本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)分布式控制。特別是涉及一種基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法。

背景技術(shù)：

高滲透率的分布式電源接入配電網(wǎng)為電力系統(tǒng)的規(guī)劃和運行帶來了新的挑戰(zhàn)，因為傳統(tǒng)方法僅適用于固定的中心電力資源和負荷。分布式電源(dgs)尤其是可再生能源的集成已經(jīng)對對配電網(wǎng)的有功和無功功率帶來巨大的影響。為了維持饋線電壓平衡，限制線路負載，電力部門采用接入電壓調(diào)節(jié)器和電容器組等方法提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外，升級后的配電網(wǎng)具有先進的計算機和通信技術(shù)，能夠控制負荷跟蹤發(fā)電功率的不變化。由于發(fā)電和負荷側(cè)的系統(tǒng)設(shè)備均需要調(diào)整，集中控制方式必須被先進技術(shù)取代，這些先進技術(shù)可以同時控制大量電氣設(shè)備。近年來，引入多代理系統(tǒng)(mas)來降低控制復(fù)雜度的方法已受到越來越多的關(guān)注。

在配電網(wǎng)中，多代理系統(tǒng)通常包含多層，這是由于不同電壓等級的電氣設(shè)備的分布式和復(fù)雜的控制需求。相關(guān)文獻提出了一種mas模型，其控制結(jié)構(gòu)由電網(wǎng)代理，區(qū)域代理和底層的dg與負載代理組成，用于以快速頻率恢復(fù)為特征的頻率穩(wěn)定。在智能電網(wǎng)中，各種電壓水平的系統(tǒng)設(shè)備諸如電壓調(diào)節(jié)器，電容器組和有載分接開關(guān)等均分散在電力線上，mas則應(yīng)用于此情況下的電壓調(diào)節(jié)和無功補償。單個功率器件的直接控制可能對操作員造成很高的計算負擔(dān)。此外，放置在電網(wǎng)不同區(qū)域的無功功率補償器是分開工作的。由于不同區(qū)域之間的無功功率流動，無功電源之間有限的相互作用會導(dǎo)致額外功率損耗。因此，利用mas技術(shù)，控制可調(diào)節(jié)功率器件的總線代理商或區(qū)域代理商與同一控制層的其他代理商協(xié)作，以找到控制目標的全局最優(yōu)化，例如最小化功率損耗和改善電壓分布。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種通過代理自適應(yīng)地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的節(jié)點電壓，提高系統(tǒng)運行效率的基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法，包括如下步驟：

1)設(shè)定基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)，所述的配電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)包括由下至上依次構(gòu)成的系統(tǒng)層、協(xié)調(diào)層和應(yīng)用層，其中，

系統(tǒng)層包括有分別與協(xié)調(diào)層進行通信的：可視化界面、分布式電源及測量設(shè)備、底層執(zhí)行代理和用戶及負荷測量設(shè)備，系統(tǒng)層是電網(wǎng)的物理層，用于獲取電網(wǎng)各種實時信息，并接受協(xié)調(diào)層的控制信號，執(zhí)行控制命令；

協(xié)調(diào)層，包括有：分別與系統(tǒng)層中的可視化界面、分布式電源及測量設(shè)備、底層執(zhí)行代理和用戶及負荷測量設(shè)備進行通信的數(shù)據(jù)處理與協(xié)調(diào)代理，以及與數(shù)據(jù)處理與協(xié)調(diào)代理進行通信的管理代理；

應(yīng)用層；包括上層控制代理，分別與所述上層控制代理進行通信的可視化代理、決策支持和控制代理、分布式電源代理和用戶代理，其中，決策支持和控制代理、分布式電源代理和用戶代理對可能發(fā)生的故障或擾動進行可靠性分析和后果分析，將異常、脆弱的信息發(fā)給上層控制代理，上層控制代理能夠?qū)嵤╇娋W(wǎng)在正常事故后的優(yōu)化控制，再把結(jié)果信息發(fā)送給協(xié)調(diào)層中的數(shù)據(jù)處理與協(xié)調(diào)代理進行命令的保存和下達，所有系統(tǒng)信息都有可視化代理提供統(tǒng)一的顯示平臺；

2)根據(jù)配電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)，給出用于決定底層執(zhí)行代理的控制區(qū)域大小的基于節(jié)點電壓越限程度指標的多代理設(shè)置方法，其中節(jié)點電壓越限程度指標計算方法如下：

式中，numi表示節(jié)點i的電壓在統(tǒng)計時刻內(nèi)的節(jié)點電壓越限次數(shù)；

當節(jié)點i的節(jié)點電壓越限程度指標等于1，則節(jié)點i的單獨設(shè)置1個執(zhí)行代理；為了減少執(zhí)行代理的數(shù)量，其余節(jié)點的執(zhí)行代理設(shè)置方法如下：

式中，表示一個底層執(zhí)行代理；ani表示所有相鄰節(jié)點的編號；

3)設(shè)定基于多代理技術(shù)的用戶可調(diào)負荷與電壓無功協(xié)調(diào)控制策略，用于實現(xiàn)底層執(zhí)行代理與上層控制代理之間的協(xié)調(diào)控制。

步驟1)所述系統(tǒng)層中的底層執(zhí)行代理包括：屬于電力一次設(shè)備的變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電力線路和可控負荷，以及屬于保護控制的二次設(shè)備pt，ct。

步驟1)所述協(xié)調(diào)層中的數(shù)據(jù)處理與協(xié)調(diào)代理，用于收集電力系統(tǒng)運行的狀態(tài)信息，向系統(tǒng)層發(fā)出控制執(zhí)行命令，與其他層的代理進行信息交換，并收集和發(fā)送來自管理代理和上層控制代理的控制信號，同時，管理代理收集、保存和轉(zhuǎn)發(fā)來自上層控制代理的信息。

步驟1)所述應(yīng)用層中的可視化代理，用于對可檢測的數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)運行狀態(tài)以及各個代理之間的活動狀態(tài)進行可視化顯示。

步驟1)所述應(yīng)用層中的決策支持和控制代理，用于在動態(tài)條件下自動預(yù)測電網(wǎng)的運行，同時自動或者輔助電力系統(tǒng)運行人員做出正確決策和故障時做出快速反應(yīng)。

步驟1)所述應(yīng)用層中的上層控制代理，根據(jù)決策支持和控制代理的決策方案和操作人員友好互動、確定預(yù)防、優(yōu)化和故障恢復(fù)的控制方案并向下級傳達控制信息。

步驟1)所述應(yīng)用層中的分布式電源代理和用戶代理向相應(yīng)的上層控制代理進行注冊，上層控制代理負責(zé)對注冊請求做出響應(yīng)，對于代理與各自環(huán)境的交互，上層控制代理接收主網(wǎng)的監(jiān)測信息，發(fā)布給已注冊的分布式電源代理管轄的分布式電源、用戶代理，用戶代理從負荷獲取電力請求信息并發(fā)送命令給分布式電源代理，另一方面，分布電源代理從所管轄的分布電源獲取電能生產(chǎn)信息并將信息發(fā)送給用戶代理，用戶代理和分布電源代理通過用戶預(yù)先設(shè)定的規(guī)則對發(fā)生的情況做出反應(yīng)。

步驟3)所述的用戶可調(diào)負荷與電壓無功協(xié)調(diào)控制策略，是底層執(zhí)行代理內(nèi)的可削減負荷被賦予不同的優(yōu)先級指標大小，若負荷的優(yōu)先級指標最小，則在系統(tǒng)過載情況導(dǎo)致節(jié)點電壓越下限的時候，優(yōu)先選擇該負荷進行削減，負荷削減計法如下：

式中，△pj表示負荷j的削減量；vnom與vj分別表示節(jié)點j的額定電壓和當前實際電壓；△pj,max表示負荷j的最大允許負荷削減量；αj表示負荷j的負荷削減系數(shù)；plj表示節(jié)點的調(diào)節(jié)前實際功率。

上層控制代理通過執(zhí)行電壓無功控制策略，調(diào)節(jié)調(diào)壓器分接頭位置以及可投切電容器組的開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)點電壓曲線的調(diào)節(jié)以及降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗。

本發(fā)明的一種基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法，通過協(xié)調(diào)控制分布式發(fā)電、可調(diào)負荷資源以及電壓無功設(shè)備，可以實現(xiàn)配電網(wǎng)節(jié)點越限電壓的調(diào)節(jié)，保證系統(tǒng)節(jié)點電壓維持在可允許范圍之內(nèi)。具體具有如下有益效果：

1、本發(fā)明利用節(jié)點電壓越限的統(tǒng)計指標，提出了代理設(shè)置的基本原則，減少了底層代理的數(shù)目，有效減少了代理之間的通信量。

2、本發(fā)明提出的基于多代理技術(shù)的配電系統(tǒng)分層-分布式控制框架與策略，可以通過代理自適應(yīng)地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的節(jié)點電壓，提高系統(tǒng)運行效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明仿真算例拓撲圖；

圖3是本發(fā)明中配電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實施例負荷對比圖；

圖5a是本發(fā)明具體實施例無施加任何控制策略的節(jié)點電壓圖；

圖5b是本發(fā)明具體實施例僅施加負荷削減控制策略的節(jié)點電壓圖；

圖5c是本發(fā)明具體實施例負荷削減策略與電壓無功控制策略綜合應(yīng)用的節(jié)點電壓圖；

圖6本發(fā)明具體實施例調(diào)壓器動作示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的一種基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法做出詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法，包括如下步驟：

1)設(shè)定基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)，所述的配電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括由下至上依次構(gòu)成的系統(tǒng)層1、協(xié)調(diào)層2和應(yīng)用層3，其中，

(1)系統(tǒng)層1包括有分別與協(xié)調(diào)層2進行通信的：可視化界面11、分布式電源及測量設(shè)備12、底層執(zhí)行代理13和用戶及負荷測量設(shè)備14，系統(tǒng)層1是電網(wǎng)的物理層，用于獲取電網(wǎng)各種實時信息，并接受協(xié)調(diào)層2的控制信號，執(zhí)行控制命令；

所述的底層執(zhí)行代理13包括：屬于電力一次設(shè)備的變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電力線路和可控負荷，以及屬于保護控制的二次設(shè)備pt，ct。

(2)協(xié)調(diào)層2，包括有：分別與系統(tǒng)層1中的可視化界面11、分布式電源及測量設(shè)備12、底層執(zhí)行代理13和用戶及負荷測量設(shè)備14進行通信的數(shù)據(jù)處理與協(xié)調(diào)代理21，以及與數(shù)據(jù)處理與協(xié)調(diào)代理21進行通信的管理代理22；

所述的數(shù)據(jù)處理與協(xié)調(diào)代理21，用于收集電力系統(tǒng)運行的狀態(tài)信息，向系統(tǒng)層1發(fā)出控制執(zhí)行命令，與其他層的代理進行信息交換，并收集和發(fā)送來自管理代理22和上層控制代理32的控制信號，同時，管理代理22收集、保存和轉(zhuǎn)發(fā)來自上層控制代理32的信息。

(3)應(yīng)用層3；包括上層控制代理32，分別與所述上層控制代理32進行通信的可視化代理31、決策支持和控制代理33、分布式電源代理34和用戶代理35，其中，決策支持和控制代理33、分布式電源代理34和用戶代理35對可能發(fā)生的故障或擾動進行可靠性分析和后果分析，將異常、脆弱的信息發(fā)給上層控制代理32，上層控制代理32能夠?qū)嵤╇娋W(wǎng)在正常事故后的優(yōu)化控制，再把結(jié)果信息發(fā)送給協(xié)調(diào)層2中的數(shù)據(jù)處理與協(xié)調(diào)代理21進行命令的保存和下達，所有系統(tǒng)信息都有可視化代理31提供統(tǒng)一的顯示平臺；其中，

所述的可視化代理31，用于對可檢測的數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)運行狀態(tài)以及各個代理之間的活動狀態(tài)進行可視化顯示。

所述的的決策支持和控制代理33，用于在動態(tài)條件下自動預(yù)測電網(wǎng)的運行，同時自動或者輔助電力系統(tǒng)運行人員做出正確決策和故障時做出快速反應(yīng)。

所述的上層控制代理32，根據(jù)決策支持和控制代理33的決策方案和操作人員友好互動、確定預(yù)防、優(yōu)化和故障恢復(fù)的控制方案并向下級傳達控制信息。

所述的分布式電源代理34和用戶代理35向相應(yīng)的上層控制代理32進行注冊，上層控制代理32負責(zé)對注冊請求做出響應(yīng)，對于代理與各自環(huán)境的交互，上層控制代理32接收主網(wǎng)的監(jiān)測信息，發(fā)布給已注冊的分布式電源代理34管轄的分布式電源、用戶代理35，用戶代理35從負荷獲取電力請求信息并發(fā)送命令給分布式電源代理34，另一方面，分布電源代理34從所管轄的分布電源獲取電能生產(chǎn)信息并將信息發(fā)送給用戶代理35，用戶代理35和分布電源代理34通過用戶預(yù)先設(shè)定的規(guī)則對發(fā)生的情況做出反應(yīng)。

2)根據(jù)配電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)，給出用于決定底層執(zhí)行代理的控制區(qū)域大小的基于節(jié)點電壓越限程度指標的多代理設(shè)置方法，其中節(jié)點電壓越限程度指標計算方法如下：

式中，numi表示節(jié)點i的電壓在統(tǒng)計時刻內(nèi)的節(jié)點電壓越限次數(shù)；

當節(jié)點i的節(jié)點電壓越限程度指標等于1，則節(jié)點i的單獨設(shè)置1個執(zhí)行代理；為了減少執(zhí)行代理的數(shù)量，其余節(jié)點的執(zhí)行代理設(shè)置方法如下：

式中，表示一個底層執(zhí)行代理；ani表示所有相鄰節(jié)點的編號；

3)設(shè)定基于多代理技術(shù)的用戶可調(diào)負荷與電壓無功協(xié)調(diào)控制策略，用于實現(xiàn)底層執(zhí)行代理13與上層控制代理32之間的協(xié)調(diào)控制。

所述的用戶可調(diào)負荷與電壓無功協(xié)調(diào)控制策略，是底層執(zhí)行代理13內(nèi)的可削減負荷被賦予不同的優(yōu)先級指標大小，若負荷的優(yōu)先級指標最小，則在系統(tǒng)過載情況導(dǎo)致節(jié)點電壓越下限的時候，優(yōu)先選擇該負荷進行削減，負荷削減計法如下：

式中，△pj表示負荷j的削減量；vnom與vj分別表示節(jié)點j的額定電壓和當前實際電壓；△pj,max表示負荷j的最大允許負荷削減量；αj表示負荷j的負荷削減系數(shù)；plj表示節(jié)點的調(diào)節(jié)前實際功率。

上層控制代理32通過執(zhí)行電壓無功控制策略(電壓無功控制策略，參考文獻為：borozanv,baranme,novoseld.integratedvolt/varcontrolindistributionsystems.ieeepowerengineeringsocietywintermeeting,2001:1485-1490)，調(diào)節(jié)調(diào)壓器分接頭位置以及可投切電容器組的開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)點電壓曲線的調(diào)節(jié)以及降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗。

運用本發(fā)明的一種基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法，基于新型配電系統(tǒng)仿真軟件gridlab-d，采用圖2所示的ieee-13節(jié)點進行驗證，其拓撲圖其仿真結(jié)果如附圖4、圖5a、圖5b、圖5c、圖6所示：圖4表示負荷削減前后的比較；圖5a、圖5b、圖5c表示應(yīng)用不同控制策略的節(jié)點電壓曲線；圖6表示配電系統(tǒng)調(diào)壓器三相抽頭動作情況。

本發(fā)明的一種基于多代理技術(shù)的配電網(wǎng)分布式控制方法能夠有效降低系統(tǒng)的運行網(wǎng)損，保證系統(tǒng)節(jié)點電壓在合理范圍之內(nèi)。

本發(fā)明并不限于上文描述的實施方式。以上對具體實施方式的描述旨在描述和說明本發(fā)明的技術(shù)方案，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的。在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下還可做出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。