电力电网智能调度系统探析

【摘要】智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向，本文详细介绍了智能电网的概念及特征，并构建了智能调度系统的框架结构，研究了系统各职能模块的功能，设计了智能调度系统的工作流程。

【关键词】电力电网智能调度多Agent系统

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网路的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术以及先进的控制方法和先进的决策支持系统技术所获得的实际应用，从而实现电网的可靠、安全、经济、高效、自愈、兼容和环境友好等目标，用以满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效营运。智能电网将成为新能源、新技术、新材料的综合应用平台，并拉动相关产业的需求。

一、电力电网智能调度系统概述

1、电网调度系统自动化的现状和未来

当今，电网调度系统自动化的主要功能已由最初的数据采集与监控发展成为能量管理系统。由于技术理论的制约，现在调度系统的自动化和智能化程度较低，没有从综合决策的角度上对系统进行整合。如何在现有的技术理论基础之上对传统自动化系统进行扩展和完善，使电网调度的决策能力更加智能化和全面化，是未来电网调度系统发展的新趋势。如果综合运用了先进的通信、网络、计算机、人工智能、信息和协调调用决策等技术，就能提高调度操作的速度和准确性，使调度任务得以更加科学、合理的完成，从而大大提高调度系统的安全可靠性和便利性。

2、电力电网系统智能调度

电力电网系统智能调度是指调度系统自动实时跟踪电网各个状态的变化，支撑并维护调度员的操作和管理，生成最优化方案，确保电网运行的安全稳定。现在的调度技术已经不能满足智能电网这样复杂系统的需求，所以必须要利用好信息技术、人工智能、通信技术等领域的最新研究成果。

智能调度系统的功能不仅仅是基本的稳态分析，它还应支持故障诊断和决策辅助，并能兼容今后要加入的支持电力市场运行的系统。新的智能调度系统比已经投入使用的能量管理系统更加庞大和复杂，它不仅要求系统的各个模块独立而又协同，还要求其具备第三方软件的接入能力，该系统的最终构架应为一种开放式的软件框架。

二、多Agent系统及其在电力系统中的应用

1、Agent概念及特征

20世纪70年代，Agent出现于计算机科学和人工智能领域，一般认为Agent是特定环境下的计算机软件系统，能够单独或在人少许指导的情况下进行决策，具有一定的自主能力。其主要具有以下几个特点：

第一，Agent可以在没有外界干预的情况下自主地根据它本身的状态和外界环境进行活动，并能对其行为和状态进行控制。第二，Agent能感知自身所处的环境，并对周围环境的变化做出响应。第三，Agent能用其通信语言与其它实体交换信息和相互作用，通过协调或合作解决复杂问题，共同完成任务。第四，传统的应用程序都是被动的由用户来调用，机械地完成用户的指令；而Agent应该是主动的、自发的感知周围环境的变化，并做出基于目标的行为。

2、多Agent技术在电网调度中的应用

现代能量控制中心己突破了以往的集中式体系结构，并向分布式与开放式方向发展，同时网络环境下的信息系统也呈现出协作性、动态性和分布性等特征，这直接导致了能量管理系统沿着集中式——分布式——开放式的道路发展。针对新一代EMS系统开放式的体系结构，必须要有新的技术和算法来适应电网调度控制中心发展的需要。

多Agent系统是设计和实现复杂软件系统的新方法，计算机领域的研究者已经在理论上为其设计了许多结构模型与交互算法，在信息系统与生产过程控制中己经得到应用，但在电力系统领域仍处于理论与应用的边缘。由于MAS在电力系统中的应用研究涉及到很多方面，而且大多缺乏具体问题领域的模型规范，所以多Agent技术在电力系统中的广泛应用还是一个漫长的过程。

3、Agent技术的发展前景

分布式的Agent技术为解决智能电网调度问题提供了一个行之有效的方法，即将能量管理系统模块封装成Agent，使其拥有更强的自治性和可移植性。随着研究的不断深入，各种各样的人工智能技术被应用于电力系统的各个领域，并通过新旧结合的方式取得了良好的应用效果。近年来，由于计算科学的发展，基于知识逻辑推理问题的求解系统得到了质的飞跃，以多Agent系统为代表的群体智能研究领域将有广阔的发展前景。

三、基于多Agent的电力系统智能调度研究

1、智能调度系统的框架结构

系统的体系结构对于一个大型的软件系统来说具有极其重要的意义，决定着系统的开发难度、质量和生命力。对于智能调度系统这样大型的应用软件而言，研究能满足其功能特点的系统体系结构是首要任务。本文由此提出了一种改进的基于多Agent的智能调度系统的框架，设计了其体系结构及功能特点。该智能调度系统由数据资源层、通信服务层、网络分析层、人机接口层四部分组成，其结构框架如图1所示。

图1 智能调度系统的框架结构

2、智能调度系统的工作流程

在智能调度系统运行过程中采用状态和事件作为软件Agent的驱动事件，根据电力系统运行状态的变化，自动确定需要执行动作的Agent以及它们应该以怎样的次序执行动作，通过多个软件模块间的协调工作最终制定综合决策方案，其具体的实现过程如图2所示:

图2 智能调度系统的工作流程图

(1)系统初始化，统的遥信、遥测信息，接收来自数据资源层的数据信息，包括来自SCADA系以及故障信息系统的故障信息和WAMS系统的电网动态信息。

(2)根据接收的数据资源首先需要判断是否存在故障报警信息，若没有故障报警，则电力系统处于正常状态。正常状态下的系统，根据其抵御风险的能力大小，又可分为安全正常状态和不安全正常状态(即警戒状态)。为了评估电网此时的安全性，智能调度系统自行启动静态安全分析模块，通过N-1准则来判定系统是否存在安全隐患，如果当前的电网状态满足N-1标准，则系统处于安全正常运行状态。为了满足电网经济性的需求，调度系统随后启动潮流计算模块，评估此时的系统运行是否经济、网络损耗是否过量。当经济性不满足要求时，通过无功优化来制定投切电容器和调整变压器分接头的方案，以降低网络损耗，确保电力系统优质运行。

(3)在运行静态安全分析软件时，假如判定出当前的电网不满足N-1准则，则系统正处于不安全正常状态，即警戒状态，系统存在安全隐患。此时，调度员主要关注的是系统安全问题，需要通过预防控制模块，给出针对当前运行状态的调节措施。通过预防控制，使系统尽快恢复到安全正常运行状态。

(4)在智能调度系统运行过程中，一旦收到来自数据资源层报警信息，则系统进入故障状态，并立即启动故障诊断程序，由于故障处理具有最高的优先级，其他稳态分析程序将终止运行。根据故障诊断模块给出诊断结果，故障恢复模块制定出恢复策略供调度员参考，调度人员结合自身经验做出故障恢复决策，保证系统的安全稳定。在智能调度系统运行过程中，对电网运行状态的分析结果和相应的调整措施，都是以综合决策报告的形式提交给调度人员供其参考，调度员根据自身的经验知识，最终制定电网的运行操作。

结束语

随着国内外电力工业界对智能电网的研究重视和加大投入，在不久的将来，电力系统必将发生革命性的变化。而调度中心作为电力系统的神经中枢，其智能化水平的高低直接关系到电网的安全稳定运行。智能型调度已成为电力系统调度发展的新方向，是建设坚强智能电网的重要组成部分。

参考文献

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