基于多代理技术的含分布电源的智能配电网探究

广东电网有限责任公司茂名高州供电局 刘耀中

围绕电能的发、输、配、用链条进行分析可以发现，终端用户、用电、配电间的合作相对薄弱，这对电力系统整体效率和性能带来一定负面影响，而为了尽可能消除这种负面影响，智能配电网就应运而生。多代理系统是指相互服务、相互协调的多个Agent 成员共同完成一个任务的智能系统，多个Agent 组成群体的协调合作属于该系统实现关键，而通过建设基于多代理技术的智能配电网，电力负荷管理的实时性、自适应性、可扩展性能够有效增强，未来功能完善也能够通过新负荷管理模块的添加简单实现。

1 配电网智能化相关概述

完全自动化的供电网络被称作智能电网，其能够同时实现实时监控各节点和用户，用户端电器和各发电厂之间信息，以及电流的双向流动。通过宽带通信网络数据传输链接，对电网自动控制系统的集成，均能够顺利实现电网成员间的实时互动及无缝连接、市场交易实时开展。智能微网配电子系统由储能系统、分布式电源、负荷和保护装置构成，智能微网在并网运行时与主电网连接通过公共连接点实现，如主配电网出现较大扰动或故障，智能微网能够迅速解列成为局部孤岛电网，维持向内部重要负荷提供独立供电服务，在主配电网状态恢复正常后则能够再次与其连接并网运行[1]。

配电网智能化涉及系统控制与监视、与用户交互、配电系统管理功能，在其他组成部分的协同下，配电网智能化在电压和无功管理、系统监视、资产使用率提升、网损控制等方面均能够发挥优化作用，同时能够为维修作业安排和人员调度提供信息参考。紧急状态下，智能化配电系统能够自动变为可控局域安全岛，同时可实现对本地分布能源的使用。分布能源能够为无功与电压优化提供辅助，如存在停运的并联电容器，分布式电源能够为配电网系统提供电压支持。配电网智能化还能够为用户参与削峰、填谷提供支持，如提供实时电价。由于存在先进而复杂的功能，配电网智能化对控制系统的要求较高，需要在开放通信体系结构内设置系统全部元件并保证其存在协同工作能力，局部分布式控制需要得到分布式计算机的支持，电力交换系统需要在分布式计算主体、通信系统、传感器支持下实现对扰动的快速反应，相关影响能够由此降到最低。

配电网智能化通过将中央配电控制中心和分布式配电运行中心用于全配电系统中，在局部分布式控制理念下，前者能够实现对全配电系统微处理器的监视，为分布式控制提供协调，同时协调输电部分的控制。即可对全系统潮流进行监视并负责配电部分的分布电源协调，又可以将分布电源用于大型发电机无功和电压管理、系统恢复、应急处理。智能化局部配电运行中心还可以负责多重网络重构、故障定位、无功优化控制、隔离和服务恢复等基本配电自动化功能[2]。

2 构建含分布电源智能配电网意义及设计

2.1 构建含分布电源智能配电网意义

配电网属于用户与电力系统连接的最末端，其能否实现可靠、经济、稳定、安全运行直接影响用户的电能稳定使用，出现故障的配电网也很容易导致供电中断问题出现。对于不断提升的配电自动化水平来说，故障发生后的配电网络可通过保护装置快速切换，将故障隔离并实现供电迅速恢复，人身安全保护及经济损失控制可由此实现，这属于智能配电网建设的意义所在。

在经济与社会快速发展下，用户端电力需求不断提升，并对供电可靠与安全提出更高要求，智能配电网在故障处理时的效率和表现，会对供电可靠性带来直接影响。为适应配电网发展趋势，必须设法实现配电网主动性充分发挥，建设含分布电源的智能配电网，而通过引入多代理技术开展智能配电网设计，对满足不断增长的用户侧供电可靠性需求存在较高现实意义[3]。

2.2 基于多代理技术的系统结构设计

基于多代理技术设计的含分布电源智能配电网系统，由以下四种代理组成：包括分布式电源代理、控制端代理、应用代理、用户代理。应用代理可细分为可视化界面和数据服务代理，能够通过四个代理协同工作，确保在电网故障断电期间，向重要用户负荷可靠的供电。控制端代理负责对系统频率和电压进行监视，同时可完成事故监测，故障出现时期能够发送信号给主干网断路器，主干电网与智能微网由此隔离，接收主干电网提供的电价信号并向智能电网其他部分发送同样属于控制端代理的重要功能。

分布式电源代理存储分布电源点信息，以此对分布式电源点的功率进行监控，同时能够监控其连接状态，相关信息涉及设备数量、额定功率、电价、类型、燃料利用率等。用户代理能够提供信息传递通道给用户，涉及智能系统各实体实时信息，重要和非重要负荷电能消费也能够通过用户代理监视，负荷状态可基于预定的优先级别由用户进行控制；应用代理涉及存储记录信息、系统信息及共享各代理之间信息，同时负责提供用户显示模块并满足存取各代理数据需要[4]。

2.3 系统模型构建

应用带来功能构成涉及命名服务器、认证服务器、可视化界面，应用代理功能涉及认证服务功能、命名服务器功能、可视化功能。认证服务器功能涉及注册代理及对应服务，命名服务器功能负责对已知各代理实际网络位置显示及注册。认证服务器在系统启动时能够获得命名服务器提供的激活代理类别，信息收集可在这一过程中基于定时轮询方式完成。通过对认证服务器的查询，各代理能够实现对其他代理信息获取。可视化模块能够实现独立可视化服务提供，启动后的可视化模块能够获取命名服务器提供的代理信息，各代理数据信息可通过可视化模块实时显示，具体行业专业化功能由业务代理负责提供[5]。

2.4 基于明确代理责任开展系统协作设计

为实现问题的模型化，开展基于明确代理责任开展系统协作设计，需通过协作图展示环境交互及代理间交互。图1直观展示了代理的责任和作用，数据库代理与智能电网的三个代理交互，认证服务器和命名服务器组成数据库代理，系统内交互信息通过可视化界面接收并供用户查看，认证服务器、命名服务器、可视化界面均被称作应用代理。通过TCP/IP 协议进行所有信息交互，而围绕系统工作流程进行分析可以发现，控制端代理负责系统的初始化执行，数据库代理在用户代理和分布式电源代理通知后出现[6]。

图1 系统协作示意图

在系统工作过程中，命名服务器由所有代理通知IP 地址和名字，数据库更新由命名服务器完成，这属于代理注册请求流程；认证服务器通过所有代理通知功能，各代理相关功能信息由认证服务器在数据库中写入；各代理的活动信息由可视化模块接收并显示；已知代理功能信息问题由认证服务器处理，在初始化过程后，分布式电源代理和用户代理向控制端代理开展注册，注册请求由控制端代理响应；对于环境与不同代理的交互，主网的监测信息通过控制端代理负责接收，注册代理能够接收控制端发布的信息。如停电故障出现，干线断路器能够接收控制端代理发出的指令信号。

电力请求信息能够由用户代理从负荷获取，分布式电源代理可随之接收相应命令信息；电能生产信息从分布电源获取，分布式电源代理负责该工作并向用户代理发送信息，结合用户预先设定的规则，分布式电源代理和用户代理对实际情况进行反映；如存在出现故障的主配电网，并网断路器在公共连接点处检测到系统电压和频率降落，且微网存在较大故障电流持续向主配电网流入，及时动作的断路器能够发挥作用，各种分布式电源在微网内应用科学控制策略，微网电压和频率稳定能够有效维持，并网运行状态的微网能够在这一过程中向独立运行状态平稳过渡，内部负荷持续供电不会受到影响，由此可直观了解以多代理技术为基础的含分布电源的智能配电网设计实用性[7]。

3 实例分析

以多代理技术为基础的含分布电源的智能配电网设计的实践应用探索已经开展，以该设计为基础的含分布电源主动配电网自愈系统便属于其中代表，该系统同样应用多代理技术，主要由区域代理层（RA）、馈线代理层（FA）组成，二者的基本结构如图2。其中，馈线代理层实质上属于上层协调层，选择变电站出线侧每回馈线处配置馈线代理，区域内下层代理可由此实现状态监视、汇集、计算分析，同时提供的协调决策能够用于冲突化解，预设的通信通道可实现各馈线代理间信息交互及通信；区域代理层实质上属于下层执行层，每条馈线在配电网中按照多个分治区域划分，多个分段为每个区域的边界，分治区域首端开关处配置区域代理，负责本地范围设备管理控制，互相通信能够在相邻区域代理间开展。在采集和上传本地状态信息的同时，区域代理还能够自主感知内外部状态并实现科学判断[8]。

图2 区域代理层、馈线代理层基本结构

馈线代理和区域代理内部模块包括数据库模块、传感器信息采集模块、控制决策模块、状态感知与评估模块、通信与信息交换模块、功率分布评估模块、执行模块、规则库、集中优化决策模块。在系统提供的自愈机制下，多代理技术能够保证含分布电源配电网实现隔离故障后的供电快速恢复及配电网网络重构，网络运行优化和快速供电恢复需求也能够同时得到满足。作为本文研究的含分布电源智能配电网设计实际应用成果，含分布电源主动配电网自愈系统在实际应用中表现出色，集中式的转供电优化搜索传统过程得以省略，在各种复杂的网架结构中均有着突出表现，具备较高推广价值。图3同样属于含分布电源的智能配电网典型设计，通过引入多代理技术，可得到图4所示的代理结构，这种多代理技术应用同样能够发挥不俗效果。

图3 含分布电源的智能配电网典型设计

图4 代理结构示意图