郭昊坤，吳軍基

（1. 江陰職業(yè)技術學院 電子信息工程系，江蘇 江陰 214405；2. 南京理工大學 能源與動力工程學院，

江蘇 南京 210094）

隨著奧巴馬能源新政的出臺，加快建設“智能電網(wǎng)”已成為國際社會的共識[1]。智能電網(wǎng)是有機融合了信息、數(shù)字等多種前沿技術的輸配電系統(tǒng)；其發(fā)展目標是建設節(jié)能、環(huán)保、高效、可靠、穩(wěn)定的現(xiàn)代化電網(wǎng)；具有多目標、可控制、自適應、自決策、自處理、快速性等特征[2-6]。我國城市電網(wǎng)本來就相對薄弱，強化并開展智能電網(wǎng)的研究對我國社會經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義[7-8]。

Agent技術是分布式人工智能的一個分支，它可以像專家系統(tǒng)那樣有較高的推理能力，又具有對于新事物的快速反應能力，適合應用到智能電網(wǎng)的建設中[9-10]。20世紀90年代開始，Agent被應用到電力系統(tǒng)的研究中，在電力系統(tǒng)故障診斷、電網(wǎng)調(diào)度管理、電網(wǎng)運行以及電力市場決策支持系統(tǒng)等方面已經(jīng)進行了一定的研究，某些相關技術已得到初步應用[11]。

1 智能電網(wǎng)

到目前為止，智能電網(wǎng)還沒有統(tǒng)一的定義。余貽鑫等[7]認為智能電網(wǎng)是指一個完全自動化的供電網(wǎng)絡，其中的每一個用戶和節(jié)點都得到實時監(jiān)控，并保證從發(fā)電廠到用戶端電器之間的每一個節(jié)點上信息的雙向流動。陳樹勇等[3]認為智能電網(wǎng)就是通過傳感器把各種設備、資產(chǎn)連接到一起，形成一個客戶服務總線，從而對信息進行整合分析，以此來降低成本，提高效率，提高整個電網(wǎng)的可靠性，使運行和管理達到最優(yōu)化。

智能電網(wǎng)的特征體現(xiàn)了它與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別，可總結(jié)為以下幾個方面[3-4]：自治和自愈能力、防御能力、電網(wǎng)兼容性、高效運營和管理、優(yōu)質(zhì)和友好性、電力交易的方便性。受國際金融危機的影響，我國電力需求暫時放緩，這在客觀上為調(diào)整和優(yōu)化電力和能源結(jié)構(gòu)提供了有利條件和機遇[3]，此時，我國正適合大力加強智能電網(wǎng)的建設。

2 Agent技術

Agent的基本思想是使軟件能模擬人類的社會行為和認知，即人類社會的組織形式、協(xié)作關系、進化機制，以及認知、思維和解決問題的方式。Agent的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，即包括人機界面、通信模塊、分析計算推理模塊、語言包裝和協(xié)調(diào)機制、知識數(shù)據(jù)庫和總體控制管理模塊六部分。

圖1 Agent典型結(jié)構(gòu)簡圖Fig. 1 Typical structure diagram of Agent

多智能Agent系統(tǒng)（Multi-Agent System，MAS）是指能對環(huán)境的變化具有適用力及相應的自我調(diào)整能力，并能通過與其他智能Agent以交互的方式共同完成復雜問題求解的智能系統(tǒng)[12]。MSA一般具有以下6個基本特征[13-14]：

1）功能控制范圍。單個Agent的功能控制范圍可能是全局，也可能是局部。

2）集成系統(tǒng)的操作手段。系統(tǒng)可以通過局部功能、局部接口、應用或問題參數(shù)訪問單個Agent。

3）系統(tǒng)控制位置，包括中心或分布的。

4）系統(tǒng)集成機制，包括功能、語言、表示方法、應用或問題。

5）Agent組成，包括同構(gòu)的、異構(gòu)的。

6）系統(tǒng)Agent類型，包括人、機器、人和機器的混合。

3 Agent在中國智能電網(wǎng)建設中的應用

近年來，Agent和多Agent系統(tǒng)領域發(fā)展迅速，已日漸成為一種新的思維方式，是一種分析、設計和處理復雜性、分布性和相互作用問題的概念模式，在中國智能電網(wǎng)建設中的研究已初具規(guī)模[15]。

3.1 Agent在電力市場中的應用

目前，Agent技術在電力市場中的應用最為廣泛，且最具應用前景[16]。在電力市場化的今天，如何準確并穩(wěn)定地進行電價預測，是市場參與各方都十分關心的問題[17]。

為了抑制高耗能行業(yè)盲目發(fā)展，促進結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級，我國出臺了針對高耗能行業(yè)的差別電價政策[18]。差別電價的核心是針對不同的行業(yè)實行不同的電價，若電價定得太高，將增加企業(yè)成本，使社會物價上漲，對國民經(jīng)濟造成不良影響；若電價定得太低，又不能達到預期目的。譚顯東等[19]建立了研究差別電價對社會物價及行業(yè)用電影響的多Agent模型，如圖2所示。該模型克服了傳統(tǒng)數(shù)學模型考慮因素不足的缺點，能夠更全面地反映微觀個體與宏觀經(jīng)濟之間的聯(lián)系，為制定差別電價政策提供決策支持。

圖2 差別電價模擬的多Agent框架Fig. 2 Multi-Agent structure of the discriminating power price

實行峰谷分時電價是需求側(cè)管理的重要手段，其基本思想是運用價格信號引導終端用戶的用電行為[20-21]。分時電價的核心是劃分峰谷時段和確定峰谷電價比，峰谷電價比太高易導致用戶過響應，使供電企業(yè)虧損；太低則用戶響應不足，不能達到預期目標。袁家海等[22]借助多Agent模擬方法研究大用戶對峰谷分時電價的響應行為，為峰谷電價政策的決策支持和政策評估提供了一個模擬實驗平臺。

3.2 Agent在繼電保護中的應用

電力系統(tǒng)繼電保護的主要作用是切除發(fā)生故障的設備以保證電力系統(tǒng)的正常運行，其性能關系到電力系統(tǒng)中輸電線路的傳輸容量和電力系統(tǒng)安全運行的可靠性及靈活性。隨著中國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)的繼電保護系統(tǒng)難以達到理想效果。多Agent系統(tǒng)憑借其自主性、合作性、可變性、自發(fā)性等特點，逐漸引起電力系統(tǒng)研究人員的重視，而基于MAS的智能繼電保護系統(tǒng)也逐漸引起國內(nèi)許多研究人員的重視。

張丹慧等[23]利用Agent技術可以主動探測并估計網(wǎng)絡傳輸狀況，同時進行傳輸數(shù)據(jù)特性分析和幫助傳輸系統(tǒng)靈活調(diào)整傳輸策略的特征，設計了PRDTLNS-Agent系統(tǒng)，有效地解決了變電站繼電保護信息傳輸中各類數(shù)據(jù)流量沖突的問題，保障了信息可靠實時傳輸，為提高變電站自動化系統(tǒng)的局域網(wǎng)通信性能提供了有力的技術支持。

楊偉等[24]利用MAS的基本特性，結(jié)合電力系統(tǒng)的基本特點，運用分布式系統(tǒng)的思想，設計了一種基于MAS的電力系統(tǒng)自適應保護系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。通過驗證，該系統(tǒng)不僅可以有效地擴大保護動作范圍，而且可以大大縮短后備保護的動作時間。

圖3 基于MAS的自適應保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig. 3 MAS-based adaptive protection system structure

陳新等[25]設計了基于MAS的智能電網(wǎng)繼電保護在線整定系統(tǒng)，實現(xiàn)了定值的在線整定和在線更新，提高了保護性能，且具有良好的實時性、同步性和抗故障能力。

3.3 Agent在電力系統(tǒng)無功優(yōu)化控制中的應用

電力系統(tǒng)電壓無功控制的對象是各母線電壓和無功功率，電壓是否合格直接關系到整個電網(wǎng)的穩(wěn)定運行[26-27]。多Agent 技術具有很好的自適應性，能使邏輯上或物理上分散的系統(tǒng)并行、協(xié)調(diào)地求解問題。這種特性能夠很好地解決電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的低效和數(shù)據(jù)冗余問題。

張小蓮等[28]設計了基于MAS的分層分布式無功控制系統(tǒng)。其仿真結(jié)果與傳統(tǒng)的全局優(yōu)化結(jié)果進行比較，分布式優(yōu)化模型的規(guī)模小于全局優(yōu)化，且不需要集中上傳數(shù)據(jù)，避免了全局優(yōu)化的數(shù)據(jù)冗余問題，優(yōu)化速度也比全局優(yōu)化提高很多。

3.4 Agent在電網(wǎng)故障診斷中的應用

電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)一直是許多電力系統(tǒng)研究人員的研究熱點，并取得了一些研究成果[29-31]。但故障診斷系統(tǒng)對于電網(wǎng)事件的實時響應性不理想，一般需要做完一次完整的故障分析或判斷后方能再去處理新的事件。

朱永利等[32]提出了一種基于多Agent的電力系統(tǒng)實時故障診斷方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，且通過具體實驗證明了此故障診斷方法是一種有效的電力系統(tǒng)診斷方法，可有效地提高診斷系統(tǒng)對于故障事件的反應性能，在外界環(huán)境變化較大時可自動放棄當前的診斷目標。

4 總結(jié)與展望

通過介紹智能電網(wǎng)和Agent技術，敘述了Agent技術在中國智能電網(wǎng)建設中的研究現(xiàn)狀，詳細介紹了其在電力市場、繼電保護等中的應用。

盡管Agent技術在中國智能電網(wǎng)中的研究及應用還處在初級階段，但其特點與智能電網(wǎng)的特點在很大程度上有相似之處，有著廣闊的研究及應用前景，值得國內(nèi)相關領域?qū)＜摇W者及研究人員的研究和探討。

隨著微電網(wǎng)的發(fā)展，Agent技術也可應用于微電網(wǎng)中電壓控制系統(tǒng)、即插即用系統(tǒng)等[33]，其自治、通信、可協(xié)調(diào)等特點恰好可以控制高分散性的微電網(wǎng)，解決傳統(tǒng)集中式控制方法難以適應微電網(wǎng)分布式特性的缺陷。

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