìn)行相應(yīng)任務(wù)與功能的控制，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)用戶和系統(tǒng)界面的良好交互。

4 基于多Agent 技術(shù)的決策支撐系統(tǒng)模型

4.1 多Agent 決策系統(tǒng)模型

如圖1 所示，該系統(tǒng)主要包括資源層、管理、信息、監(jiān)控以及決策、用戶接口等幾部分。

圖1 多Agent 決策系統(tǒng)模型

1）決策資源層，作為基礎(chǔ)部分，資源層主要負(fù)責(zé)為其他部分提供所需信息，通?？蓪⑦@部分劃分為數(shù)據(jù)庫、知識庫及模型庫等；

2）管理層，該部分占據(jù)著系統(tǒng)的核心地位，起著關(guān)鍵性的作用，信息的處理儲存、問題的查詢決策以及Agent 的控制、監(jiān)督和協(xié)調(diào)工作都需要管理層操作。其實(shí)在多Agent 系統(tǒng)中，任務(wù)如何分解以及協(xié)商工作是比較難的，管理層能夠結(jié)合用戶的要求考慮，做好各種分配協(xié)商工作；

3）信息層，信息層的主要工作是收集所需信息并加以處理，然后返回用戶；

4）監(jiān)控層，對每一個(gè)Agent 的運(yùn)行狀態(tài)及系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高Agent 的資源利用效率，進(jìn)而提升整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性；

5）決策層，在多Agent 系統(tǒng)中，各個(gè)Agent 是相互獨(dú)立的，可根據(jù)自身狀況決定是否單獨(dú)接受任務(wù)或與其他Agent 共同完成任務(wù)；

6）用戶接口，是人機(jī)交互的接口，為人和機(jī)器的交流提供的通道，主要負(fù)責(zé)從用戶處獲得所需信息，以及返回處理結(jié)果等，如有問題求解時(shí)，需要用戶輸入相應(yīng)的信息驗(yàn)證。

4.2 多Agent 決策系統(tǒng)的工作流程

首先，用戶需要向系統(tǒng)發(fā)出請求，同時(shí)將要解決的問題輸入；系統(tǒng)接收到請求信息后，對其進(jìn)行分析并轉(zhuǎn)換成符合系統(tǒng)的語言，輸送至管理層；管理層按照一定的規(guī)則對用戶的任務(wù)進(jìn)行合理分解，了解每一個(gè)Agent 的情況，把對問題的理解傳送給信息層，同時(shí)把各個(gè)子決策任務(wù)分配至決策層，由決策層決定是否接收；信息層對接受的信息加以分析，并從總提取有用信息，從數(shù)據(jù)庫或知識庫中查詢搜索，進(jìn)行推理，然后將信息返回至管理層。最后，管理層將所有結(jié)果進(jìn)行整合，返回給用戶端。

5 結(jié)論

電力調(diào)度深深影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，因此，如何保證其安全執(zhí)行是必須要解決的問題。本文介紹了一種多Agent 技術(shù)，憑借其諸多優(yōu)勢，電力系統(tǒng)必將朝著安全、穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。

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