本發(fā)明涉及一種基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了緩解全球環(huán)境污染及傳統(tǒng)化石燃料短缺等問(wèn)題的嚴(yán)重性，電力工業(yè)正朝著綠色、低碳方向轉(zhuǎn)型。而分布式能源發(fā)電具有靈活、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點(diǎn)，若配置得當(dāng)可以有效減少網(wǎng)損、提高電能質(zhì)量，是解決能源利用與環(huán)境保護(hù)矛盾的重要舉錯(cuò)。當(dāng)前，分布式發(fā)電(Distributed Gene變電站智能體RAtion，分布式發(fā)電DG)技術(shù)，尤其是可再生能源(Renewable Energy Sources，RES)發(fā)電技術(shù)正迅速發(fā)展，分布式發(fā)電DG在配電網(wǎng)中的滲透率正逐步提高。分布式發(fā)電DG與電網(wǎng)結(jié)合，有利于節(jié)省投資、降低能耗、提高系統(tǒng)可靠性和靈活性。

然而，分布式發(fā)電DG接入配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)由原來(lái)的單電源、輻射型結(jié)構(gòu)變成多電源的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，饋線上的電壓分布情況會(huì)隨之發(fā)生較大變化。此外，由于RES供電的隨機(jī)性和間歇性，配電網(wǎng)的電壓波動(dòng)加劇，電壓無(wú)功控制將會(huì)受到很大的影響，甚至因過(guò)壓導(dǎo)致分布式發(fā)電DG脫網(wǎng)或因過(guò)載導(dǎo)致饋線功率擁塞。這不僅嚴(yán)重制約配電網(wǎng)消納可再生能源發(fā)電的能力，而且使配網(wǎng)電壓質(zhì)量下降，影響了配電網(wǎng)的正常運(yùn)行，給配電網(wǎng)電壓控制提出了新的挑戰(zhàn)。

因此，須提出一種適應(yīng)于含高滲透率分布式發(fā)電DG的配電網(wǎng)電壓控制方法，及時(shí)消除電壓越限和/或饋線功率擁塞的現(xiàn)象，確保配電網(wǎng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的同時(shí)，提高配電網(wǎng)對(duì)RES的消納能力，促進(jìn)配電網(wǎng)的綠色化、節(jié)能化。

目前控制含分布式發(fā)電DG配電網(wǎng)電壓的措施主要有：(1)控制分布式發(fā)電DG注入的無(wú)功功率。但是分布式發(fā)電DG的額定容量是一定的，增加無(wú)功功率必導(dǎo)致有功功率輸出減少，降低了分布式發(fā)電DG的經(jīng)濟(jì)效益。因此，該方法是一種昂貴的控制措施；(2)只控制無(wú)功/電壓調(diào)節(jié)設(shè)備；(3)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓。

從控制技術(shù)上來(lái)講，根據(jù)控制方式的不同，可將控制方法分為三大類：分散式、集中式及混合分層式。由于分散式控制只測(cè)量本地的物理量，以控制本地電壓為目標(biāo)，通常只作為系統(tǒng)的備用控制方式。因此，現(xiàn)有的配電網(wǎng)電壓控制方法主要是基于最優(yōu)化理論的集中式，該方法能夠充分利用配電網(wǎng)中各類無(wú)功/電壓調(diào)節(jié)設(shè)備進(jìn)行整體調(diào)節(jié)，同時(shí)還能兼顧電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)化。然而，這種控制方法主要存在如下幾個(gè)問(wèn)題：1)需要可再生能源發(fā)電及負(fù)荷預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對(duì)控制策略的有效性有較大的影響；2)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅰ⒏鞴?jié)點(diǎn)狀態(tài)量和調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)等大量數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理，導(dǎo)致計(jì)算趨于復(fù)雜化，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，不能確保緊急時(shí)的電壓快速控制；3)優(yōu)化計(jì)算方法存在收斂性問(wèn)題；4)需要可靠的通信線路傳遞信息,通信線路的故障可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

相對(duì)于集中式和分散式來(lái)說(shuō)，混合分層式管理(hybrid hierarchical management,HHM)是一種更為實(shí)用的配電網(wǎng)管理方式。因此，以分布式控制為基礎(chǔ)的具有良好的集中、分散特性的多智能體系統(tǒng)(Multi-agent System，MAS)得到了廣泛的重視和研究,并在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但現(xiàn)有的基于多智能的電力系統(tǒng)無(wú)功電壓控制技術(shù)多側(cè)重于系統(tǒng)的控制架構(gòu)、協(xié)調(diào)合作機(jī)制及通信機(jī)制，而沒(méi)有給出agent具體的決策算法及agent之間的協(xié)調(diào)策略。此外，配電網(wǎng)在基于MAS的電壓等方面的研究較少，還不太成熟，有待深化具體的協(xié)調(diào)調(diào)壓策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種消除饋線功率擁塞、全局范圍內(nèi)校正電壓、避免不必要的分布式發(fā)電DG有功功率消減，提高配電網(wǎng)對(duì)分布式發(fā)電DG的消納能力、協(xié)調(diào)控制無(wú)功功率設(shè)備，減輕變壓器有載分接頭OLTC的調(diào)壓壓力的基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)。

本發(fā)明基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)，包括：

基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：一個(gè)變電站智能體RA、一個(gè)饋線智能體FA和每條饋線上的多個(gè)負(fù)荷智能體LAs；每一個(gè)監(jiān)測(cè)負(fù)荷母線處安裝一個(gè)負(fù)荷智能體LA，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)該母線處的負(fù)荷，若發(fā)現(xiàn)異常情況就匯報(bào)給饋線智能體FA；負(fù)荷智能體LA接收饋線智能體FA的指令，連接或斷開(kāi)本地的開(kāi)關(guān)和負(fù)荷；如果有饋線節(jié)點(diǎn)電壓不在允許范圍內(nèi)，則饋線智能體FA向變電站智能體RA匯報(bào)；饋線智能體FA負(fù)責(zé)協(xié)商與相鄰饋線或分支的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，以便消除饋線功率擁塞、消除當(dāng)變電站智能體RA不能恢復(fù)電壓時(shí)的電壓越限；變電站智能體RA接收到饋線智能體FA的請(qǐng)求后，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)變壓器有載分接頭OLTC；

每種所述的智能體都有自己的行為規(guī)則，但都有兩個(gè)目標(biāo)：

(1)本地目標(biāo)：維持本地狀態(tài)變量和控制設(shè)備運(yùn)行特性在正常范圍內(nèi)；

(2)全局目標(biāo)：消除整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的支路功率擁塞和母線電壓越限現(xiàn)象。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)，其特征在于，負(fù)荷智能體LA監(jiān)測(cè)連接其母線的線路和/或并聯(lián)電容器組SCB和/或分布式發(fā)電DG的狀態(tài)，按如下規(guī)則執(zhí)行任務(wù)：

(1)每個(gè)負(fù)荷智能體LA監(jiān)測(cè)其節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率、節(jié)點(diǎn)電壓及上、下游潮流；

(2)如果負(fù)荷智能體LA母線處安裝有并聯(lián)電容器組SCB，一旦監(jiān)測(cè)到電壓越限，則執(zhí)行本地電壓控制；

(3)如果負(fù)荷智能體LA利用本地控制不能恢復(fù)電壓，則通過(guò)它的饋線智能體FA向其饋線上或鄰近饋線上安裝有并聯(lián)電容器組SCB的負(fù)荷智能體LA發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)(RM)，要求改變無(wú)功功率支持；

(4)安裝有并聯(lián)電容器組SCB的響應(yīng)者負(fù)荷智能體LA收到RM后，檢查自己的無(wú)功功率補(bǔ)償能力，然后發(fā)送同意或拒絕信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA；

(5)如果響應(yīng)者負(fù)荷智能體LA的并聯(lián)電容器組SCB已達(dá)到無(wú)功功率容量限值或運(yùn)行次數(shù)已達(dá)到日允許最大值，或鄰近線路的功率達(dá)到最大值，或自身的節(jié)點(diǎn)電壓越限，它將發(fā)送拒絕信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA，表明自己不能提供無(wú)功功率支持。請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA收到拒絕信號(hào)后將給變電站智能體RA發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)；

(6)變電站智能體RA收到負(fù)荷智能體LA的RM后，檢查自己的調(diào)壓能力，然后發(fā)送同意或拒絕信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA；

(7)如果變電站智能體RA的變壓器有載分接頭OLTC位置已達(dá)到極限值，或潮流達(dá)到最大值，或二次側(cè)電壓越限，它將發(fā)送拒絕信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA；

(8)如果負(fù)荷智能體LA鄰近線路斷開(kāi)或重合，它將給所有智能體發(fā)送通知信號(hào)，要求更新電壓-功率靈敏度矩陣。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)，其特征在于，饋線智能體FA包括在線路擁塞情況下的具體行為規(guī)則和在電壓越限情況下的具體行為規(guī)則；其中，

所述的線路擁塞情況下饋線智能體FA的行為：

(1)如果饋線智能體FA監(jiān)測(cè)到饋線潮流SF超過(guò)其限值SF,max，它將給所有鄰近饋線智能體FAs發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)，要求轉(zhuǎn)移部分負(fù)荷；

(2)如果后備饋線智能體FA有多余容量，則向請(qǐng)求者饋線智能體FA發(fā)送一個(gè)建議信號(hào)，該信號(hào)內(nèi)容包含它能提供的轉(zhuǎn)移功率量，否則發(fā)送拒絕信號(hào)；

(3)請(qǐng)求者饋線智能體FA從所有鄰近饋線智能體FAs接收到信號(hào)后，根據(jù)模糊邏輯推理算法選擇最佳功率轉(zhuǎn)移提供者；

(4)請(qǐng)求者饋線智能體FA給所選擇的饋線智能體FA發(fā)送接收建議信號(hào)，給其他發(fā)送饋線智能體FA拒絕信號(hào)；然后給相應(yīng)的有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的發(fā)送閉合命令，負(fù)荷智能體LA連接所選擇的饋線智能體FA；

(5)如果能提供的轉(zhuǎn)移功率總數(shù)不足，則請(qǐng)求者饋線智能體FA給所有能提供功率轉(zhuǎn)移的饋線智能體FAs發(fā)送接收信號(hào)，相關(guān)饋線智能體FA將根據(jù)一個(gè)負(fù)荷優(yōu)先權(quán)排列順序表決定轉(zhuǎn)移的負(fù)荷量；

(6)若響應(yīng)者饋線智能體FA收到接受信息，則給相應(yīng)的有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的負(fù)荷智能體LA發(fā)送閉合命令；

(7)若提供功率轉(zhuǎn)移的饋線智能體FA監(jiān)測(cè)到自身饋線潮流越限，則給請(qǐng)求者饋線智能體FA發(fā)送取消信號(hào)，同時(shí)給相關(guān)負(fù)荷智能體LA發(fā)送命令，要求斷開(kāi)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)；

消除線路擁塞的饋線智能體FA協(xié)商算法；

所述的電壓越限情況下饋線智能體FA的行為：

(1)如果饋線智能體FA接收到來(lái)自變電站智能體RA的信息：要求重構(gòu)以消除電壓越限，則向負(fù)荷智能體LAs發(fā)送通知，要求獲取它們的電壓和負(fù)荷功率數(shù)據(jù)；

(2)如果饋線電壓的最小值小于電壓允許下限，饋線智能體FA將應(yīng)用式(1)和式(2)，根據(jù)電壓-功率靈敏度估算應(yīng)轉(zhuǎn)移到后備饋線上的功率；

(3)饋線智能體FA向所有鄰近的饋線智能體FAs發(fā)送請(qǐng)求轉(zhuǎn)移所估算功率的信號(hào)；

(4)如果后備饋線智能體FA接收到請(qǐng)求信號(hào)，并有多余容量，則應(yīng)用式(3)和式(4)，計(jì)算確保聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)在負(fù)荷轉(zhuǎn)移后仍在VLow以上所允許轉(zhuǎn)移的負(fù)荷功率，并將該功率發(fā)送給向請(qǐng)求者饋線智能體FA；

(5)請(qǐng)求者饋線智能體FA從所有鄰近饋線智能體FAs接收到信號(hào)后，根據(jù)模糊邏輯推理算法選擇最佳功率轉(zhuǎn)移提供者；

(6)請(qǐng)求者饋線智能體FA給所選擇的饋線智能體FA發(fā)送接收建議信號(hào)，給其他發(fā)送饋線智能體FA拒絕信號(hào)；然后給相應(yīng)的有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的發(fā)送閉合命令，負(fù)荷智能體LA連接所選擇的饋線智能體FA；

(7)如果能提供的轉(zhuǎn)移功率總數(shù)不足，則請(qǐng)求者饋線智能體FA給所有能提供功率轉(zhuǎn)移的饋線智能體FAs發(fā)送接收信號(hào)，相關(guān)饋線智能體FA將根據(jù)一個(gè)負(fù)荷優(yōu)先權(quán)排列順序表決定轉(zhuǎn)移的負(fù)荷量；

(8)若響應(yīng)者饋線智能體FA收到接受信息，則給相應(yīng)的有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的負(fù)荷智能體LA發(fā)送閉合命令。

4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的變電站智能體RA監(jiān)測(cè)變電站變壓器原、副側(cè)的電壓及變壓器的輸送功率，其運(yùn)行規(guī)則如下：

(1)當(dāng)接收到請(qǐng)求信號(hào)后，檢查分接頭當(dāng)前的位置和變壓器原、副側(cè)的電壓，然后反饋一個(gè)建議信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA，說(shuō)明自己所能提供的支持；

(2)如果變電站智能體RA接收到的請(qǐng)求信號(hào)中，既有要求增加變比的又有要求減少變比的，則向所有電壓越限的負(fù)荷智能體LAs發(fā)送拒絕信號(hào)，然后給所有饋線智能體FAs發(fā)送命令，要求重構(gòu)；

(3)若變壓器有載分接頭OLTC的變比已達(dá)到極限值或分接頭動(dòng)作次數(shù)達(dá)到日允許最大值，或變壓器有載分接頭OLTC的輸送功率達(dá)到最大值，則變電站智能體RA發(fā)送拒絕信號(hào)，鎖定變壓器有載分接頭OLTC，然后給所有饋線智能體FAs發(fā)送命令，要求重構(gòu)；

(4)如果變電站智能體RA從負(fù)荷智能體LA收到停止變壓器有載分接頭OLTC調(diào)壓的請(qǐng)求，則停止變壓器有載分接頭OLTC的動(dòng)作。

5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)，其特征在于，實(shí)現(xiàn)饋線轉(zhuǎn)移功率的評(píng)估與選擇，具體內(nèi)容如下：

決策系統(tǒng)有兩個(gè)輸入變量：可提供的轉(zhuǎn)移功率(PP)及距請(qǐng)求者的距離(PS)，一個(gè)輸出變量：選擇優(yōu)先權(quán)因子(SPI)；轉(zhuǎn)移功率(PP)和距請(qǐng)求者的距離(PS)都以標(biāo)幺值表示，轉(zhuǎn)移功率(PP)的基準(zhǔn)值為請(qǐng)求者饋線智能體FA所需轉(zhuǎn)移的總功率，距請(qǐng)求者的距離(PS)的基準(zhǔn)值為請(qǐng)求者距最遠(yuǎn)饋線的距離；

輸入輸出變量的模糊空間劃分：輸入變量可提供的轉(zhuǎn)移功率(PP)劃分為三個(gè)模糊子集：高(H)、中(M)、低(L)，距請(qǐng)求者的距離(PS)劃分為兩個(gè)模糊子集：遠(yuǎn)(H)、近(L)，輸出變量選擇優(yōu)先權(quán)因子(SPI)劃分為6個(gè)模糊子集：很大(VH)、大(H)、中(M)、小(L)、很小(VL)、超小(SL)。可提供的轉(zhuǎn)移功率(PP)和選擇優(yōu)先權(quán)因子(SPI)隸屬度函數(shù)采用三角形函數(shù)和梯形函數(shù)，距請(qǐng)求者的距離(PS)隸屬度函數(shù)采用梯形函數(shù)；

模糊控制規(guī)則入下表所示：

模糊推理：采用Mamdani推理方法，先由控制規(guī)則確定輸入輸出的模糊關(guān)系，然后采用模糊合成運(yùn)算由實(shí)際的模糊輸入推理得到模糊輸出；

去模糊精確化處理：模糊推理得到控制變量的模糊值后，采取面積重心法去模糊求得控制變量的精確值。

有益效果

本發(fā)明基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備如下有益效果：

1)多措施、多功能：一方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)消除饋線功率擁塞現(xiàn)象，另一方面通過(guò)協(xié)調(diào)無(wú)功、電壓控制設(shè)備和/或網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，校正整個(gè)配電網(wǎng)的越限電壓。

2)基于多智能體的電壓控制方法是一種混合集中-分散分布式控制策略，具有靈活、快速、開(kāi)放的特點(diǎn)，且其通信機(jī)制屬弱通信聯(lián)系,即使短時(shí)通信失敗,本地控制仍能夠正常進(jìn)行。因此，本發(fā)明提出的控制方法可以在各種緊急狀態(tài)下維持網(wǎng)絡(luò)電壓在正常范圍內(nèi)，避免不必要的負(fù)荷切除或分布式發(fā)電DG退出，提高了配電網(wǎng)的供電可靠性及對(duì)分布式發(fā)電DG的消納能力。

3)提出了基于模糊理論的饋線智能體FA智能體決策策略，簡(jiǎn)化了控制規(guī)則，增強(qiáng)了控制方法的魯棒性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明簡(jiǎn)單配電網(wǎng)示意圖；

圖2是本發(fā)明多智能體控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明消除線路擁塞的饋線智能體FA協(xié)商算法；

圖4是本發(fā)明變電站智能體RA行為流程；

圖5是本發(fā)明SPI隸屬度函數(shù)；

圖6本發(fā)明SPI曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明利用多智能體技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，提出了一種基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)，一方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)消除饋線功率擁塞問(wèn)題，另一方面通過(guò)協(xié)調(diào)控制并聯(lián)電容器組(Shunt capacitor Bank,并聯(lián)電容器組SCB)、變壓器有載分接頭(on-line tap change，變壓器有載分接頭OLTC)，借助網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，使配電網(wǎng)的電壓維持在正常范圍內(nèi)。該系統(tǒng)是一種混合集中-分散分布式控制策略，具備魯棒性好、靈活、快速、可靠的特點(diǎn)。

本發(fā)明一較佳實(shí)施例所述的一種基于模糊多智能體的配電網(wǎng)多目標(biāo)電壓控制系統(tǒng)，包括：

當(dāng)電網(wǎng)電壓的最大值V_s,max和最小值V_s,min之差小于允許的電壓上限V_Upp和下限V_Low之差，即V_s,max-V_s,min<V_Upp-V_Low時(shí)，利用變壓器有載分接頭OLTC將網(wǎng)絡(luò)電壓調(diào)節(jié)到正常范圍內(nèi)；

當(dāng)電網(wǎng)電壓的最大值V_s,max和最小值V_s,min之差不小于允許的電壓上限V_Upp和下限V_Low之差，即V_s,max-V_s,min≥V_Upp-V_Low時(shí)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)；

應(yīng)用電壓-功率靈敏度因子dV_i/dO_j、dV_i/dP_j計(jì)算重構(gòu)引起的電壓變化；

預(yù)先針對(duì)各種可能的系統(tǒng)拓?fù)洌?jì)算系統(tǒng)的電壓-功率靈敏度矩陣并保存；

假設(shè)配電網(wǎng)中，饋線A有N條負(fù)荷母線，饋線B有M條負(fù)荷母線，兩饋線間有一個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。假設(shè)有N–I個(gè)負(fù)荷從饋線A轉(zhuǎn)移到后備饋線B上，則饋線A上母線I-1的電壓為：

式中，V_I-1⁽⁰⁾、V_I-1分別為負(fù)荷轉(zhuǎn)移前、后節(jié)點(diǎn)I-1的電壓；ΔP_L、ΔQ_L分別為轉(zhuǎn)移的總有功功率和無(wú)功功率。

同理，饋線B上母線J的電壓為：

式中，V_J⁽⁰⁾、V_J分別為負(fù)荷轉(zhuǎn)移前、后節(jié)點(diǎn)J的電壓；

所述的多智能體電壓控制系統(tǒng)包括一個(gè)變電站智能體RA、一個(gè)饋線智能體FA和每條饋線上的多個(gè)負(fù)荷智能體LAs，每一個(gè)監(jiān)測(cè)負(fù)荷母線處安裝一個(gè)負(fù)荷智能體LA，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)該母線處的負(fù)荷，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況就匯報(bào)給饋線智能體FA；同時(shí)接收饋線智能體FA的指令，連接或斷開(kāi)本地的開(kāi)關(guān)和負(fù)荷；

如果有饋線節(jié)點(diǎn)電壓不在允許范圍內(nèi)，則饋線智能體FA向變電站智能體RA匯報(bào)；此外，饋線智能體FA負(fù)責(zé)協(xié)商與相鄰饋線或分支的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，以便消除饋線功率擁塞或者電壓越限；變電站智能體RA接收到饋線智能體FA的請(qǐng)求后，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)變壓器有載分接頭OLTC。

每種智能體都有自己的行為規(guī)則，但都有兩個(gè)目標(biāo)：

本地目標(biāo)：維持本地狀態(tài)變量和控制設(shè)備運(yùn)行特性在正常范圍內(nèi)；

全局目標(biāo)：消除整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的支路功率擁塞和母線電壓越限問(wèn)題。

具體描述如下：

網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對(duì)電壓的影響

當(dāng)電網(wǎng)電壓的最大值V_s,max和最小值V_s,min之差小于允許的電壓上限V_Upp(一般取1.05)和下限V_Low(一般取0.95)之差，即V_s,max-V_s,min<V_Upp-V_Low時(shí)，可以利用變壓器有載分接頭OLTC將網(wǎng)絡(luò)電壓調(diào)節(jié)到正常范圍內(nèi)。但當(dāng)該條節(jié)不滿足時(shí)，變壓器有載分接頭OLTC就無(wú)能為力了。一種可行的方法就是網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。通常應(yīng)用電壓-功率靈敏度因子dV_i/dO_j、dV_i/dP_j計(jì)算重構(gòu)引起的電壓變化。一般情況下，預(yù)先針對(duì)各種可能的系統(tǒng)拓?fù)洌?jì)算系統(tǒng)的電壓-功率靈敏度矩陣并保存。這里以圖1來(lái)說(shuō)明該計(jì)算方法。

圖1中饋線A有N條負(fù)荷母線，饋線B有M條負(fù)荷母線，兩饋線間有一個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。假設(shè)有N–I個(gè)負(fù)荷從饋線A轉(zhuǎn)移到后備饋線B上，則饋線A上母線I-1的電壓為：

式中，V_I-1⁽⁰⁾、V_I-1分別為負(fù)荷轉(zhuǎn)移前、后節(jié)點(diǎn)I-1的電壓；ΔP_L、ΔQ_L分別為轉(zhuǎn)移的總有功功率和無(wú)功功率。

同理，饋線B上母線J的電壓為：

式中，V_J⁽⁰⁾、V_J分別為負(fù)荷轉(zhuǎn)移前、后節(jié)點(diǎn)J的電壓。

多智能體控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

多智能體電壓控制結(jié)構(gòu)如圖2所示。該系統(tǒng)有一個(gè)變電站智能體RA、一個(gè)饋線智能體FA和每條饋線上的多個(gè)負(fù)荷智能體LAs組成。每一個(gè)監(jiān)測(cè)負(fù)荷母線處安裝一個(gè)負(fù)荷智能體LA，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)該母線處的負(fù)荷，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況就匯報(bào)給饋線智能體FA；同時(shí)接收饋線智能體FA的指令，連接或斷開(kāi)本地的開(kāi)關(guān)和負(fù)荷。如果有饋線節(jié)點(diǎn)電壓不在允許范圍內(nèi)，則饋線智能體FA向變電站智能體RA匯報(bào)。此外，饋線智能體FA負(fù)責(zé)協(xié)商與相鄰饋線或分支的負(fù)荷轉(zhuǎn)移，以便消除饋線功率擁塞或者電壓越限(當(dāng)變電站智能體RA不能恢復(fù)電壓時(shí))。變電站智能體RA接收到饋線智能體FA的請(qǐng)求后，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)變壓器有載分接頭OLTC。

每種智能體都有自己的行為規(guī)則，但都有兩個(gè)目標(biāo)：

(1)本地目標(biāo)：維持本地狀態(tài)變量和控制設(shè)備運(yùn)行特性在正常范圍內(nèi)；

(2)全局目標(biāo)：消除整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的支路功率擁塞和母線電壓越限現(xiàn)象。

負(fù)荷智能體LA

負(fù)荷智能體LA監(jiān)測(cè)連接其母線的線路、并聯(lián)電容器組SCB和分布式發(fā)電DG(如果有的話)的狀態(tài)，按如下規(guī)則執(zhí)行任務(wù)：

(1)每個(gè)負(fù)荷智能體LA監(jiān)測(cè)其節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷功率、節(jié)點(diǎn)電壓及上、下游潮流；

(2)如果負(fù)荷智能體LA母線處安裝有并聯(lián)電容器組SCB，一旦監(jiān)測(cè)到電壓越限，則執(zhí)行本地電壓控制；

(3)如果負(fù)荷智能體LA利用本地控制不能恢復(fù)電壓，則通過(guò)它的饋線智能體FA向其饋線上或鄰近饋線上安裝有并聯(lián)電容器組SCB的負(fù)荷智能體LA發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)(RM)，要求改變無(wú)功功率支持；

(4)安裝有并聯(lián)電容器組SCB的響應(yīng)者負(fù)荷智能體LA收到RM后，檢查自己的無(wú)功功率補(bǔ)償能力，然后發(fā)送同意或拒絕信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA；

(5)如果響應(yīng)者負(fù)荷智能體LA的并聯(lián)電容器組SCB已達(dá)到無(wú)功功率容量限值或運(yùn)行次數(shù)已達(dá)到日允許最大值，或鄰近線路的功率達(dá)到最大值，或自身的節(jié)點(diǎn)電壓越限，它將發(fā)送拒絕信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA，表明自己不能提供無(wú)功功率支持。請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA收到拒絕信號(hào)后將給變電站智能體RA發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)；

(6)變電站智能體RA收到負(fù)荷智能體LA的RM后，檢查自己的調(diào)壓能力，然后發(fā)送同意或拒絕信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA；

(7)如果變電站智能體RA的變壓器有載分接頭OLTC位置已達(dá)到極限值，或潮流達(dá)到最大值，或二次側(cè)電壓越限，它將發(fā)送拒絕信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA；

(8)如果負(fù)荷智能體LA鄰近線路斷開(kāi)或重合，它將給所有智能體發(fā)送通知信號(hào)，要求更新電壓-功率靈敏度矩陣。

饋線智能體FA

下面闡述在線路擁塞和電壓越限情況下饋線智能體FA的具體行為規(guī)則。

線路擁塞情況下饋線智能體FA的行為：

(1)如果饋線智能體FA監(jiān)測(cè)到饋線潮流SF超過(guò)其限值SF,max，它將給所有鄰近饋線智能體FAs發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)，要求轉(zhuǎn)移部分負(fù)荷；

(2)如果后備饋線智能體FA有多余容量，則向請(qǐng)求者饋線智能體FA發(fā)送一個(gè)建議信號(hào)，該信號(hào)內(nèi)容包含它能提供的轉(zhuǎn)移功率量，否則發(fā)送拒絕信號(hào)。

(3)請(qǐng)求者饋線智能體FA從所有鄰近饋線智能體FAs接收到信號(hào)后，根據(jù)模糊邏輯推理算法選擇最佳功率轉(zhuǎn)移提供者；

(4)請(qǐng)求者饋線智能體FA給所選擇的饋線智能體FA發(fā)送接收建議信號(hào)，給其他發(fā)送饋線智能體FA拒絕信號(hào)。然后給相應(yīng)的有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的負(fù)荷智能體LA發(fā)送閉合命令，連接所選擇的饋線智能體FA；

(5)如果能提供的轉(zhuǎn)移功率總數(shù)不足，則請(qǐng)求者饋線智能體FA給所有能提供功率轉(zhuǎn)移的饋線智能體FAs發(fā)送接收信號(hào)，相關(guān)饋線智能體FA將根據(jù)一個(gè)負(fù)荷優(yōu)先權(quán)排列順序表決定轉(zhuǎn)移的負(fù)荷量。

(6)若響應(yīng)者饋線智能體FA收到接受信息，則給相應(yīng)的有聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的負(fù)荷智能體LA發(fā)送閉合命令；

(7)若提供功率轉(zhuǎn)移的饋線智能體FA監(jiān)測(cè)到自身饋線潮流越限，則給請(qǐng)求者饋線智能體FA發(fā)送取消信號(hào)，同時(shí)給相關(guān)負(fù)荷智能體LA發(fā)送命令，要求斷開(kāi)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。

電壓越限情況下饋線智能體FA的行為：

(1)如果饋線智能體FA接收到來(lái)自變電站智能體RA的信息：要求重構(gòu)以消除電壓越限，則向負(fù)荷智能體LAs發(fā)送通知，要求獲取它們的電壓和負(fù)荷功率數(shù)據(jù)；

(2)如果饋線電壓的最小值小于電壓允許下限，饋線智能體FA將應(yīng)用式(1)和式(2)，根據(jù)電壓-功率靈敏度估算應(yīng)轉(zhuǎn)移到后備饋線上的功率；

(3)饋線智能體FA向所有鄰近的饋線智能體FAs發(fā)送請(qǐng)求轉(zhuǎn)移所估算功率的信號(hào)；

(4)如果后備饋線智能體FA接收到請(qǐng)求信號(hào)，并有多余容量，則應(yīng)用式(3)和式(4)，計(jì)算確保聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)在負(fù)荷轉(zhuǎn)移后仍在V_Low以上所允許轉(zhuǎn)移的負(fù)荷功率，并將該功率發(fā)送給向請(qǐng)求者饋線智能體FA；

規(guī)則(5)—(8)與線路擁塞情況下的規(guī)則(3)—(6)相同。

變電站智能體RA

變電站智能體RA監(jiān)測(cè)變電站變壓器原、副側(cè)的電壓及變壓器的輸送功率，其運(yùn)行規(guī)則如下：

(1)當(dāng)接收到請(qǐng)求信號(hào)后，檢查分接頭當(dāng)前的位置和變壓器原、副側(cè)的電壓，然后反饋一個(gè)建議信號(hào)給請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA，說(shuō)明自己所能提供的支持；

(2)如果變電站智能體RA接收到的請(qǐng)求信號(hào)中，既有要求增加變比的又有要求減少變比的，則向所有電壓越限的負(fù)荷智能體LAs發(fā)送拒絕信號(hào)，然后給所有饋線智能體FAs發(fā)送命令，要求重構(gòu)；

(3)若變壓器有載分接頭OLTC的變比已達(dá)到極限值或分接頭動(dòng)作次數(shù)達(dá)到日允許最大值，或變壓器有載分接頭OLTC的輸送功率達(dá)到最大值，則變電站智能體RA發(fā)送拒絕信號(hào)，鎖定變壓器有載分接頭OLTC，然后給所有饋線智能體FAs發(fā)送命令，要求重構(gòu)；

(4)如果變電站智能體RA從負(fù)荷智能體LA收到停止變壓器有載分接頭OLTC調(diào)壓的請(qǐng)求，則停止變壓器有載分接頭OLTC的動(dòng)作。

變電站智能體RA行為流程如圖4所示。圖4中，S_R為變電站變壓器的輸送功率，S_R,max為其最大限值；t是變壓器的變比，t_max、t_min分別為其上限值和下限值；V_prm、V_sec分別為變壓器的原、副側(cè)電壓；n_inc、n_dec分別為負(fù)荷智能體LA請(qǐng)求增加和減少變比的次數(shù)。

如果變電站智能體RA或饋線智能體FA由于智能體本身或通信故障沒(méi)有響應(yīng)，則請(qǐng)求者在2s后重新發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)；若2s內(nèi)沒(méi)有接到響應(yīng)，則重復(fù)發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)3次。若無(wú)響應(yīng)的智能體是饋線智能體FA，則請(qǐng)求者負(fù)荷智能體LA執(zhí)行本地控制；若無(wú)響應(yīng)的智能體是變電站智能體RA，則請(qǐng)求者饋線智能體FA命令負(fù)荷智能體LAs執(zhí)行本地控制。比如，負(fù)荷智能體LA可通過(guò)負(fù)荷卸載解決過(guò)壓或饋線擁塞問(wèn)題。

饋線可轉(zhuǎn)移功率的評(píng)估與選擇

重構(gòu)過(guò)程中，請(qǐng)求者饋線智能體FA必須對(duì)能提供功率轉(zhuǎn)移的饋線或分支進(jìn)行排序，然后選擇最佳方案。由于模糊邏輯的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠處理不精確輸入數(shù)據(jù)，為此，本發(fā)明提出一種基于模糊理論的決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)饋線轉(zhuǎn)移功率的評(píng)估與選擇。該方法使得控制系統(tǒng)具有更好的魯棒性。具體內(nèi)容如下：

決策系統(tǒng)有兩個(gè)輸入變量：可提供的轉(zhuǎn)移功率(PP)及距請(qǐng)求者的距離(PS)，一個(gè)輸出變量：選擇優(yōu)先權(quán)因子(SPI)。PP和PS都以標(biāo)幺值表示，前者的基準(zhǔn)值為請(qǐng)求者饋線智能體FA所需轉(zhuǎn)移的總功率，后者的基準(zhǔn)值為請(qǐng)求者距最遠(yuǎn)饋線的距離。

①輸入輸出變量的模糊空間劃分：

為簡(jiǎn)化規(guī)則描述，輸入變量PP劃分為三個(gè)模糊子集：高(H)、中(M)、低(L)，PS劃分為兩個(gè)模糊子集：遠(yuǎn)(H)、近(L)，輸出變量SPI劃分為6個(gè)模糊子集：很大(VH)、大(H)、中(M)、小(L)、很小(VL)、超小(SL)。PP和SPI隸屬度函數(shù)采用三角形函數(shù)和梯形函數(shù)，PS隸屬度函數(shù)采用梯形函數(shù)，如下圖5(a)、5(b)、5(c)所示。

②模糊控制規(guī)則：

表1模糊控制規(guī)則

③模糊推理：采用Mamdani推理方法。先由控制規(guī)則確定輸入輸出的模糊關(guān)系，然后采用模糊合成運(yùn)算由實(shí)際的模糊輸入推理得到模糊輸出。

④去模糊精確化處理：模糊推理得到控制變量的模糊值后，采取面積重心法去模糊求得控制變量的精確值。

圖6表明本模糊決策系統(tǒng)的靈敏性較強(qiáng)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。