基于多代理技术的不间断电力变电站设计及运用

摘要：为了提高整个电力变电站的运行可靠性，引入多代理技术设计不间断电力变电站，各分布式电源的自治比较独立，多代理技术则可以妥善解决各分布式电源之间的协调问题。概述智能多代理技术模型，根据变电站功率协调控制的基本技术要求，提出运用多代理技术的变电站功率协调控制策略，各代理子系统共同维持变电站功率输出水平。建立有限元状态机完成仿真设计，仿真结果显示，多代理技术用于变电站功率协调系统之后，极大的增强了各分布式电源协调性，并且有效补偿负载波动，证明了多代理技术的有效性。

关键词：多代理技术不间断变电站协调控制负荷水平

DesignandApplicationofUninterruptedPowerSubstationBasedonMulti-AgentTechnology

SUXiaohui

XinxiangHuayuanElectricPowerSurveyandDesignCo.，Ltd.Xinxiang，He’nanProvince，453000China

Abstract：Inordertoimprovetheoperationalreliabilityoftheentirepowersubstation，Multi-Agenttechnologyhasbeenintroducedtodesignanuninterruptedpowersubstation.Theautonomyofeachdistributedpowersourceisrelativelyindependent，andMulti-Agenttechnologycaneffectivelysolvethecoordinationproblembetweeneachdistributedpowersource.ThearticleoutlinestheintelligentMulti-Agenttechnologymodel，proposesasubstationpowercoordinationcontrolstrategyusingMulti-Agenttechnologybasedonthebasictechnicalrequirementsofsubstationpowercoordinationcontrol，andeachagentsubsystemjointlymaintainsthepoweroutputlevelofthesubstation.Establishafiniteelementstatemachinetocompletethesimulationdesign.ThesimulationresultsshowthatafterusingMulti-Agenttechnologyinthesubstationpowercoordinationsystem，itgreatlyenhancesthecoordinationofvariousdistributedpowersourcesandeffectivelycompensatesforloadfluctuations，provingtheeffectivenessofMulti-Agenttechnology.

KeyWords：Multi-Agenttechnology;Uninterrupted;Substation;Coordinatedcontrol;Loadlevel

随着分布式发电技术的日益成熟，分布式发电在我国电力建设中发挥重要作用，有效解决了我国电力紧缺的现状，但是分布式电源随之带来的控制问题，逐渐成为电力研究领域的热门话题。多个小容量分布式电源之间，如何协调控制减轻电力负荷，多项研究表示多代理技术可以有效解决该问题[1]。王健等人[2]通过对基于多代理技术的智能变电站控制结构进行叙述，实现了远程终端分散化智能控制，极大的提升电力变电站的数据传输效率，与变电站的分布式电源与电网负荷分散特点相符。WASSERMANA等人[3]在研究中建立仿真模型得出结论，多代理结构用于变电站微网控制，可以实现即插即用，实时交互变电站各分布式电源的独立运行信息，提高数据传输效率。陈安帅[4]在电力变电站设计了分布式电源，利用多代理技术有效控制负荷母线，极大的提升电力系统的运行可靠性。在参考以往文献观点基础上，接下来将引入多代理技术完成不间断电力变电站设计，验证多代理技术的协调控制有效性。

1多代理技术模型

根据近些年有关多代理技术的多项研究成果表示，应用环境不同可以选择类型适用的代理协作智能模型，例如协商模型、BDI模型、自协调模型、协作规划模型等，结合本次设计不间断电力变电站，BDI模型以其具备人类思维与推理能力的优势，用于本次变电站分布式电源控制。图1为电力变电站的自动化控制决策模型图，首先在数据源层负责为变电站提供系统控制基础运行数据信息；其次数据仓库层可以完成对变电站日常运行数据的采集、集成、转换，遵循各种代理技术指导将处理后的数据存放至系统调度仓库；最后应用层作为整个决策支持系统顶层设计，满足人机交互实现对变电站系统运行相关数据的查询、分析、深入挖掘，将结果用于不间断电力变电站的辅助决策。

2基于多代理技术的变电站协调控制策略

2.1协调系统结构设计

为了协调控制各分布式电源，本次设计利用多代理技术特性，提出基于多代理技术的变电站功率协调系统。整个系统结构包含了资源记录代理（RAA）、网络接口代理（GIA）、命名服务器代理（NSA）、电池代理（FCA）等多种代理子系统。各代理在变电站运行中，可以依据本身所在运行环境，对功率任务自主调节，并接受其他代理功率指派，反馈任务执行的相应信息，这样多代理子系统之间协调运行，共同维持变电站功率输出稳定。

2.2代理功能及任务设计

在变电站多代理技术的NSA与RAA两类，同属公用代理技术，NSA负责对变电站系统实际运行中的名字、位置等信息准确记录，方便变电站各代理子系统之间彼此访问。RAA则负责对变电站各分布式电源的运行功率记录输入、输出信息，进行阶段性访问做到数据库信息的全面及时更新。各代理工作在实际运行过程中，以风力发电代理为例，需要接受网络接口代理所指派的各类任务，向其他发电代理委派任务。由于变电站各分布式电源的功率输出始终处于动态化，所以各代理子系统运行的共同目标，就是为了维持协调系统总输出功率，目标公式如下[5]：

式（1）中：变电站网络接口模块输入功率，用Pds表示；风力发电机的有功功率输出用Pw表示；分布式电源每个发电单元控制代理用Pf表示；超导储能装置的有功功率输出用Ps表示；

2.3协调控制代理功能实现

2.3.1管理协调代理

在变电站协调管理系统中，对于多代理关系需要根据系统提供辅助决策信息完成定性定量分析，形成综合决策方法，为变电站技术人员提供多种可选择的方案。

2.3.2系统监视代理

在不间断电力变电站多代理子系统协调运行中，监视代理负责实时搜集变电站各代理子系统的运行实况，对系统在线运行与离线状态信息仔细搜集，包含SCADA数据、变电站二次设备运行相关参数、电能数据、调度管理与图像监视等信息，在管理协调代理中汇入采集数据[6]。

2.3.3系统控制代理

可以逐一分解变电站综合控制相关指令，这类指令均由系统及调度员自动下达，包括运行调整方式、处理事故以及电力市场交易等丰富信息，成功分解为具体的操作程序，包括远程调控、保护定值、更改指令等，向变电站各代理子系统传达操作指令即可。

2.3.4经济运行代理

在不间断电力变电站的日常运行过程中，能够将保证变电站安全稳定运行的约束条件为依据，制定为代理子系统运行指导规则，并建立系统模型与运行算法，包括变电站运行负荷预测、用电调度、经济计划、交换计划、设备检修计划等，针对变电站制定了全面运行策略。确保变电站在店里不间断运行过程中，可以根据实时反馈的电力损耗、系统热效率、经济情况相关信息，制定下一阶段的降耗增效用电方案[7]。

2.3.5安全分析代理

建立变电站代理子系统运行模型与相应算法，全面评估变电站运行安全性，从而及时根据系统运行信息，发现安全隐患根据评估结果，排查故障找到系统的薄弱之处，也可以为后续系统安全改进方案提供有价值信息，维持电力变电站的不间断运行安全稳定性。

2.3.6人机交互代理

集成整个变电站代理子系统统一显示，如同虚拟化集中调度，可以为变电站技术人员提供直观可视的操控界面，包括动态化展示各类仪表盘、图像、音频、图形等，技术人员能够直接通过此功能掌握变电站的各分布式电源设备运行实况。

3仿真设计

3.1仿真条件

为了对本次不间断电力变电站系统采用多代理技术的运行效果进行验证，建立有限元状态机分析模型，在MATLAB软件设计事件驱动控制仿真模型。由于主要针对多代理协调控制的有效性进行验证，所以简化本次仿真步骤，设计全部分布式电源均为有功电源模型，模拟黑盒子仿真环境，规定系统运行时间，输出功率为常数量，设计仿真条件如下：设定变电站风力发电机维持[0，1]的输出功率，在此范围内可随时更换，燃料电池为2MW最大输出功率极值，超导储能装置为1MW最大输出功率极值，在1s与10ms的燃料电池、超导储能装置各自功率调节用时条件下，观察多代理协调控制仿真效果。

3.2仿真结果

通过本次仿真设计应用多代理协调控制，变电站方针模型的分布式电源有功功率变化波动明显，表现如下：在并未应用多代理功率协调系统的变电站仿真工况条件下，各分布式电源之间的功率关联性不强，所以整个变电站运行负荷控制效能有限。但是在应用多代理协调控制之后，变电站的风力资源不仅得到充分利用，还能为了补偿电力运行负载波动，综合考虑调节各分布式电源的时间常数及容量，因此证实了多代理技术用于不间断电力变电站协调控制的有效性。而且观察整个仿真过程，变电站超导储能装置由于调节时间常数的数值并不大，所以在应用多代理协调控制系统之前存在比较频繁的功率波动，但是在使用多代理协调控制之后，成功补偿了超导储能装置的功率波动问题。

4结语

综上所述，综合考虑分布式电源的独立运行特性，为了协调控制补偿系统运行负载，采用多代理技术设计协调控制系统，实现了管理协调、系统监视、系统控制、经济运行、安全分析、人机交互等多功能。最后仿真结果也表明，多代理技术用于变电站功率协调系统之后，极大的增强了各分布式电源协调性，并且有效补偿负载波动，证明了多代理技术的有效性，可以实现不间断电力变电站的预期成效。

参考文献

[1]刘小荷.基于多代理技术的有源配电网供电恢复措施[J].集成电路应用，2022，39（2）：288-290.

[2]王健，沈一鸣，仇敬宜.基于Spring技术的招标代理系统的设计和实现[J].办公自动化，2023，28（12）：61-64.

[3]WassermanA.SubstationAuxiliaryPowerDesignConsiderationsfortheInstallationofPhysicalSecuritySystems[C]//Transmission&nPtsQhm0XMTcLpzmYqPHScQ==bsp;andDistributionConferenceandExposition.IEEE，2020：1-4.

[4]陈安帅，罗运虎，万晶晶.基于多代理技术的飞机配电装置新型自动测试系统[J].测控技术，2022，40（2）：57-63.

[5]赵号，原云周，徐德树，等.基于多代理技术的多区域综合能源管理系统架构设计[J].电力需求侧管理，2022，24（4）：47-52.

[6]徐晔鎏，贾广隆，张凤阁.基于代理模型的内置式永磁同步电机多目标优化设计[J].电气技术，2023，24（5）：23-29.

[7]吕达，赵永才，张增磊.基于最大超体提升期望的代理模型多目标优化补充采样策略研究[J].科学技术创新，2022（21）：62-65.