多代理(Multi－Agent)技術(shù)在電力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用

廖恩榮

(南京高精傳動(dòng)設(shè)備制造集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210012)

0 引言

跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的逐步實(shí)現(xiàn)，使得電力系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，不同地區(qū)的資源通過電網(wǎng)互聯(lián)得以合理有效的利用，發(fā)電各方通過互聯(lián)電網(wǎng)相互合作又相互競(jìng)爭(zhēng)，傳統(tǒng)的發(fā)、輸、配電統(tǒng)一集中管理和運(yùn)行的機(jī)制開始向發(fā)、輸、配電分別作為獨(dú)立實(shí)體而參與競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制轉(zhuǎn)化，未來(lái)的電力系統(tǒng)是一個(gè)基于信息互換而協(xié)調(diào)的分散決策系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、控制甚至運(yùn)行維護(hù)人員的行為都呈分布狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行完全集中式的求解可能遇到信息不全、通信瓶頸或計(jì)算速度等問題。此外，不同廠商在不同時(shí)期生產(chǎn)的基于不同技術(shù)的軟硬件在電力系統(tǒng)中同時(shí)發(fā)揮作用，使得新技術(shù)的運(yùn)用必須充分考慮原有系統(tǒng)的問題。解決復(fù)雜電力系統(tǒng)面臨的上述問題需不斷運(yùn)用新理論、新技術(shù)，多Agent 系統(tǒng)(multi agent system，MAS)理論就是其中之一。MAS 理論是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軟件系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的新途徑，因其適用條件與電力系統(tǒng)的特征幾乎完全吻合，因而受到眾多學(xué)者的關(guān)注。本文將從電力系統(tǒng)控制中心、繼電保護(hù)系統(tǒng)、無(wú)功電壓控制、暫態(tài)緊急控制等方面論述MAS 理論和技術(shù)在電力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，并展望近期有望實(shí)用化的Agent 應(yīng)用系統(tǒng)和研究的新動(dòng)向。

1 多代理技術(shù)簡(jiǎn)介

盡管目前還沒有關(guān)于Agent 的統(tǒng)一定義，但并不能阻擋該應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。基于Agent 的應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)在制造業(yè)、過程控制、電信系統(tǒng)、交通運(yùn)輸管理、信息收集與過濾、電子商務(wù)和商業(yè)過程管理、娛樂及遠(yuǎn)程醫(yī)療等許多方面發(fā)揮了重要作用。在這些應(yīng)用系統(tǒng)中，Agent 系統(tǒng)是指能夠主動(dòng)感知所處環(huán)境的變化并能作用于環(huán)境的軟硬件集合。一般來(lái)說，Agent 具備自治性、社會(huì)性、反應(yīng)性和自發(fā)性，對(duì)于個(gè)別應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說，也可能主要利用Agent 的移動(dòng)性等特征。多Agent 應(yīng)用系統(tǒng)往往用于解決單個(gè)Agent 無(wú)法處理的問題，因此它不但涉及設(shè)計(jì)單個(gè)Agent 時(shí)遇到的體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)手段等問題，更重要的是處理好Agent 間的組織策略、消息傳遞、沖突化解、協(xié)調(diào)協(xié)作與協(xié)商等?？偟膩?lái)說，多Agent 系統(tǒng)具備如下4 個(gè)特點(diǎn)［1］:1)具備解決問題的充分信息或足夠能力;2)整個(gè)系統(tǒng)中不存在全局的控制機(jī)構(gòu);3)數(shù)據(jù)是分布的;4)計(jì)算過程不一定同步進(jìn)行。開發(fā)基于多Agent 的應(yīng)用系統(tǒng)的一般步驟如圖1 所示。其中，問題分析過程主要完成應(yīng)用領(lǐng)域特點(diǎn)的分析、系統(tǒng)最終目標(biāo)和功能邊界的界定、系統(tǒng)最終目標(biāo)的分解以及子目標(biāo)間的關(guān)系定義等。在確定系統(tǒng)中不同層次的目標(biāo)后，能夠獨(dú)立實(shí)現(xiàn)其中某一目標(biāo)的實(shí)體即為Agent。Agent 的建模過程就是分析這些實(shí)體的內(nèi)部狀態(tài)及其行為的關(guān)系。最后，分別以協(xié)調(diào)各Agent 為原則設(shè)計(jì)MAS 的組織體系結(jié)構(gòu)，以保證各Agent 的自治性為前提設(shè)計(jì)Agent 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖1 多Agent 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)步驟

多代理系統(tǒng)是由多個(gè)代理組成的系統(tǒng)［2］，它是為了解決單個(gè)代理不能夠解決的復(fù)雜問題，由多個(gè)代理協(xié)調(diào)合作形成問題的求解網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)代理能夠預(yù)測(cè)其他代理的作用，其目標(biāo)服務(wù)總影響其他代理的動(dòng)作。在多代理系統(tǒng)中要研究一個(gè)代理對(duì)另一個(gè)代理的建模方法，為了能影響另一個(gè)代理，需要建立代理間的通信方法。也就是說多個(gè)代理組成的一個(gè)松散耦合又協(xié)作共事的系統(tǒng)，就是一個(gè)多代理系統(tǒng)。為了使代理之間能夠合理高效地進(jìn)行協(xié)作，代理之間的通信和協(xié)調(diào)機(jī)制成為多代理系統(tǒng)的重點(diǎn)問題。同時(shí)值得強(qiáng)調(diào)的是，前面討論的代理的特性大多也是多代理系統(tǒng)所具有的特點(diǎn):如交互性、社會(huì)性、協(xié)作性、適應(yīng)性和分布性等。此外，多代理系統(tǒng)還具有如下特點(diǎn):數(shù)據(jù)分布性或分散性，計(jì)算過程異步、并發(fā)或并行，每個(gè)代理都具有不完全的信息和問題求解能力，不存在全局控制。

多代理由于其應(yīng)用的廣泛性現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一門重要的學(xué)科。雖然其設(shè)計(jì)還沒有完全標(biāo)準(zhǔn)化，但是已經(jīng)有了很多規(guī)范。伴隨著多代理系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，出現(xiàn)了多種不同的平臺(tái)結(jié)構(gòu)。有的研究機(jī)構(gòu)和公司甚至專門進(jìn)行多代理系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，并推出了專用軟件。其中應(yīng)用較多的有Agent Builder，Agent X 等等。它們大多都是用Java編寫。由于在多代理系統(tǒng)開發(fā)中，可以自己創(chuàng)建平臺(tái)，但是一般來(lái)說除了處于專門研究的目的，最好用成熟的平臺(tái)以確保系統(tǒng)的可靠性和較好的技術(shù)和功能支持，減少開發(fā)時(shí)間，節(jié)省投資和便于系統(tǒng)擴(kuò)展。當(dāng)然，目前很少?gòu)牧汩_始開發(fā)多Agent 應(yīng)用系統(tǒng)，而是采用提供了多Agent 開發(fā)工具和運(yùn)行環(huán)境的某種多Agent 開發(fā)平臺(tái)，如JATLite，ZEUS 和JADE 等。因此，對(duì)Agent 體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)往往與平臺(tái)的支持密切相關(guān)。

2 MAS 在電力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用

2.1 多代理技術(shù)在電力系統(tǒng)控制中心的應(yīng)用

隨著多代理技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，應(yīng)用規(guī)模也不斷增長(zhǎng)。多代理技術(shù)在電力系統(tǒng)控制中心的應(yīng)用由A zevedo 等人［3］在2000 年發(fā)表的文章中論述。A zevedo 等人認(rèn)為，隨著當(dāng)前電力系統(tǒng)的發(fā)展尤其是電力市場(chǎng)的建立，電力系統(tǒng)的控制逐步由集中式轉(zhuǎn)向分布式，而不斷增長(zhǎng)的電力系統(tǒng)規(guī)模和不斷進(jìn)步的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)控制中心的要求也越來(lái)越高。在這樣一種趨勢(shì)下，勢(shì)必要以分布式系統(tǒng)來(lái)代替原有的以EMS 為中心的集中式系統(tǒng)。作者在文中認(rèn)為未來(lái)控制中心需要解決的問題主要有以下幾個(gè)方面:

1)由于對(duì)目標(biāo)、方法和需求的不斷評(píng)估及新需求的出現(xiàn)，要求控制系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)適應(yīng)的特征，從而要求其軟件的設(shè)計(jì)具有較高程度的模塊化以及易于跟隨情況的變化而進(jìn)化;

2)系統(tǒng)各組成部分的靈活性和能動(dòng)性要求控制中心可以承受運(yùn)算負(fù)荷的較大變化;

3)由于經(jīng)濟(jì)性的要求，未來(lái)電力系統(tǒng)需要在接近臨界狀態(tài)運(yùn)行，從而要求控制中心要盡可能地提高操作和控制的精度;

4)計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，要求控制中心的軟件系統(tǒng)有高度模塊化的特征，易于適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，延長(zhǎng)控制中心(軟件)的壽命;

5)分布化的趨勢(shì)，作者認(rèn)為當(dāng)前地理位置集中的控制中心必將逐漸由不同公司和合作者組成的小規(guī)模的分布式的控制實(shí)體取代，使得控制計(jì)算軟件也必須符合這一分布性趨勢(shì)的要求。

針對(duì)以上考慮，A zevedo 等人提出由面向任務(wù)的軟件多代理系統(tǒng)取代原有的集中式的EMS 的建議，由不同的軟件代理系統(tǒng)地控制需要執(zhí)行的不同任務(wù)和功能，并通過人機(jī)界面代理與用戶進(jìn)行良好的交互。

圖2 CBR/Agent 電網(wǎng)安全控制系統(tǒng)示意圖

在國(guó)內(nèi)相似的研究也在進(jìn)行，電科院王明俊老師在分析電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化向信息化方向發(fā)展的基礎(chǔ)上，就采用CBR(實(shí)例推理)和Multi-Agent(多智能主體)技術(shù)輔助調(diào)度員解決電網(wǎng)安全控制問題，提出了基于Multi-Agent 的電網(wǎng)安全控制系統(tǒng)［4］。其采用CBR/Agent 所組成的電網(wǎng)安全控制系統(tǒng)如圖2 所示，該系統(tǒng)在功能上增加了緊急控制和恢復(fù)控制以適應(yīng)環(huán)境變化的分布式問題求解功能。鑒于電網(wǎng)的預(yù)防性控制、緊急控制和恢復(fù)控制相對(duì)獨(dú)立，因此系統(tǒng)采用了面向任務(wù)模型。根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)，預(yù)防性控制Agent 暫時(shí)先采用簡(jiǎn)單的反應(yīng)式結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)解決緊急/恢復(fù)控制Agent 用以適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)用Agent 之間的協(xié)調(diào)問題，包括封裝關(guān)鍵的繼電自動(dòng)裝置參與分布式問題求解。根據(jù)所選用的系統(tǒng)模型，主要有界面、應(yīng)用和協(xié)調(diào)三類Agent。界面Agent 處理調(diào)度員所面臨的預(yù)防性控制、緊急控制和恢復(fù)控制任務(wù)，而不是面對(duì)一個(gè)個(gè)特定的應(yīng)用程序。應(yīng)用Agent(可由對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用進(jìn)行封裝而成)控制和執(zhí)行各種應(yīng)用，抽取有關(guān)結(jié)果并送至所請(qǐng)求的Agent。協(xié)調(diào)Agent 協(xié)調(diào)各Agent 間并發(fā)請(qǐng)求的執(zhí)行，完成所請(qǐng)求的服務(wù)。此外，還有其他一些Agent，如數(shù)據(jù)Agent、外部通信Agent 等，組成完整的Agent 系統(tǒng)。

2.2 多Agent 系統(tǒng)在繼電保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

目前微機(jī)保護(hù)裝置已取代傳統(tǒng)的模擬式保護(hù)裝置而廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，它具有計(jì)算、分析、邏輯判斷、存儲(chǔ)記憶等功能，在可靠性、方便性上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)保護(hù)，而成為目前繼電保護(hù)裝置的主要型式。但微機(jī)保護(hù)在原理和性能上與傳統(tǒng)的模擬式保護(hù)相比并沒有太大的進(jìn)步，模擬式保護(hù)中存在的問題在微機(jī)保護(hù)中依然存在［5］，如保護(hù)性能不能根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況調(diào)整到最佳，保護(hù)定值不能實(shí)現(xiàn)在線整定等。

多Agent 系統(tǒng)屬于分布式人工智能的研究領(lǐng)域，它是一種由底向上的設(shè)計(jì)方法，因?yàn)榉稚⒆灾鞯腁gent 首先被定義，然后研究一個(gè)或多個(gè)Agent 間協(xié)作，以完成問題求解，即多Agent 系統(tǒng)更強(qiáng)調(diào)各個(gè)Agent 在控制上的分散性，因此特別適合分布式的繼電保護(hù)領(lǐng)域。通過Agent 間協(xié)作能增強(qiáng)問題求解能力和求解的可靠性;多個(gè)智能體可并行操作，效率提高;智能體間通信協(xié)作，具有較好的容錯(cuò)能力;智能體既可協(xié)同工作，也可單獨(dú)工作，具有較高的靈活性。因此微機(jī)保護(hù)中采用多Agent 技術(shù)比采用單獨(dú)的智能技術(shù)更能提高保護(hù)性能。

近幾年，對(duì)Agent 在繼電保護(hù)中的應(yīng)用研究越來(lái)越多，也越來(lái)越深入。其中有利用專用通訊網(wǎng)構(gòu)成的基于Agent 的電流差動(dòng)保護(hù)方案［6］，該方案通過對(duì)通訊結(jié)構(gòu)、同步問題以及軟件Agent 的優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行分析，并在通訊網(wǎng)絡(luò)輕度、中等、重度負(fù)荷的情況下電網(wǎng)區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障進(jìn)行了仿真，能有效檢測(cè)設(shè)備故障并利用通訊網(wǎng)傳輸相關(guān)信息。但是實(shí)時(shí)性要求極高的繼電保護(hù)用因特網(wǎng)(重度負(fù)荷)進(jìn)行通訊是不切實(shí)際的，必須采用專門的通訊網(wǎng)(即輕度或中等負(fù)荷的網(wǎng)絡(luò))。

國(guó)外有學(xué)者研究了用于分布式發(fā)電系統(tǒng)的基于Agent的保護(hù)［7］。分布式發(fā)電系統(tǒng)中分布式發(fā)電機(jī)通常安裝于中、低壓電網(wǎng)，使得電網(wǎng)的阻抗和潮流方向隨著發(fā)電機(jī)的投退經(jīng)常發(fā)生改變，傳統(tǒng)的用于輻射形電網(wǎng)的保護(hù)很難在分布式發(fā)電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)配合，因此必須采用新穎的保護(hù)方案實(shí)現(xiàn)保護(hù)配合和高阻接地故障的檢測(cè)與定位。具有自治、協(xié)作和通訊能力的Agent 成為構(gòu)成新保護(hù)方案的基礎(chǔ)。在基于通訊的多Agent 保護(hù)方案中，采用了小波分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于故障檢測(cè)，用模糊集理論進(jìn)行故障定位。由于故障切除后分布式發(fā)電系統(tǒng)可能被分裂成許多不相關(guān)的子系統(tǒng)，有些子系統(tǒng)由于發(fā)電和負(fù)荷不平衡，可能導(dǎo)致電壓崩潰或頻率降低，也可能情況相反。為保證故障切除后各子系統(tǒng)的電能品質(zhì)，各Agent 必須協(xié)同工作保證故障切除后各子系統(tǒng)的發(fā)電和負(fù)荷平衡。基于Agent 的保護(hù)方案能有效應(yīng)對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)的負(fù)荷變化，高阻接地故障和電網(wǎng)突變情況。

還有學(xué)者提出了基于Agent 的合作保護(hù)系統(tǒng)概念［8］，對(duì)該保護(hù)系統(tǒng)中的Agent 進(jìn)行了分類，如設(shè)備Agent 有:線路Agent，母線Agent，CT Agent，PT Agent 和開關(guān)Agent，此外，還有多種移動(dòng)Agent，保護(hù)Agent 和自組織Agent。并針對(duì)主保護(hù)功能、斷路器失靈時(shí)的后備保護(hù)功能、以及運(yùn)行方式變化后的自適應(yīng)功能進(jìn)行了多Agent 間合作的仿真，結(jié)果表明能在各種電網(wǎng)運(yùn)行方式下有效切除故障，但其可靠性取決于處理器的速度、通訊數(shù)據(jù)量和通訊的可靠性。

2.3 多Agent 系統(tǒng)在電壓無(wú)功控制中的應(yīng)用

電壓無(wú)功控制是提高電壓品質(zhì)，降低網(wǎng)損的重要手段，如何從全網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的角度進(jìn)行電壓無(wú)功控制對(duì)于電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有非常重要的意義。全網(wǎng)電壓無(wú)功控制是一個(gè)復(fù)雜的、分布式的優(yōu)化控制問題，傳統(tǒng)的電壓無(wú)功優(yōu)化控制系統(tǒng)，首先將分布采集的數(shù)據(jù)集中傳給中央主機(jī)，由主機(jī)分配任務(wù)給多臺(tái)從機(jī)并行計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果集中分發(fā)給執(zhí)行系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)存在主機(jī)任務(wù)過于繁重，數(shù)據(jù)通信量大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制的實(shí)時(shí)性、可靠性難以滿足要求，系統(tǒng)不易擴(kuò)展。針對(duì)這種情況，有學(xué)者提出了基于多Agent 系統(tǒng)電壓無(wú)功優(yōu)化控制的原理、結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)框架［9］，并對(duì)全局無(wú)功電壓優(yōu)化控制的數(shù)學(xué)模型和目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了分析與改進(jìn)。在此基礎(chǔ)上，張明軍等人構(gòu)建了三級(jí)優(yōu)化控制系統(tǒng)［10］。該系統(tǒng)考慮了多分區(qū)全網(wǎng)優(yōu)化的協(xié)調(diào)，各分區(qū)進(jìn)行分布式并行計(jì)算，多Agent 技術(shù)的采用使得不同分區(qū)可以根據(jù)本分區(qū)的實(shí)際情況選擇不同的優(yōu)化算法。這種三級(jí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將現(xiàn)有的管理分區(qū)與優(yōu)化控制分區(qū)結(jié)合起來(lái)，符合我國(guó)調(diào)度控制的體系結(jié)構(gòu)，容易在實(shí)際中推廣應(yīng)用，而且便于不同電壓等級(jí)、不同區(qū)域的無(wú)功電壓控制系統(tǒng)根據(jù)自己的特點(diǎn)，歸納、采用能夠反映這些特點(diǎn)的分區(qū)內(nèi)優(yōu)化算法，從而使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性得到提高。

近年來(lái)，還有一些研究將多Agent 控制技術(shù)用于二級(jí)電壓分散協(xié)調(diào)控制，取得了滿意的效果。其中王海風(fēng)老師提出多Agent 的協(xié)調(diào)機(jī)制用于二級(jí)電壓控制的思路［11］，首次將Agent 技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)電壓控制，該方法在電力系統(tǒng)緊急狀態(tài)下能較好地進(jìn)行二級(jí)調(diào)壓以快速恢復(fù)電壓至正常范圍。盛戈皓等人則基于多Agent 的分層分布式控制系統(tǒng)的原理，提出了基于多Agent 的分級(jí)電壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案［9］，較好地解決了二級(jí)電壓調(diào)節(jié)的分散協(xié)調(diào)控制問題，在正常和緊急情況下都能更好地進(jìn)行系統(tǒng)無(wú)功電壓的調(diào)節(jié)。

基于多Agent 的二級(jí)電壓控制系統(tǒng)將MAS 的協(xié)調(diào)和協(xié)作原理應(yīng)用于緊急情況下的電壓控制，采用基于合同網(wǎng)的協(xié)調(diào)和協(xié)作策略實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)中多Agent 的優(yōu)化協(xié)調(diào)，以最少的控制設(shè)備和最有效的控制手段對(duì)電壓越限節(jié)點(diǎn)的電壓恢復(fù)控制，從而改善緊急情況下的控制系統(tǒng)性能。其優(yōu)點(diǎn)可以從Agent 自身的特性以及MAS 的協(xié)調(diào)能力中得到體現(xiàn):在多Agent 模式下，即使某些通信線路發(fā)生故障，或某些Agent 失效，其他Agent 也可以在一定程度上替代它的工作;采用并行工作方式的多Agent 模式，與集中控制相比，增加了系統(tǒng)的靈活性和通用性;由于每個(gè)Agent具有自主性，因而它們可以按照任務(wù)的要求進(jìn)行組合，使整個(gè)系統(tǒng)適應(yīng)動(dòng)態(tài)的環(huán)境;通過修改Agent 規(guī)則庫(kù)、控制算法和協(xié)調(diào)方式可以滿足不同的電壓控制要求。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，協(xié)調(diào)級(jí)Agent 每隔1～3 min 給出各執(zhí)行級(jí)Agent的整定值，保證系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行和維持較好的無(wú)功儲(chǔ)備。在電壓突然下降過多的緊急情況下，就近的執(zhí)行級(jí)Agent 能感知到系統(tǒng)異常，通過自治方式迅速提升相應(yīng)設(shè)備電壓，增加無(wú)功出力，盡快將節(jié)點(diǎn)電壓恢復(fù)至允許范圍。

2.4 多Agent 系統(tǒng)在暫態(tài)穩(wěn)定緊急控制中的應(yīng)用

我國(guó)極為重視區(qū)域系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性預(yù)測(cè)和緊急控制，從20 世紀(jì)80 年代就開始該項(xiàng)研究和應(yīng)用，積累了豐富的研究和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。目前，對(duì)電力系統(tǒng)中緊急控制的研究主要仍為對(duì)傳統(tǒng)的集中控制方面的研究。隨著電力系統(tǒng)非管制化的提出并逐漸實(shí)施，獨(dú)立電力生產(chǎn)者的參與將日益加強(qiáng)，在此情況下，單一在控制中心計(jì)算機(jī)上處理各種控制信息將變得很困難。

針對(duì)上述問題，天津大學(xué)的王成山老師提出了一種基于Multi-Agent 系統(tǒng)的分布式協(xié)調(diào)緊急控制系統(tǒng)［12］，將傳統(tǒng)集中方式的緊急控制變?yōu)榉植际娇刂?，該系統(tǒng)由一個(gè)中心服務(wù)器Agent 和多個(gè)發(fā)電機(jī)Agent 構(gòu)成。由中心服務(wù)器Agent 判斷電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并在電力系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)發(fā)出請(qǐng)求控制信息，啟動(dòng)各發(fā)電機(jī)Agent。中心服務(wù)器Agent 和發(fā)電機(jī)Agent 之間使用消息對(duì)象通過請(qǐng)求/響應(yīng)的方式傳遞信息。其工作過程是:由中心服務(wù)器Agent 實(shí)時(shí)檢測(cè)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，服務(wù)器Agent 采用直接法進(jìn)行計(jì)算，判斷電力系統(tǒng)是否失穩(wěn)，若不穩(wěn)定，則服務(wù)器Agent 向各發(fā)電機(jī)Agent 發(fā)出請(qǐng)求控制信號(hào);各發(fā)電機(jī)Agent 收到信號(hào)后分別判斷本身發(fā)電機(jī)是否失穩(wěn)，若失穩(wěn)，則給出控制方案，執(zhí)行緊急控制。Multi-Agent 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3 所示。每個(gè)Agent 之間相互獨(dú)立又相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)暫態(tài)穩(wěn)定性控制。

圖3 分布式控制Multi-Agent 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

目前國(guó)外還有些學(xué)者將多代理技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)在線暫態(tài)穩(wěn)定性分析［13-14］，將多代理系統(tǒng)分為預(yù)測(cè)代理和控制代理，由于發(fā)電機(jī)組相對(duì)轉(zhuǎn)角的變化能反映其是否同步，該多代理系統(tǒng)選擇相對(duì)轉(zhuǎn)角作為表述機(jī)組狀態(tài)的參數(shù)。擾動(dòng)發(fā)生以后，該系統(tǒng)通過預(yù)測(cè)相對(duì)轉(zhuǎn)角的擺動(dòng)軌跡，確定即將失去同步的發(fā)電機(jī)組，并對(duì)之采取相應(yīng)的控制措施，從而使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。當(dāng)預(yù)測(cè)代理將發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)角輸出到控制代理后，控制代理分析轉(zhuǎn)角的時(shí)間特性，判斷發(fā)電機(jī)組的狀態(tài)，判斷出即將失步的機(jī)組。因?yàn)樵诠收锨昂?，發(fā)電機(jī)組的輸出功率不同，根據(jù)最大不匹配功率原則，可從所有不穩(wěn)定的機(jī)組中判斷出應(yīng)作快關(guān)汽門動(dòng)作的機(jī)組。

在以往的集中式控制中，由調(diào)度中心根據(jù)所獲取的電力系統(tǒng)資料實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一判斷、統(tǒng)一調(diào)度。然而在電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化情況下，由于商業(yè)機(jī)密等原因，調(diào)度中心已難以獲得完整的資料，所以實(shí)行統(tǒng)一判斷和統(tǒng)一調(diào)度很困難。另外，集中控制也不容易處理突發(fā)事件，而且調(diào)度中心一旦發(fā)生事故，則將威脅到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全。分布式控制能有效地解決這些問題。它可將發(fā)電機(jī)發(fā)電功率的調(diào)度權(quán)分散到各發(fā)電機(jī)，由各發(fā)電機(jī)根據(jù)自身和電力系統(tǒng)的情況調(diào)度自身的發(fā)電功率，而且即使局部發(fā)生事故也不容易影響全系統(tǒng)的安全。

3 結(jié)語(yǔ)

多代理技術(shù)是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能等多學(xué)科交叉而形成的新興分支。該理論是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜軟件系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的新途徑，計(jì)算機(jī)科學(xué)研究已經(jīng)在理論上為其設(shè)計(jì)了許多結(jié)構(gòu)與交互算法，它在信息系統(tǒng)與生產(chǎn)過程控制中已有成功的應(yīng)用，但在電力系統(tǒng)中仍處在理論與應(yīng)用的邊緣。本文在介紹MAS 基本理論特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜述其在電力系統(tǒng)控制中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀。由于MAS 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究涉及很多方面，而且大多缺乏對(duì)具體問題領(lǐng)域的模型規(guī)范，所以多Agent 技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛實(shí)用化還是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。本文旨在介紹MAS 在電力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，展望最具實(shí)用化潛力與基礎(chǔ)較完備的分支，以推動(dòng)多Agent 技術(shù)在這些領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

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