搜索
变电站程序化操作序列智能生成技术的应用研究黄春红1汤震宇2（1.福建省电力有限公司厦门电业局，福建厦门361004；2.南京南瑞继保电气有限公司，江苏省南京市，邮编211102）摘要：本文研究了变电站程序化操作序列智能生成技术，设计了基于MAS模型的分布式智能系统，通过共享EMS实时信息，将操作序列生成任务分解为信息获取、专家推理、智能学习、术语分析等agent，各部分协同合作实现了操作序列的自动生成。运行实践表明采用该技术大大提高了操作票编制的效率，并很好地适应接线方式和运行状态的多变性。关键词：变电站；程序化操作；agent；多智能体AResearchfortheSequentialControlIntelligentCreationTechnologyBasedonMASModelHuangChunhong1，TANGZhenyu2（1.XiamenPowerBureau,FujianXiamen,China361004;2.NanjingNARI-RelaysElectricCo.Ltd.Nanjing,Jiangsu,China211102）Abstract:AresearchforthesequentialcontrolintelligentcreationtechnologybasedonMASmodelisintroducedinthispaper.Amulti-agentdistributedintelligentsystemisdesigned.BysharingtheEMSreal-timeinformation,thetaskgeneratedbysequentialcontrolisdividedintosomeagents(suchasinformationacquisition,expertreasoning,intellectuallearning,termanalysis).Thesequentialcontrolcanbegeneratedautomaticallybythecooperationoftheseagents,andtheefficiencyofoperationsheetcreationisenhancedgreatly.Theoperationshowsthatthevariabilityofconnectingmethodandoperatingstatusarealsoconsideredbythismethod.Keywords:Substation,Sequentialcontrol,Agent,Multi-agent1引言程序化操作是智能电网调度高级应用的一个关键技术，程序化操作替代人工单步操作[1-6]可以大幅度提高了操作可靠性和操作效率，实现减员增效。目前国内程序化操作过程已经有比较成熟的应用，但是操作票的生成还是根据规程手工定义逐步编制再固化到服务器中，工作量巨大，而且难以适应非常复杂的接线方式。如何智能化地自动生成操作票成为是目前的一个技术难点。本文提出了基于多智能系统MAS（multi-agentsystem）的程序化操作自动控制序列的生成策略，将操作序列的生成分解为多个agent协作完成的智能系统，识别电网结构和设备的实时状态，支持专家规则库，能够智能学习操作规则，适应接线方式和运行状态的多变性。2.操作序列智能生成的MAS模型MAS模型是一个由多个Agent组成的智能分布式系统，多个Agent的活动相对独立，Agent之间相互协作、相互支持，它们通过竞争、协商、协作来共同完成系统设定的目标。文章中操作序列智能生成MAS模型可以建立以下几个agent：（1）电网信息获取agent，（2）专家规则库agent，（3）术语库分析agent，（4）智能学习agent其中，电网信息获取agent用于从SCADA中获取电网的实时数据，从电网模型描述库中获取电网拓扑结构数据，从而得到电网运行当前状态。专家推理agent则以规则库内预置的逻辑规则，对操作进行分解，将复杂的操作任务分解为一个个最基础的原子操作（如开关、刀闸等），并引入“五防”规则作为基础操作闭锁规范，要求能够对开票操作进行全面的防误检查，从而实现判断当前操作是否可行和如何执行的智能推理。术语库agent主要把握操作票生成的用语规范，使之符合电网运行规程，做到“机器可识别”和“人可识别”。智能学习agent也是重要环节，实现规则库的知识更新。操作序列智能生成系统的MAS模型如图1所示。用户界面电网信息获取agent专家规则库agent术语库分析agent智能学习agent中心处理机操作序列发布操作任务操作编辑图1：操作序列智能生成的MAS模型Fig.1MASModelofOperationSteps该MAS模型是多层次的，每个agent下还可以有多个子agent，用于实现局域范围的分布式功能的构成。电网信息获取agent下包括设备认知特征分析、状态特征分析、行为特征分析、电网拓扑分析。专家规则库agent下包括操作任务的分解、防误规则校验。3操作序列智能生成的方案设计在实现方案上，采用并行和串行混合的设计策略，在粗粒度上采用并行控制策略，在细粒度上采用串行控制策略[7-9]。这样可以综合利用并行和串行分析策略各自的优点，使整个系统在执行速度和存储资源之间合理地进行平衡。如图2所示，程序化操作序列智能在线生成技术以准确的电网模型为基础，结合设备认知、接线方式识别、运行状态的识别方法以及倒闸操作基本原则，由中心处理机智能生成操作序列，并结合术语库规则形成标准的可识别的序列描述。图2控制序列智能生成架构图Fig.2StructureofSequentialControlIntelligentCreation图2中各部分的功能作用如下：1）基础特征描述数据库设备认知特征库：描述各类设备的特征；状态认知特征库：描述设备状态的特征；行为特征库：描述操作行为的特征。电网模型描述库：准确的电网拓扑模型。2）知识描述库操作规则知识库：各类操作的智能解析专家知识库；术语和语句模型库：可定制的术语和语句模型数据库；3）中心处理机中心处理机实现操作序列智能生成任务的分解和分配、以及agent之间的信息交互协同合作。4基于MAS模型的推理方法采用基于MAS模型的推理方法，并结合动态的设备功能原子的识别，使得变电站程序化操作控制序列的生成既能满足电力系统的严谨性，又能适应各类差异性和灵活性。以母线运行转冷备用的操作序列为例，建立的MAS模型，将该操作任务分解为多个开关间隔操作的子任务，再分解为开关、刀闸的具体操作，如图3所示，在纵向上，母线、开关、刀闸这些Aengt之间存在相互依赖的协作控制，采用深度优先的原则遍历每个子任务；在横向上，同类设备的Agent之间存在个体的差异，在它们之间进行数据信息的统一、交换等，最终将结果展现给用户。图3MAS模型推理Fig.3MASExpertReasoning5操作序列智能生成的实现实现时，在变电站一次接线图，选择操作设备，系统根据选择的操作对象和任务，利用MAS模型的推理方法，结合术语模型，形成最终的程序化操作控制序列，如图4所示。图4程序化控制序列自动生成流程图Fig.4SequentialControlIntelligentCreationProcedure例如，主变转冷备用这样的跨间隔的组合程序化操作控制序列，通过MAS模型的推理方式，可横向拆解出子任务如下：子任务1：按照规程合上停电主变的中性点接地刀闸；子任务2：按照规程顺序拉开停电主变相应端的主变开关；子任务3：按顺序拉开停电主变变压器开关两侧的刀闸；子任务4：按照规程拉开停电变压器中性点接地刀闸；当具体到某个变压器操作时，则会根据变压器Agent表现的特性，纵向形成其下级Agent的操作，同时将子任务中的操作具体实例化为操作语句。例如子任务3可具体形式化为：拉开###刀闸拉开###刀闸……6实际应用福建厦门电业局在110kV莲坂变电站进行了程序化操作序列智能生成技术的试点。通过开发应用操作序列的在线智能生成技术，运行人员不必逐站逐项的进行操作拟制，系统可以根据电网结构和运行方式自动生成程序化控制的步骤序列并执行，提高了管理与维护工作效率，减少了人为出错的几率。7结束语本文提出的基于MAS模型的程序化控制的操作序列智能生成技术使程序化操作不再依赖于某几种固定的接线方式和运行状态，避免了人工编制操作票，提高了工作效率，同时降低了程序化操作的风险，有效的提高了电网的安全水平。参考文献[1]叶锋,沈峻,杨世骅,等.程序化操作在变电站自动化系统中的实现.电力系统自动化,2006,30(21):9094.YEFeng,SHENJun,YANGShihua,etal.Implementofsequencecontrolinsubstationautomationsystem.AutomationofElectricPowerSystems,2006,30(21):90-94[2]郑博明,吴奕,杨洪,等.变电站程序化操作的设计与实现.电力系统自动化,2006,30(9):105107.ZHENGBoming,WUYi,YANGHong,etal.Designandimplementofsequencecontrolinsubstationautomationsystem.AutomationofElectricPowerSystems,2006,30(9):105-07[3]王文龙,胡绍谦,汤震宇.程序化操作在变电站中实现的几个关键问题.电力系统自动化,2008,32(22):6668.WANGWenlong,HUShaoqian,TANGZhenyu.Somekeyissuesinimplementingsequencecontrolinsubstationautomationsystem.AutomationofElectricPowerSystems,2008,32(22):66-68[4]罗小莉,吴文瑕,公元.间隔层装置中程序化操作的实现.电力自动化设备,2008,28(6):115117.LUOXianli,WUWenxia,GONGYuan.Sequentialopeeationsincelldevices.ElectricPowerAutomationEquipment,2008,28(6):115-117.[5]刘炬，余斌，王志林.与通信协议无关的分布式变电站程序化控制方案.电力系统自动化,2009，33(7):47-51.LIUJu,YUBin,WANGZhilin.Withthecommunicationprotocol-independentdistributedsubstationcontrolprogramprogrammed.AutomationofElectricPowerSystems,2009，33(7):47-51.[6]江蕙，蒋衍君，丁泉，朱杰媛.电力系统程序化控制的设计与实现.电气应用,2007,5(4):32-35JIAHui,JIANGYanjun,DINGQuan,ZHUJieyuan.DesignandImplementationofPowerSystemProgrammableControl.ElectricPowerAutomation,2007,5(4):32-35[7]罗朝春,涂光瑜,罗毅,等.基于多Agent的电力市场技术支持系统研究.电力系统及其自动化学报,2005,17(3):1-4LuoChaocun,TUGuangyu,LUOYi,etal.StudyonMAS-basedelectricitymarketoperationsystem.ProceedingsoftheCSU-EPSA,2005,17(3):1-4[8]陈琦华,陈少华,杨宜民.多Agent系统及其在电力系统继电保护中的应用.电气应用,2005,24(4):51-54.CHENQihua,CHEN