鄭海嬌

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司肇慶供電局，廣東肇慶，526000）

1 10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的功能定位和需求

1.1 功能定位

10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的不間斷持續(xù)供電，自愈系統(tǒng)不僅能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電力系統(tǒng)故障，還能結(jié)合新技術(shù)對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別、隔離和處理。引入自愈系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€(gè)配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障或潛在故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給出預(yù)警。若發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)能夠通過(guò)自愈技術(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)，以保證配電網(wǎng)的正常供電，維護(hù)配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定，保障用戶綜合效益。就10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的工作原理和應(yīng)用背景將其功能歸納為以下三點(diǎn)：

（1）自愈控制技術(shù)在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下應(yīng)用時(shí)，基于目的性和選擇性優(yōu)化方式對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，提升配電網(wǎng)抗干擾能力，保證其穩(wěn)定性。

（2）10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)還需要具備故障預(yù)判功能，通過(guò)故障預(yù)判能夠?qū)撛诠收线M(jìn)行預(yù)判和分析。對(duì)潛在故障的引發(fā)因素進(jìn)行及時(shí)處理和更正，有效規(guī)避潛在故障可能對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生的影響。

（3）如果配電網(wǎng)種出現(xiàn)了故障，自愈控制技術(shù)必須充分顯現(xiàn)其功能，通過(guò)自愈控制技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行故障修復(fù)，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合故障隔離等方式，修復(fù)故障，修復(fù)故障期間保障用戶供電，減少經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 技術(shù)需求

為提升配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化水平，自愈控制技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的應(yīng)用十分關(guān)鍵。隨著配電網(wǎng)的發(fā)展水平提高以及用戶需求的不斷提高，自愈控制技術(shù)水平也應(yīng)該不斷提高，其技術(shù)需求主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）在線監(jiān)控技術(shù)：為實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)中運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，必須要引入在線監(jiān)控技術(shù)。在線監(jiān)控技術(shù)關(guān)注的指標(biāo)主要包括電壓值、電流值以及功率值等，若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)出現(xiàn)故障及異常，自愈控制技術(shù)會(huì)對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，結(jié)合配電網(wǎng)實(shí)際情況研判故障原因和故障情況，以此為依據(jù)進(jìn)行故障處理和故障恢復(fù)，減少經(jīng)濟(jì)損失。

（2）先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備。為提升10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)水平，必須要引入最新的技術(shù)和最新的設(shè)備。包括超導(dǎo)技術(shù)、電力電子技術(shù)、新儲(chǔ)能技術(shù)等，通過(guò)這些新技術(shù)有效降低配電網(wǎng)的電能損耗，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。同時(shí)還需要通過(guò)這些新技術(shù)及新設(shè)備減少電磁污染，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展，新能源存儲(chǔ)技術(shù)在這一領(lǐng)域中就具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 AMI技術(shù)

AMI技術(shù)是基于自動(dòng)抄表技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的高級(jí)測(cè)量技術(shù)，AMI技術(shù)的應(yīng)用涉及10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)中的多個(gè)子系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、傳輸單元等。AMI技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是高級(jí)測(cè)量系統(tǒng)，能夠和管理系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)以及配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)資源優(yōu)化，提升其管理水平。

2.2 FMS技術(shù)

FMS技術(shù)在10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)中應(yīng)用的最主要目的是提升其預(yù)測(cè)性能，F(xiàn)MS技術(shù)結(jié)合模擬技術(shù)和快速仿真技術(shù)，為配電網(wǎng)系統(tǒng)提供詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，優(yōu)化配電網(wǎng)中管理人員的管理決策。該技術(shù)應(yīng)用于自愈系統(tǒng)中，在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)預(yù)測(cè)以及快速反應(yīng)，提升故障恢復(fù)水平，對(duì)提升配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性具有不可忽視作用。

2.3 配電網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)

在配電網(wǎng)中會(huì)應(yīng)用大量的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)，因此配電網(wǎng)重構(gòu)十分復(fù)雜，涉及到多個(gè)目標(biāo)，屬于典型的多目標(biāo)非線性混合優(yōu)化問(wèn)題。配電網(wǎng)重構(gòu)是在滿足配電網(wǎng)呈輻射狀、饋線熱熔、節(jié)點(diǎn)電壓偏差要求和變壓器容量要求的前提下，確定使配電網(wǎng)線損、負(fù)荷均衡度、供電質(zhì)量等指標(biāo)最佳的配電網(wǎng)運(yùn)行方式。配網(wǎng)重構(gòu)技術(shù)在10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)中應(yīng)用的主要目的是對(duì)配電網(wǎng)的狀態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，消除線路中潛在和已經(jīng)存在的線路過(guò)載問(wèn)題，提升其供電質(zhì)量。

3 基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體規(guī)劃

本文基于Multi-Agent進(jìn)行10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，希望通過(guò)Multi-Agent方法優(yōu)化進(jìn)一步提升自愈系統(tǒng)的自愈水平，同時(shí)還希望通過(guò)Multi-Agent來(lái)解決自愈系統(tǒng)中子結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)部沖突問(wèn)題。本文提出的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的方法結(jié)構(gòu)圖如下所示，通過(guò)圖1中能夠看出10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)一共包括三層結(jié)構(gòu)，涉及2個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)以及多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)。

圖1 Multi-Agent方法的結(jié)構(gòu)圖

基于Multi-Agent設(shè)計(jì)的10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完善，能有效實(shí)現(xiàn)自愈功能。2個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)一個(gè)是全局控制環(huán)，另一個(gè)是局部控制環(huán)。局部控制環(huán)主要對(duì)配電網(wǎng)中的子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制，保證其正常運(yùn)行。全局控制環(huán)在局部控制環(huán)的基礎(chǔ)上，對(duì)自愈系統(tǒng)中的各個(gè)子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)裝置的有效控制。若自愈系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了故障信號(hào)，兩個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)會(huì)并及時(shí)進(jìn)行分析和處理，給出相應(yīng)的保護(hù)指令，以提供系統(tǒng)保護(hù)。全局控制環(huán)和局部控制環(huán)兩個(gè)不具備從屬關(guān)系，但兩個(gè)也不能孤立存在，兩個(gè)必須協(xié)調(diào)配合實(shí)現(xiàn)功能，具體結(jié)果圖如圖 2所示。

圖2 Multi-Agent配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)軟件區(qū)域控制環(huán)結(jié)構(gòu)

3.2 系統(tǒng)框架及功能應(yīng)用

基于Multi-Agent的10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)基本框架圖如圖3所示，本文在設(shè)計(jì)中將10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)分為控制層、過(guò)程層和系統(tǒng)層3個(gè)層級(jí)。

圖3 智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)軟件區(qū)域的 3 個(gè)控制層框架圖

3.2.1 系統(tǒng)層

系統(tǒng)層作為10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的最底層，具有一定復(fù)雜性，該層的主要作用是實(shí)現(xiàn)層結(jié)構(gòu)的有效控制。該層包括三個(gè)局部控制環(huán)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)和測(cè)量控制。10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)中自愈能力實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是采集測(cè)量局部控制環(huán)，結(jié)合同步向量監(jiān)測(cè)技術(shù)和調(diào)度數(shù)據(jù)采集技術(shù)對(duì)各種信號(hào)和指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)異常網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，需要及時(shí)進(jìn)行控制處理。同時(shí)還需要將異常的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的信息及指令傳遞到控制層當(dāng)中，在提升其智能程度的同時(shí)提升系統(tǒng)自愈能力。

3.2.2 控制層

控制層作為10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的最高層，包括兩個(gè)全部控制環(huán)和控制方案，通過(guò)控制層的設(shè)計(jì)及應(yīng)用能夠進(jìn)一步提升10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的防御能力。若監(jiān)測(cè)到異常信號(hào)，控制層及時(shí)進(jìn)行處理并給出相應(yīng)的控制方案，予以實(shí)施。

3.2.3 過(guò)程層

10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的過(guò)程層是控制層和系統(tǒng)層的連接層，也屬于10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)中間層，其主要由快速仿真、故障診斷和評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)三個(gè)全局控制環(huán)構(gòu)成。該層能夠?qū)崿F(xiàn)異常信號(hào)的有效分析，減少控制層的處理時(shí)間，能夠保障控制層在最短時(shí)間內(nèi)形成處理方案。

4 基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)應(yīng)用分析

本文提出基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)之后，希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法研究其自愈效果。構(gòu)建故障配電網(wǎng)模型，將傳統(tǒng)配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)和基于Multi-Agent智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)應(yīng)用到故障配電網(wǎng)當(dāng)中，研究其在配電網(wǎng)故障處理和自愈中的應(yīng)用效果。在兩種自愈系統(tǒng)應(yīng)用效果對(duì)比中采用相同工作時(shí)長(zhǎng)和相同運(yùn)輸電量的實(shí)驗(yàn)裝置，以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性和可信度。測(cè)試裝置包括1臺(tái)計(jì)算機(jī)（在計(jì)算機(jī)中配置設(shè)備管理軟件）、裝置開(kāi)關(guān)、光線路由交換機(jī)和黑犀牛處理器。通過(guò)設(shè)計(jì)的測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)遙調(diào)和遙測(cè)類(lèi)型配電網(wǎng)的檢測(cè)，在檢測(cè)過(guò)程中采用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)。

在實(shí)際實(shí)驗(yàn)之前，首先對(duì)采用的故障配電網(wǎng)進(jìn)行故障檢測(cè)，明確其存在的故障類(lèi)型、原因，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)記錄。然后將傳統(tǒng)配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)和智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)分別接入故障配電網(wǎng)中，打開(kāi)電源進(jìn)行工作，觀察記錄自愈系統(tǒng)接入之后故障配電網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)和指標(biāo)，經(jīng)過(guò)自愈系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和處理之后，退出自愈系統(tǒng)并對(duì)故障配電網(wǎng)進(jìn)行故障復(fù)查，通過(guò)測(cè)試裝置對(duì)原有故障進(jìn)行檢測(cè)。將智能自愈系統(tǒng)和傳統(tǒng)自愈系統(tǒng)的自愈結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

圖4 自愈系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果圖

利用測(cè)試裝置對(duì)故障配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)之后，對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)方法以及本文智能自愈系統(tǒng)方法的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行繪圖，結(jié)果如圖4所示。通過(guò)圖4中的數(shù)據(jù)能夠明顯看出，基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)在10min之內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障配電網(wǎng)的自愈，而傳統(tǒng)自愈系統(tǒng)方法至少需要30min才能開(kāi)始執(zhí)行自愈功能。基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的自愈效果明顯要優(yōu)于傳統(tǒng)自愈系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖中顯示，基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)整個(gè)自愈過(guò)程的完成僅僅需要20min，10min的時(shí)候開(kāi)始響應(yīng)執(zhí)行自愈動(dòng)作，在30min的時(shí)候結(jié)束，完整自愈。傳統(tǒng)自愈系統(tǒng)此時(shí)才剛剛開(kāi)始響應(yīng)執(zhí)行自愈動(dòng)作，并且需要?dú)v時(shí)30min整個(gè)自愈過(guò)程，在接入60min之后結(jié)束。對(duì)比基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)和傳統(tǒng)自愈系統(tǒng)的故障恢復(fù)率（自愈率）能夠發(fā)現(xiàn)，智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的故障恢復(fù)率要優(yōu)于傳統(tǒng)故障自愈系統(tǒng)，自愈率達(dá)到99%。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，基于傳統(tǒng)故障自愈系統(tǒng)進(jìn)行自愈處理的故障配電網(wǎng)中還存在安全隱患，而基于Multi-Agent的智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)具有高效性。一方面是因?yàn)榛贛ulti-Agent智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的硬件區(qū)域的數(shù)據(jù)采集器，采集配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和輸出信號(hào)比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器的速率30 M，并且不具有傳輸延遲問(wèn)題，這就為智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的檢測(cè)故障和處理故障速度快奠定了基礎(chǔ)。另一方面是因?yàn)榛贛ulti-Agent智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的軟件部分具有多功能應(yīng)急處理方式。多功能應(yīng)急處理方式明確地判定配電網(wǎng)的故障類(lèi)型，調(diào)用不同的自愈方式進(jìn)程處理，避免了小的故障用復(fù)雜的自愈方式處理，既節(jié)約了配電網(wǎng)的自愈時(shí)間，也提高了自愈效果，保證了電網(wǎng)的可靠供電。綜上所述，基于Multi-Agent智能配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)比傳統(tǒng)的配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)自愈效果好。

5 結(jié)論

我國(guó)配電網(wǎng)的智能水平和自動(dòng)化水平不斷提高，加強(qiáng)10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)的研究和應(yīng)用意義不可忽視。本文提出了基于Multi-Agent10kV配電網(wǎng)自愈系統(tǒng)，并且對(duì)系統(tǒng)構(gòu)建以及框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望該技術(shù)能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)供電可靠性有一定貢獻(xiàn)。