【摘 要】文中將基于多智能體的預(yù)測(cè)控制算法應(yīng)用于預(yù)防連鎖故障控制中，提出了一種預(yù)防電網(wǎng)連鎖跳閘的在線計(jì)算的優(yōu)化控制算法。該算法將電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)最佳切機(jī)切負(fù)荷量作為控制量，通過分布式模型預(yù)測(cè)控制算法對(duì)控制量進(jìn)行優(yōu)化，并預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的電流值。該方法可在支路過載時(shí)優(yōu)化切機(jī)切負(fù)荷量，降低損失，同時(shí)有效預(yù)防連鎖故障的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】連鎖故障 多智能體 預(yù)測(cè)控制

1 引言

近年來，國(guó)內(nèi)外發(fā)生過多起電力系統(tǒng)大停電事故，而且很大的一部分事故的發(fā)生是由連鎖跳閘事故發(fā)展而來的，此類連鎖故障往往是由單一元件故障或線路過負(fù)荷引起的，元件相繼退出運(yùn)行造成大面積停電甚至整個(gè)電網(wǎng)崩潰[1]。在大停電事故發(fā)展的初期，如果電力操作人員控制得當(dāng)，是完全可以避免的[2]。

2 多智能體技術(shù)

多智能體是近年來工程計(jì)算研究的一大熱點(diǎn)，多智能體的思想是將系統(tǒng)需集中完成的任務(wù)通過幾個(gè)子系統(tǒng)來完成。不同子系統(tǒng)之間既相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系，通過協(xié)同合作的方式進(jìn)行工作。這種處理模式已成功應(yīng)用于電力系統(tǒng)[3]。文中把電力系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)看成一個(gè)智能體，每個(gè)智能體均包含對(duì)節(jié)點(diǎn)電流的預(yù)測(cè)控制算法，同時(shí)也可以與其他智能體之間進(jìn)行相互通信，交換數(shù)據(jù)。

3 基于多智能體的連鎖故障預(yù)測(cè)控制算法

每個(gè)智能體在每一采樣時(shí)刻對(duì)有限時(shí)域上的性能指標(biāo)進(jìn)行在線優(yōu)化，得到一組最優(yōu)的控制序列，并把它作用到對(duì)象上去。因此，預(yù)測(cè)控制不是一個(gè)對(duì)全局相同的優(yōu)化性能指標(biāo)，而是在每一時(shí)刻有一個(gè)相對(duì)該時(shí)刻的優(yōu)化性能指標(biāo)[4-5]。此預(yù)測(cè)控制的優(yōu)化過程不是一次離線進(jìn)行，而是反復(fù)在線進(jìn)行的。多智能體預(yù)測(cè)控制算法具體步驟如下：

步驟1：在包含 個(gè)節(jié)點(diǎn)， 條支路的網(wǎng)絡(luò)中，假定網(wǎng)絡(luò)中支路 由于發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移引起保護(hù)啟動(dòng)，將電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、負(fù)荷都作為節(jié)點(diǎn)注入電流表示，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的重要度系數(shù)矩陣 。

步驟2：將矩陣 中第 行的元素 進(jìn)行排序，選取 個(gè) 所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn) 進(jìn)行切負(fù)荷控制，與之對(duì)應(yīng)，選取 個(gè) 所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn) 進(jìn)行切機(jī)控制。

步驟3：選取節(jié)點(diǎn) 與節(jié)點(diǎn) 的切機(jī)切負(fù)荷量，將其作為分布式模型預(yù)測(cè)控制的控制量。

步驟4：根據(jù)分布式模型預(yù)測(cè)控制中的性能優(yōu)化指標(biāo)對(duì)控制量進(jìn)行優(yōu)化，并計(jì)算下一時(shí)刻支路 的電流值。

步驟5：重復(fù)以上步驟，直至支路 的電流進(jìn)入安全范圍內(nèi)。

文中對(duì)IEEE30節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，包含30個(gè)節(jié)點(diǎn)，35條支路，假定網(wǎng)絡(luò)中支路6被切除，從而使支路11發(fā)生潮流轉(zhuǎn)移引起保護(hù)啟動(dòng)，將電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、負(fù)荷都作為節(jié)點(diǎn)注入電流表示。支路6被切除后，計(jì)算出 。按照節(jié)點(diǎn)的重要程度，選取3個(gè)切負(fù)荷節(jié)點(diǎn)依次為節(jié)點(diǎn)7，4，12。與之對(duì)應(yīng)，選取3個(gè)切機(jī)節(jié)點(diǎn)依次為節(jié)點(diǎn)2，8，5。然后選取合適的切機(jī)切負(fù)荷作為第一步優(yōu)化控制的控制量進(jìn)行模型預(yù)測(cè)控制。在 時(shí)刻預(yù)測(cè) 時(shí)刻的輸出為：

優(yōu)化后的控制量作用于實(shí)際被控系統(tǒng)，滾動(dòng)到下一采樣時(shí)刻 ，系統(tǒng)接收新的測(cè)量信息 ，重復(fù)優(yōu)化步驟，直至支路11的電流進(jìn)入安全范圍內(nèi)。以下為優(yōu)化控制后的結(jié)果；圖表1所示。

4 仿真結(jié)果與討論

從表中可看出，在支路6被切除后支路11的電流平均值為1583.7A，嚴(yán)重超過支路安全運(yùn)行的電流值。在進(jìn)行第二、三次切機(jī)切負(fù)荷后，支路11電流值為1083.5A，進(jìn)入安全運(yùn)行的范圍內(nèi)，且每次的切機(jī)切負(fù)荷量也逐漸減少，而且在每次控制后，可以對(duì)過載支路的電流進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而達(dá)到在短時(shí)間內(nèi)對(duì)連鎖故障進(jìn)行預(yù)防的目的。

5 結(jié)語

本文將多智能體的預(yù)測(cè)控制算法應(yīng)用于預(yù)防連鎖故障控制中，把一個(gè)復(fù)雜大系統(tǒng)的在線求解問題分散到各個(gè)智能體中實(shí)現(xiàn)，選取節(jié)點(diǎn)的切機(jī)切負(fù)荷控制量，進(jìn)行多步切機(jī)切負(fù)荷優(yōu)化控制，通過實(shí)時(shí)滾動(dòng)優(yōu)化，達(dá)到抑制連鎖故障蔓延的目的。最后通過對(duì)IEEE30節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證了該切機(jī)、切負(fù)荷優(yōu)化控制方法的可行性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：王馨漪（1989—），助理實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：智能電網(wǎng)。