廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名高州供電局 劉耀中

圍繞電能的發(fā)、輸、配、用鏈條進行分析可以發(fā)現(xiàn)，終端用戶、用電、配電間的合作相對薄弱，這對電力系統(tǒng)整體效率和性能帶來一定負面影響，而為了盡可能消除這種負面影響，智能配電網(wǎng)就應(yīng)運而生。多代理系統(tǒng)是指相互服務(wù)、相互協(xié)調(diào)的多個Agent 成員共同完成一個任務(wù)的智能系統(tǒng)，多個Agent 組成群體的協(xié)調(diào)合作屬于該系統(tǒng)實現(xiàn)關(guān)鍵，而通過建設(shè)基于多代理技術(shù)的智能配電網(wǎng)，電力負荷管理的實時性、自適應(yīng)性、可擴展性能夠有效增強，未來功能完善也能夠通過新負荷管理模塊的添加簡單實現(xiàn)。

1 配電網(wǎng)智能化相關(guān)概述

完全自動化的供電網(wǎng)絡(luò)被稱作智能電網(wǎng)，其能夠同時實現(xiàn)實時監(jiān)控各節(jié)點和用戶，用戶端電器和各發(fā)電廠之間信息，以及電流的雙向流動。通過寬帶通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸鏈接，對電網(wǎng)自動控制系統(tǒng)的集成，均能夠順利實現(xiàn)電網(wǎng)成員間的實時互動及無縫連接、市場交易實時開展。智能微網(wǎng)配電子系統(tǒng)由儲能系統(tǒng)、分布式電源、負荷和保護裝置構(gòu)成，智能微網(wǎng)在并網(wǎng)運行時與主電網(wǎng)連接通過公共連接點實現(xiàn)，如主配電網(wǎng)出現(xiàn)較大擾動或故障，智能微網(wǎng)能夠迅速解列成為局部孤島電網(wǎng)，維持向內(nèi)部重要負荷提供獨立供電服務(wù)，在主配電網(wǎng)狀態(tài)恢復(fù)正常后則能夠再次與其連接并網(wǎng)運行[1]。

配電網(wǎng)智能化涉及系統(tǒng)控制與監(jiān)視、與用戶交互、配電系統(tǒng)管理功能，在其他組成部分的協(xié)同下，配電網(wǎng)智能化在電壓和無功管理、系統(tǒng)監(jiān)視、資產(chǎn)使用率提升、網(wǎng)損控制等方面均能夠發(fā)揮優(yōu)化作用，同時能夠為維修作業(yè)安排和人員調(diào)度提供信息參考。緊急狀態(tài)下，智能化配電系統(tǒng)能夠自動變?yōu)榭煽鼐钟虬踩珝u，同時可實現(xiàn)對本地分布能源的使用。分布能源能夠為無功與電壓優(yōu)化提供輔助，如存在停運的并聯(lián)電容器，分布式電源能夠為配電網(wǎng)系統(tǒng)提供電壓支持。配電網(wǎng)智能化還能夠為用戶參與削峰、填谷提供支持，如提供實時電價。由于存在先進而復(fù)雜的功能，配電網(wǎng)智能化對控制系統(tǒng)的要求較高，需要在開放通信體系結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置系統(tǒng)全部元件并保證其存在協(xié)同工作能力，局部分布式控制需要得到分布式計算機的支持，電力交換系統(tǒng)需要在分布式計算主體、通信系統(tǒng)、傳感器支持下實現(xiàn)對擾動的快速反應(yīng)，相關(guān)影響能夠由此降到最低。

配電網(wǎng)智能化通過將中央配電控制中心和分布式配電運行中心用于全配電系統(tǒng)中，在局部分布式控制理念下，前者能夠?qū)崿F(xiàn)對全配電系統(tǒng)微處理器的監(jiān)視，為分布式控制提供協(xié)調(diào)，同時協(xié)調(diào)輸電部分的控制。即可對全系統(tǒng)潮流進行監(jiān)視并負責(zé)配電部分的分布電源協(xié)調(diào)，又可以將分布電源用于大型發(fā)電機無功和電壓管理、系統(tǒng)恢復(fù)、應(yīng)急處理。智能化局部配電運行中心還可以負責(zé)多重網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、故障定位、無功優(yōu)化控制、隔離和服務(wù)恢復(fù)等基本配電自動化功能[2]。

2 構(gòu)建含分布電源智能配電網(wǎng)意義及設(shè)計

2.1 構(gòu)建含分布電源智能配電網(wǎng)意義

配電網(wǎng)屬于用戶與電力系統(tǒng)連接的最末端，其能否實現(xiàn)可靠、經(jīng)濟、穩(wěn)定、安全運行直接影響用戶的電能穩(wěn)定使用，出現(xiàn)故障的配電網(wǎng)也很容易導(dǎo)致供電中斷問題出現(xiàn)。對于不斷提升的配電自動化水平來說，故障發(fā)生后的配電網(wǎng)絡(luò)可通過保護裝置快速切換，將故障隔離并實現(xiàn)供電迅速恢復(fù)，人身安全保護及經(jīng)濟損失控制可由此實現(xiàn)，這屬于智能配電網(wǎng)建設(shè)的意義所在。

在經(jīng)濟與社會快速發(fā)展下，用戶端電力需求不斷提升，并對供電可靠與安全提出更高要求，智能配電網(wǎng)在故障處理時的效率和表現(xiàn)，會對供電可靠性帶來直接影響。為適應(yīng)配電網(wǎng)發(fā)展趨勢，必須設(shè)法實現(xiàn)配電網(wǎng)主動性充分發(fā)揮，建設(shè)含分布電源的智能配電網(wǎng)，而通過引入多代理技術(shù)開展智能配電網(wǎng)設(shè)計，對滿足不斷增長的用戶側(cè)供電可靠性需求存在較高現(xiàn)實意義[3]。

2.2 基于多代理技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

基于多代理技術(shù)設(shè)計的含分布電源智能配電網(wǎng)系統(tǒng)，由以下四種代理組成：包括分布式電源代理、控制端代理、應(yīng)用代理、用戶代理。應(yīng)用代理可細分為可視化界面和數(shù)據(jù)服務(wù)代理，能夠通過四個代理協(xié)同工作，確保在電網(wǎng)故障斷電期間，向重要用戶負荷可靠的供電?？刂贫舜碡撠?zé)對系統(tǒng)頻率和電壓進行監(jiān)視，同時可完成事故監(jiān)測，故障出現(xiàn)時期能夠發(fā)送信號給主干網(wǎng)斷路器，主干電網(wǎng)與智能微網(wǎng)由此隔離，接收主干電網(wǎng)提供的電價信號并向智能電網(wǎng)其他部分發(fā)送同樣屬于控制端代理的重要功能。

分布式電源代理存儲分布電源點信息，以此對分布式電源點的功率進行監(jiān)控，同時能夠監(jiān)控其連接狀態(tài)，相關(guān)信息涉及設(shè)備數(shù)量、額定功率、電價、類型、燃料利用率等。用戶代理能夠提供信息傳遞通道給用戶，涉及智能系統(tǒng)各實體實時信息，重要和非重要負荷電能消費也能夠通過用戶代理監(jiān)視，負荷狀態(tài)可基于預(yù)定的優(yōu)先級別由用戶進行控制；應(yīng)用代理涉及存儲記錄信息、系統(tǒng)信息及共享各代理之間信息，同時負責(zé)提供用戶顯示模塊并滿足存取各代理數(shù)據(jù)需要[4]。

2.3 系統(tǒng)模型構(gòu)建

應(yīng)用帶來功能構(gòu)成涉及命名服務(wù)器、認證服務(wù)器、可視化界面，應(yīng)用代理功能涉及認證服務(wù)功能、命名服務(wù)器功能、可視化功能。認證服務(wù)器功能涉及注冊代理及對應(yīng)服務(wù)，命名服務(wù)器功能負責(zé)對已知各代理實際網(wǎng)絡(luò)位置顯示及注冊。認證服務(wù)器在系統(tǒng)啟動時能夠獲得命名服務(wù)器提供的激活代理類別，信息收集可在這一過程中基于定時輪詢方式完成。通過對認證服務(wù)器的查詢，各代理能夠?qū)崿F(xiàn)對其他代理信息獲取?？梢暬K能夠?qū)崿F(xiàn)獨立可視化服務(wù)提供，啟動后的可視化模塊能夠獲取命名服務(wù)器提供的代理信息，各代理數(shù)據(jù)信息可通過可視化模塊實時顯示，具體行業(yè)專業(yè)化功能由業(yè)務(wù)代理負責(zé)提供[5]。

2.4 基于明確代理責(zé)任開展系統(tǒng)協(xié)作設(shè)計

為實現(xiàn)問題的模型化，開展基于明確代理責(zé)任開展系統(tǒng)協(xié)作設(shè)計，需通過協(xié)作圖展示環(huán)境交互及代理間交互。圖1直觀展示了代理的責(zé)任和作用，數(shù)據(jù)庫代理與智能電網(wǎng)的三個代理交互，認證服務(wù)器和命名服務(wù)器組成數(shù)據(jù)庫代理，系統(tǒng)內(nèi)交互信息通過可視化界面接收并供用戶查看，認證服務(wù)器、命名服務(wù)器、可視化界面均被稱作應(yīng)用代理。通過TCP/IP 協(xié)議進行所有信息交互，而圍繞系統(tǒng)工作流程進行分析可以發(fā)現(xiàn)，控制端代理負責(zé)系統(tǒng)的初始化執(zhí)行，數(shù)據(jù)庫代理在用戶代理和分布式電源代理通知后出現(xiàn)[6]。

圖1 系統(tǒng)協(xié)作示意圖

在系統(tǒng)工作過程中，命名服務(wù)器由所有代理通知IP 地址和名字，數(shù)據(jù)庫更新由命名服務(wù)器完成，這屬于代理注冊請求流程；認證服務(wù)器通過所有代理通知功能，各代理相關(guān)功能信息由認證服務(wù)器在數(shù)據(jù)庫中寫入；各代理的活動信息由可視化模塊接收并顯示；已知代理功能信息問題由認證服務(wù)器處理，在初始化過程后，分布式電源代理和用戶代理向控制端代理開展注冊，注冊請求由控制端代理響應(yīng)；對于環(huán)境與不同代理的交互，主網(wǎng)的監(jiān)測信息通過控制端代理負責(zé)接收，注冊代理能夠接收控制端發(fā)布的信息。如停電故障出現(xiàn)，干線斷路器能夠接收控制端代理發(fā)出的指令信號。

電力請求信息能夠由用戶代理從負荷獲取，分布式電源代理可隨之接收相應(yīng)命令信息；電能生產(chǎn)信息從分布電源獲取，分布式電源代理負責(zé)該工作并向用戶代理發(fā)送信息，結(jié)合用戶預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，分布式電源代理和用戶代理對實際情況進行反映；如存在出現(xiàn)故障的主配電網(wǎng)，并網(wǎng)斷路器在公共連接點處檢測到系統(tǒng)電壓和頻率降落，且微網(wǎng)存在較大故障電流持續(xù)向主配電網(wǎng)流入，及時動作的斷路器能夠發(fā)揮作用，各種分布式電源在微網(wǎng)內(nèi)應(yīng)用科學(xué)控制策略，微網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定能夠有效維持，并網(wǎng)運行狀態(tài)的微網(wǎng)能夠在這一過程中向獨立運行狀態(tài)平穩(wěn)過渡，內(nèi)部負荷持續(xù)供電不會受到影響，由此可直觀了解以多代理技術(shù)為基礎(chǔ)的含分布電源的智能配電網(wǎng)設(shè)計實用性[7]。

3 實例分析

以多代理技術(shù)為基礎(chǔ)的含分布電源的智能配電網(wǎng)設(shè)計的實踐應(yīng)用探索已經(jīng)開展，以該設(shè)計為基礎(chǔ)的含分布電源主動配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)便屬于其中代表，該系統(tǒng)同樣應(yīng)用多代理技術(shù)，主要由區(qū)域代理層（RA）、饋線代理層（FA）組成，二者的基本結(jié)構(gòu)如圖2。其中，饋線代理層實質(zhì)上屬于上層協(xié)調(diào)層，選擇變電站出線側(cè)每回饋線處配置饋線代理，區(qū)域內(nèi)下層代理可由此實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)視、匯集、計算分析，同時提供的協(xié)調(diào)決策能夠用于沖突化解，預(yù)設(shè)的通信通道可實現(xiàn)各饋線代理間信息交互及通信；區(qū)域代理層實質(zhì)上屬于下層執(zhí)行層，每條饋線在配電網(wǎng)中按照多個分治區(qū)域劃分，多個分段為每個區(qū)域的邊界，分治區(qū)域首端開關(guān)處配置區(qū)域代理，負責(zé)本地范圍設(shè)備管理控制，互相通信能夠在相鄰區(qū)域代理間開展。在采集和上傳本地狀態(tài)信息的同時，區(qū)域代理還能夠自主感知內(nèi)外部狀態(tài)并實現(xiàn)科學(xué)判斷[8]。

圖2 區(qū)域代理層、饋線代理層基本結(jié)構(gòu)

饋線代理和區(qū)域代理內(nèi)部模塊包括數(shù)據(jù)庫模塊、傳感器信息采集模塊、控制決策模塊、狀態(tài)感知與評估模塊、通信與信息交換模塊、功率分布評估模塊、執(zhí)行模塊、規(guī)則庫、集中優(yōu)化決策模塊。在系統(tǒng)提供的自愈機制下，多代理技術(shù)能夠保證含分布電源配電網(wǎng)實現(xiàn)隔離故障后的供電快速恢復(fù)及配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)運行優(yōu)化和快速供電恢復(fù)需求也能夠同時得到滿足。作為本文研究的含分布電源智能配電網(wǎng)設(shè)計實際應(yīng)用成果，含分布電源主動配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出色，集中式的轉(zhuǎn)供電優(yōu)化搜索傳統(tǒng)過程得以省略，在各種復(fù)雜的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中均有著突出表現(xiàn)，具備較高推廣價值。圖3同樣屬于含分布電源的智能配電網(wǎng)典型設(shè)計，通過引入多代理技術(shù)，可得到圖4所示的代理結(jié)構(gòu)，這種多代理技術(shù)應(yīng)用同樣能夠發(fā)揮不俗效果。

圖3 含分布電源的智能配電網(wǎng)典型設(shè)計

圖4 代理結(jié)構(gòu)示意圖