基于多智能體技術(shù)的變電站設(shè)備信息集成分析

胡 鵬

（江蘇省電力公司檢修分公司南通運(yùn)維分部，226002）

基于多智能體技術(shù)的變電站設(shè)備信息集成分析

胡 鵬

（江蘇省電力公司檢修分公司南通運(yùn)維分部，226002）

伴隨智能變電站的逐漸發(fā)展，變電站設(shè)備信息集成成為變電站建設(shè)中的一個重要課題。本文圍繞多智能體技術(shù)，首先對多智能體系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹，然后對基于多智能體技術(shù)的變電站設(shè)備信息集成設(shè)計進(jìn)行詳細(xì)論述。

多智能體技術(shù)；變電站；設(shè)備信息集成；設(shè)計

0 前言

變電站由一次設(shè)備、二次設(shè)備組成，由傳感器、高壓設(shè)備、電氣設(shè)備和各種電子元器件組成，這些設(shè)備在各司其職的同時又在整體上相互協(xié)同運(yùn)行，是保障變電站良好運(yùn)行的前提條件。信息采集是變電站工作中的重要一環(huán)，由于設(shè)備種類多，給設(shè)備信息的集成化采集帶來了一定難度，而多智能體技術(shù)的引入則為變電站設(shè)備信息集成采集提供了有力技術(shù)支撐。

1 多智能體系統(tǒng)

智能體，作為一個新興產(chǎn)物，是指能夠在特定環(huán)境下自主運(yùn)行的，具有一定環(huán)境感知能力的，可以實現(xiàn)人們一個或多個功能目標(biāo)的程序，亦或稱為計算實體。一般情況下，單個智能體是可以獨(dú)立自主的完成某一特定功能的，但當(dāng)所要實現(xiàn)的功能問題龐大復(fù)雜時，僅僅依靠一個智能體往往難以將問題解決，此時就需要將多個智能體結(jié)合起來使用，構(gòu)建多智能體系統(tǒng)。

多智能體系統(tǒng)是一個由多個松散耦合的智能體構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)平臺，在該平臺之中，每個智能體都具備自身的行為目標(biāo)和解決問題的能力，且在整體上又能夠相互協(xié)作，共同完成系統(tǒng)整體目標(biāo)。即多智能體系統(tǒng)在物理上是分散的，在行為上是自治的，在整體上是協(xié)調(diào)的，具有協(xié)作性、社會性和自治性特點。

2 基于多智能體技術(shù)的變電站設(shè)備信息集成設(shè)計

2.1 變電站設(shè)備信息集成平臺的硬件配置

變電站的硬件配置除了包括所必需的各種設(shè)備、元器件之外，還包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測集成平臺，設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)。在這里，變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測集成平臺采用專用工業(yè)級嵌入式裝置作為其核心硬件裝置，擁有32位高性能中央處理器和基于裁減的Linux系統(tǒng)，具有高可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力。電源設(shè)計采用工業(yè)級寬電壓范圍雙電源形式，這種電源設(shè)計方式對外可提供4路高速以太網(wǎng)接口和其他多種不同接口。

考慮到當(dāng)前變電站設(shè)備種類與數(shù)量較多，通信方式多樣且要求高，因而基于多智能體技術(shù)的變電站設(shè)備信息集成平臺的硬件配置至少應(yīng)提供以下幾類接口：提供國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850接口和符合該標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)接入接口；支持XML等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)訪問接口、SSL網(wǎng)絡(luò)安全管理和常見的標(biāo)準(zhǔn)電力通信協(xié)議；支持防火墻和其他隔離裝置等的接入。

2.2 變電站設(shè)備信息集成平臺的軟件總體設(shè)計

由于變電站設(shè)備信息集成平臺采用多智能體技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，需要用到多個智能體，為了保證信息集成平臺、一體化平臺能夠正常高效的工作，應(yīng)采用多進(jìn)程多線程、多輸入多輸出技術(shù)對應(yīng)用軟件模塊進(jìn)行設(shè)計。基于這一要求，變電站設(shè)備信息集成平臺軟件部分的總體設(shè)計，可以采用基于黑板機(jī)制的共享內(nèi)存來對集成平臺內(nèi)部消息進(jìn)行傳遞和共享。而AMS角色則可以由任務(wù)調(diào)度管理器和系統(tǒng)守護(hù)來擔(dān)任，主要負(fù)責(zé)對變電站設(shè)備信息集成平臺內(nèi)部多個智能體之間的交互、與外部其他智能體之間的交互和通信進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。設(shè)備信息集成平臺的通信接口由IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)接口、XML解析及編碼接口和常規(guī)通信協(xié)議共同擔(dān)任。通過數(shù)據(jù)訪問接口 實現(xiàn)對系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫的訪問。

2.3 變電站設(shè)備信息集成模型建立

一次設(shè)備在變電站中主要用于完成輸配電，而二次設(shè)備在變電站中則主要用于對一次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制。以變電站一次設(shè)備為基礎(chǔ)，采用IEC6850標(biāo)準(zhǔn)，對變電站設(shè)備信息集成進(jìn)行模型建立，一方面為一次設(shè)備運(yùn)行提供依據(jù)和全方位有效的狀態(tài)監(jiān)測集成平臺，強(qiáng)化監(jiān)測系統(tǒng)性能，另一方面提高設(shè)備信息集成系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。首先，對變電站設(shè)備信息集成系統(tǒng)所應(yīng)具備的各項功能進(jìn)行明確；然后依據(jù)邏輯節(jié)點對功能進(jìn)行分解，劃分成子功能，以便于功能的實現(xiàn)和合理分配，便于不必要功能的裁減；最后將所有邏輯節(jié)點相互連接起來組成邏輯設(shè)備。在模型建立的這一過程中，實質(zhì)上是對基于多智能體技術(shù)的變電站設(shè)備信息集成系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行不斷協(xié)調(diào)優(yōu)化的一個過程，各環(huán)節(jié)、各模塊之間相輔相成，緊密相連。

由于目前在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中對設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模型建立方面的有關(guān)定義較少，只有4個，對于變電站設(shè)備信息集成還沒有能夠直接使用的模型，但一些監(jiān)測技術(shù)卻已能夠?qū)崿F(xiàn)變電站設(shè)備狀態(tài)信息的有效采集，因而我們可以通過擴(kuò)展的方法來對變電站一、二次設(shè)備進(jìn)行同時建模。在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測專用邏輯節(jié)點基礎(chǔ)上，引入IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中各個邏輯節(jié)點所要繼承的基本邏輯節(jié)點，這樣就可以實現(xiàn)對變電站一、二次設(shè)備狀態(tài)相關(guān)信息的完整顯示。利用這些邏輯節(jié)點提供的相對完整狀態(tài)信息，對基于多智能體技術(shù)的、基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的變電站設(shè)備信息集成模型進(jìn)行擴(kuò)展，包括斷路器設(shè)備狀態(tài)模型、電壓監(jiān)測模型、變壓器設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模等，這些都是在IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中未定義的擴(kuò)展設(shè)備信息模型。

建立好設(shè)備信息模型之后，接下來就需要對模型信息的接入進(jìn)行實現(xiàn)。基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)維護(hù)，在前面提到的工業(yè)級嵌入式裝置之上，對相應(yīng)開發(fā)包進(jìn)行實現(xiàn)，將文件傳輸、自檢測功能、UML類圖、XML解析及封裝、http傳遞、等多種功能引入到變電站設(shè)備信息集成平臺內(nèi)。同時使用動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)、web前端技術(shù)對變電站設(shè)備信息集成系統(tǒng)進(jìn)行交互界面設(shè)計。

3 總結(jié)

綜上，采用多智能體技術(shù)對變電站實施設(shè)備信息集成設(shè)計，并不是單純的將一次設(shè)備和二次設(shè)備拼接在一起，也不是單純的將兩者組合在一起就可以，它需要通過構(gòu)建設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測集成系統(tǒng)、維護(hù)系統(tǒng)來促進(jìn)兩者有效融合，形成一個有機(jī)整體，在此基礎(chǔ)上對軟硬件進(jìn)行合理配置，對所需技術(shù)進(jìn)行合理選擇，這樣才能設(shè)計出一個較為理想的變電站設(shè)備信息集成平臺。

[1]張金江.基于多智能體技術(shù)的變電站設(shè)備信息集成研究[D].浙江大學(xué),2009.

[2]李敬如,宋璇坤,張祥龍等.智能變電站一、二次設(shè)備集成技術(shù)[J]. 電力建設(shè),2013,06:16-21.

[3]楊文征. 數(shù)字化變電站信息安全及網(wǎng)絡(luò)可靠性研究[D].浙江大學(xué),2007.

[4]朱姣. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能變電站輔助監(jiān)測及預(yù)警研究[D].華北電力大學(xué),2013.

[5]馮川寧. 智能變電站信息建模及集成應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué),2015.

Information integration analysis of substation equipment based on multi agent technology

Hu Peng
（Jiangsu electric power company maintenance branch Nantong operation and maintenance branch，226002)

With the gradual development of smart substation,substation equipment information integration has become an important issue in the substation construction.In this paper,the multi-agent system is introduced briefly,and then the design of substation equipment information integration based on multi agent technology is discussed in detail.

multi agent technology;substation;equipment information integration;design