基于智能體的智能配電網分層遞階控制方法技術

本發明專利技術是一種采用智能控制方法對智能配電網中可控對象進行協調控制，實現智能配電網的安全、可靠、經濟、優化運行的技術方案，本發明專利技術的目的是提供一種基于智能體的智能配電網分層遞階控制方法，通過組織級、協調級、執行級與全網層模型、變電站層模型、設備層模型相結合，建立三級五層智能配電網自愈的分層遞階控制結構，實現維持智能配電網健康狀態，提高供電安全性、可靠性、優質性和經濟性，增強應急能力的目標。本發明專利技術的方法對自愈控制智能體、控制決策智能體、變電站智能體、測控智能體、具備調控功能的控制對象進行控制，在無人工干預條件下協調保護控制裝置、安全自動裝置、開關的動作行為。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是一種采用智能控制方法對智能配電網中可控對象進行協調控制，實現智能配電網的安全、可靠、經濟、優化運行的技術方案，屬于電力系統理論、控制理論和人工智能的交叉技術應用領域。
技術介紹
智能配電網除了具有傳統配電網的多電壓等級、環網結構、開環運行、高負荷密度、短電氣距離等特點以外，還存在各種分布式電源以及冷、熱、電聯產等多種供能方式協調運行，并且大容量動態負荷多，大容量沖擊負荷如電鐵、電動汽車充電設施等對配電網的影響非常大。 智能配電網是聯系大電網與用戶的重要環節，在遇到自然災害或其他緊急情況影響正常供電時，將會影響用戶的用電引起巨大的經濟損失和嚴重的社會影響，因此迫切需求智能配電網具有自愈能力，能夠抵御各種緊急情況對智能配電網的損害，縮短供電中斷的時間，保障供電的可持續性，提高供電質量，優化配電網的運行。正常運行時智能配電網為開環供電方式，在沒有分布式電源的情況下，如果發生故障則會引起部分負荷失電，需盡快改變運行方式，以恢復對失電負荷的供電，有分布式電源接入的情況下，鑒于其對智能配電網帶來的多種影響，緊急狀態時先將其退出運行，再進行緊急控制。而分布式電源對智能配電網的供電具有補充作用，對電能質量、電壓穩定性均具有支撐作用，緊急狀態下將其退出運行不具有合理性。當前智能配電網采用的是自上而下的多級控制體制，對具有分布分散、數量龐大的分布式電源控制能力有限。智能配電網的控制包括繼電保護、線路、變壓器、開關、電容器、分布式電源等，這些被控對象分布在不同變電站及饋線上，為計及多個時段數據間的聯系，控制方案的決策需要考慮城市電網當前和歷史運行狀態、以及運行變化趨勢，因此各項控制之間需要在時間和空間上進行配合，智能體具有自治性、反應性和社會性，如果將其與分層遞階控制相結合能夠很好地處理自愈控制這種復雜的智能控制過程。自愈控制技術是人工智能與控制理論發展的必然結果，和傳統控制模式相比，它具有自治性、智能性、協調性、主動性和社會性等優良特征，使被控對象具備很強的自我愈合、自我防治、自我免疫能力。
技術實現思路
技術問題本專利技術的目的是提供一種，通過組織級、協調級、執行級與全網層模型、變電站層模型、設備層模型相結合，建立三級五層智能配電網自愈的分層遞階控制結構，實現維持智能配電網健康狀態，提高供電安全性、可靠性、優質性和經濟性，增強應急能力的目標。技術方案基于智能體的智能配電網分層遞階控制將保護控制裝置、安全自動裝置、開關、主站計算機的動作行為分為組織級、協調級和執行級，各自建立相適應的全網層模型、變電站層模型和設備層模型，并且各層之間相互配合，使控制功能與控制精度相互協調，形成開關、保護控制裝置、安全自動裝置等控制設備與配電網主站計算機統一的協調控制系統。名詞解釋 自愈控制智能體指位于配電網主站的計算機軟件，接收協調級上傳的控制需求信息、環境信息、人或其他系統智能體的信號，通過機器智能進行決策，根據當前配電網所處的運行狀態，有選擇地觸發激活協調級的控制決策智能體，實現對協調級智能體進行組織管理。控制決策智能體指位于配電網主站的計算機軟件，根據變電站智能體上傳的配電網運行數據，確定配電網當前的運行狀態，并向組織級的自愈控制智能體傳送狀態評估結果和控制需求信息，或根據自愈控制智能體下達的控制任務信息，結合自身的知識通過解析翻譯形成控制命令，并發送給變電站智能體。變電站智能體指位于變電站的計算機軟件，接收執行級上傳的配電網運行和控 制信息，進行處理后上傳給控制決策智能體，同時接收控制決策智能體的控制指令，結合自身的知識進行決策，協調各執行級智能體的動作行為。測控智能體指位于變電站的計算機軟件和設備處的硬件裝置聯合體，根據變電站智能體發出的指令和自身的知識形成具體操作命令，并執行操作完成配電網的信息測量和控制功能。具備調控功能的控制對象指端電壓或輸出功率可以調節的發電機。 本專利技術的采用分層遞階控制方法對自愈控制智能體、控制決策智能體、變電站智能體、測控智能體、具備調控功能的控制對象進行控制，在無人工干預條件下協調保護控制裝置、安全自動裝置、開關的動作行為，具體步驟如下 1)具備調控功能的控制對象通過調控模塊比較接收到的電壓、功率和測控智能體傳來的控制目標信號，如果達到動作閥值則執行調節發電機電壓和功率的控制指令； 2)測控智能體對電壓電流互感器變換得到的電壓、電流信號進行采樣計算，然后傳送給變電站智能體，同時將獲得的電壓電流信號與動作閥值比較，達到動作閥值或接收到變電站智能體傳來的動作指令時執行控制操作； 3)變電站智能體接收測控智能體傳來的智能配電網運行和控制信息，進行數據重組將單個測控點的信息轉換為變電站的運行狀態變化過程信息和動作事件序列，然后以報文方式通過遠程測控終端和通訊網絡傳送給控制決策智能體，同時接收控制決策智能體的控制指令，與專家知識庫的規則進行比較，篩選輸出各執行級智能體的動作行為指令，并傳遞給對應的測控智能體； 4)控制決策智能體將接收到的電壓電流與正常電壓電流值進行比較、并進行網絡拓撲連通性檢查，若負荷處的電壓電流不在正常值范圍內、且與電源不連通時，搜索與該負荷所在區段相連且另一端具有正常電壓信號的開關，計算比較這些開關所連的正常供電區段的功率儲備，得到功率儲備大于負荷且操作開關最少的供電方式，如果沒有可行的供電方式能恢復對所有負荷的供電則根據負荷的重要性進行排序，將大于功率儲備且重要性低的負荷確定為停電負荷，同時將智能配電網的狀態信息傳遞給自愈控制智能體； 控制決策智能體分別設置各設備退出運行，計算智能配電網的電壓電流分布，并與正常電壓電流值進行比較，如果均不超出正常運行范圍，則對歷史負荷和分布式電源出力進行延拓處理，分別得出負荷和分布式電源出力的變化趨勢，然后結合接收到的當前電壓、電流、開關狀態信號對配電網各種運行方式下的網損進行計算、比較，得到網損最小的運行方式以及由當前運行方式轉變為網損最小運行方式所需要進行的操作，同時將智能配電網的狀態信息傳遞給自愈控制智能體； 控制決策智能體利用接收到的歷史電壓電流信號、預測負荷數據、預測分布式電源出力和電網結構對配電網進行評估，比較負荷變化前后各種運行方式下的功率分布和電壓的變化情況，輸出當前配電網結構、有功電源或無功電源不能滿足負荷及其變化的情況，以及調整配電網結構、有功電源或無功電源的策略，同時將智能配電網的狀態信息傳遞給自愈控制智能體； 5)自愈控制智能體接受到控制決策智能體傳來的控制需求信息，以及環境信息、人或其它系統智能體的信號后，通過機器智能進行知識推理，根據當前智能配電網所處的運行狀態，有選擇地觸發激活控制決策智能體的功能模塊。有益效果本方案將智能體和分層遞階控制方法應用到配電網自愈控制中，將不同控制目標融入到各級智能體中，并建立各自的全網層模型、變電站層模型和設備層模型，實現多目標并行決策，可使配電網既能在緊急情況下以最快的速度進行適當的控制，最大限度地將局部問題限制在最小的范圍內完成控制，又能協調優化整個配電網的運行，可以減少用戶停電次數，縮短停電時間，縮小停電范圍，提高供電能力和可靠性，降低電能損耗，提高配電設備利用率。附圖說明圖I是基于智能體的智能配電網分層遞階控制方案結構圖。圖2是基于智能體的智能配電網自本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于智能體的智能配電網分層遞階控制方法，其特征在于采用分層遞階控制方法對自愈控制智能體、控制決策智能體、變電站智能體、測控智能體、具備調控功能的控制對象進行控制，在無人工干預條件下協調保護控制裝置、安全自動裝置、開關的動作行為，具體步驟如下：1）具備調控功能的控制對象通過調節裝置比較接收到的電壓、功率和測控智能體傳來的控制目標信號，如果達到動作閥值則執行調節發電機電壓和功率的控制指令；？2）測控智能體對電壓電流互感器變換得到的電壓、電流信號進行采樣計算，然后傳送給變電站智能體，同時將獲得的電壓電流信號與動作閥值比較，達到動作閥值或接收到變電站智能體傳來的動作指令時執行控制操作；3）變電站智能體接收測控智能體傳來的智能配電網運行和控制信息，進行數據重組將單個測控點的信息轉換為變電站的運行狀態變化過程信息和動作事件序列，然后以報文方式通過遠程測控終端和通訊網絡傳送給控制決策智能體，同時接收控制決策智能體的控制指令，與專家知識庫的規則進行比較，篩選輸出各執行級智能體的動作行為指令，并傳遞給對應的測控智能體；4）控制決策智能體將接收到的電壓電流與正常電壓電流值進行比較，并進行網絡拓撲連通性檢查，若負荷處的電壓電流不在正常值范圍內且與電源不連通時，搜索與該負荷所在區段相連且另一端具有正常電壓信號的開關，計算比較這些開關所連的正常供電區段的功率儲備，得到功率儲備大于負荷且操作開關最少的供電方式，如果沒有可行的供電方式能恢復對所有負荷的供電則根據負荷的重要性進行排序，將大于功率儲備且重要性低的負荷確定為停電負荷，同時將智能配電網的狀態信息傳遞給自愈控制智能體；控制決策智能體分別設置各設備退出運行，計算智能配電網的電壓電流分布，并與正常電壓電流值進行比較，如果均不超出正常運行范圍，則對歷史負荷和分布式電源出力進行延拓處理，分別得出負荷和分布式電源出力的變化趨勢，然后結合接收到的當前電壓、電流、開關狀態信號對配電網各種運行方式下的網損進行計算、比較，得到網損最小的運行方式以及由當前運行方式轉變為網損最小運行方式所需要進行的操作，同時將智能配電網的狀態信息傳遞給自愈控制智能體；控制決策智能體利用接收到的歷史電壓電流信號、預測負荷數據、預測分布式電源出力和電網結構對配電網進行評估，比較負荷變化前后各種運行方式下的功率分布和電壓的變化情況，輸出當前配電網結構、有功電源或無功電源不能滿足負荷及其變化的情況，以及調整配電網結構、有功電源或無功電源的策略，同時將智能配電網的狀態信息傳遞給自愈控制智能體；5）自愈控制智能體接受到控制決策智能體傳來的控制需求信息，以及環境信息、人或其它系統智能體的信號后，通過機器智能進行知識推理，根據當前智能配電網所處的運行狀態，有選擇地觸發激活控制決策智能體的功能模塊。...

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：陳星鶯，劉健，陳楷，丁孝華，余昆，胡鶴軒，
申請(專利權)人：河海大學，南京河海科技有限公司，陜西電力科學研究院，江蘇省電力公司南京供電公司，中國電力科學研究院，國家電網公司，江蘇省電力公司，
類型：發明
國別省市：