移动智能体技术在智能电网中的研究和应用

康洪波

（河北建筑工程学院，河北张家口075000）

随着电力电子技术的发展，电气化已经成为了人类在20世纪所取得的最伟大的成就。自进入21世纪以来，大电网连锁性大面积停电事故促使全世界将目光定格在了智能电网上。为此，建设适应社会发展的智能电网，已成为国际电力工业界积极应对未来挑战的共同选择。

现代大电网连锁性大面积停电事故通常是复杂的网络所固有的自组织临界性动力学行为所引发的一系列复杂的，不可预测的和无序的混沌状态的爆发。传统电力系统的理论和技术已无法解释和处理这些事故，因此，一种适应智能电网建设的智能调度技术，可以为电网的安全运行提供更为全面和智能化的决策支持。

1 智能电网系统智能调度技术分析

随着智能电网概念的提出和电力体制改革的深入，传统电网的调度方式已经不能全面防止和抑制电力事故的频繁的发生。虽然目前电力能量管理系统（EMS）已经得到广泛的应用，但仍停留在分布式独立计算阶段，依然需要调度员在人工数据分析电力运行状态的基础上，根据经验安排调度计划，这给电力调度的实时性和合理性带来很大的隐患。

当前，由于电网规模的不断扩大、电力市场改革的日益深化和智能电网建设的实际需求，致使电力系统的结构和运行方式日趋复杂。同时电网频繁的调整也造成了工作人员工作量越来越繁重的问题。而当电网发生故障时，在很短的时间内要求调度员对大量的报警信息进行分析，并及时做出正确的故障处理决策，这对调度人员的运行经验也提出了更高的要求。因此，电网运行迫切需要功能更为强大的智能化调度系统，帮助调度人员完成调度任务，提高电网运行的安全性和经济性[1]。

随着信息理论、计算机技术和人工智能技术的发展，各种智能化调度技术开始涌现。这些系统通过对电力系统采集的数据信息进一步集成，发现信息中隐含的有用知识，并结合人工智能技术为调度人员提供全面的决策，帮助调度人员进行系统运行状态的分析与决策，实现电网调度的智能化。

目前，在电力系统中应用较为广泛的人工智能方法主要有：专家系统、人工神经网络、遗传算法和Agent技术。在这些技术中，Agent技术在性能上支持分布式处理、在结构上具有可适应性、可伸缩性，兼容性好，便于推广应用，在自动化控制中具有广阔的应用前景。

2 移动智能体系统分析及体系结构介绍

电力系统是一个典型的大规模分布式网络系统。这个系统具有以下三个明显的特点：（1）超大规模、实时动态性强、复杂性高。随着问题规模和复杂程度的不断增加，利用已有的算法和计算机条件，无法在较短的时间内取得满意的计算结果；（2）电力系统是非线性的，很多问题无法建立精确的数学模型，不能完全用数学形式反映问题实质的约束条件；（3）由于人们对电力系统的了解还不够精细，使许多问题具有模糊性。

作为Agent技术之一的移动Agent是一种能够自主迁移到远端执行的程序。它可在本地或远程控制下动态链接并自动执行。具有移动性、自治性、智能性等优点。基于移动Agent的网络管理模型能够改善网管体系统的整体性能和可扩展性，并具有分布式、灵活性、主动性和可靠性等特点，可以支持智能电网的有效运行。

Agent广义上是指具有智能性的，在一定环境中包装的计算机软件系统。该系统具有相应的知识、目标和能力，能够对外部事件做出响应，能够单独或在人的少许指导下进行推理决策，是一个具有自主行为能力的主体[2]，具体结构如图1所示。

图1 Agent结构

从图1中可知，Agent内部包括内部状态、知识库、目标等三个相对独立的数据实体。这三个数据实体具有通过环境参数进行不断修改的自适应能力。而每一个Agent实体利用传感器从外部环境中感知信息，并依据内部状态进行信息的融合，以产生修改当前状态的具体描述。然后，在知识库支持下制定规划，在目标指引下，形成动作序列，通过效应器对环境发生作用。

移动Agent（mobile agent，MA）是一种特殊的Agent体，它具备Agent实体的基本特性。但不同的是MA能够在异构的网络节点间移动，并通过与运行环境和其他Agent协商获取信息或提供服务来完成全局目标。

移动Agent体系结构主要由MA、MA服务器、Agent传输协议、Agent通信语言等组成。MA服务器是移动Agent系统的核心部分，一般包括Agent管理器、队列管理器、持续性管理器、事件管理器、目录管理器、安全管理器、服务接口。其主要的功能是为MA提供生命周期管理、目录服务、事件服务、持续性服务、安全保障等几项服务。而Agent传输协议ATP的主要功能是对移动Agent传输的语法和语义进行定义，为实现移动Agent在服务设施间的迁移提供机制保证。Agent通信语言ACL的主要功能是完成多个Agent之间的有效通信，具体包括了多个Agent之间通讯的共同语言定义、对于所交换的知识的共同理解的定义、进行语言和知识交换的机制定义，具体结构如图2所示[2]。

3 基于移动Agent的电力系统智能调度研究

图2 移动Agent的体系结构模型

电力系统在地理范围上分布是非常广泛的，并且在整个电力网络中包含有大量复杂性高、特性不同的设备和控制系统。加之目前电能的储存技术滞后，生产与消费具有同时性。而消费方的负荷变化随机，导致电力系统在一定程度上表现出不可观测、运行变化不确定等基本特性。因此，要想准确地利用移动Agent体系实现电力系统的智能调度，首先要解决的就是准确地确定每一个Agent实体的参量描述。

电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等环节组成的实时动态系统。电力系统的合理调度是具有前提条件的，那就是必须满足电力系统运行参数的平衡和有效。具体规则很多，例如：节点调度前后的有功功率和无功功率应处于平衡状态，符合有功无功等式约束条件；节点调度前后各设备的运行状态参数：电压、频率、有功、无功等应满足极限范围，符合参数不等式约束条件，我们将这些限制条件列为相应的方程式，从而解出构建Agent实体的基本要素，形成相应的实体参量描述数据。

构建移动Agent体系的第二步是为电力系统运行状态及环境要素进行划分，可以依据Agent实体参数描述数据将系统的运行状态划分为正常、警戒、紧急、极端、恢复等五种状态，并定义出相应的转变关系。这五种基本状态及之间的转换对应着不同的控制过程，形成Agent实体的数据资源层，进而根据系统所在网络的实际情况构成通信服务层及网络分析层，从而形成移动Agent的移动规范条件。

这些条件形成之后，就可以按照相应的原则来构建Agent电力系统实体的知识库和目标库，进而形成决策规则。

4 总结

随着智能电网的进一步深入研究，在不久的将来，电力系统必将发生革命性的变化。而电力调度作为智能电网的重要一环，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。

本文根据智能电网的电力调度要求，提出了一种基于移动Agent的智能调度方式。该方式充分利用了移动Agent智能性、适时移动性等优点，将原本完全或大部分由中央监控中心所承担的管理计算任务分布到电力网络的各个节点中，从而实现网络节点状态的自适应变化，以加强网络的安全性和可靠性。

[1] 狄义伟.面向未来智能电网的智能调度研究[D].济南：山东大学，2010:1-3.

[2] 贺颖.移动Agent在网络性能监测系统中的应用研究[D].武汉：武汉理工大学，2009:9-11.