基于多Agent的交直流混合配电网无功优化控制系统及方法与流程

基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统及方法
技术领域
1.本发明涉及配电网并网技术领域，更具体的说是涉及一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统及方法。


背景技术：

2.多代理技术是一种用来处理大规模复杂性问题的技术，主要通过agent间的协调来达到目的。这些agent均独立存在，具有自主的行为意识和感知外界变化的能力。同时，agent能够不断地更新知识，从而进行分析判断，并能相互交流、共同学习，这种交流通常是通过通信模块进行，通过发送、交流信息，做出合理的动作。
3.对于主动配电网而言，多代理技术的启发性和自我意识极好，因而，十分适合大规模分布式电源的规划和控制，但现有的相关研究极少，如何提供一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统及方法来解决交直流混合配电网的无功协调控制问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统及方法，采用多代理系统充分利用多代理系统的并行计算优势，将拓扑结构建模、潮流计算和智能优化算法进行有机地组合与协调，进而高效解决多对象和多目标的优化问题，便于解决主动配电网的无功控制问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统，包括：节点agent、区域agent、配电网agent和无功优化控制模型，所述节点agent和所述区域agent的数量均大于1，所述配电网agent包括交流配电网agent和直流配电网agent；
7.所述节点agent，用于采集并发送节点运行参数，接收所述节点agent的控制策略并与其他节点agent进行通讯协调，通过所述无功优化控制模型控制调节节点元件，所述节点运行参数包括调节前节点运行参数和调节后节点运行参数；
8.所述区域agent，用于接收并发送所述节点运行参数，接收所述配电网agent制定的的无功调节控制策略并制定各个所述节点agent的控制策略，与其他所述区域agent进行通讯协调并发送各个所述节点agent的控制策略；
9.所述配电网agent，用于接收所述节点运行参数并通过所述无功优化控制模型制定各个所述区域agent的无功调节控制策略，并发送至各个所述区域agent。
10.优选的，所述节点agent包括节点数据采集模块、终端数据处理模块和应用控制模块；
11.所述节点数据采集模块，用于采集所述节点运行参数；
12.所述节点数据传输模块，用于将所述节点运行参数传输至所述区域agent，还用于接收所述节点agent的控制策略并传输至所述终端数据处理模块；
13.所述终端数据处理模块，用于接收所述节点agent的控制策略并通过所述无功优
化控制模型获取节点元件的无功调节参数；
14.所述应用控制模块，用于根据所述节点元件的无功调节参数对节点元件进行无功调节。
15.优选的，所述区域agent包括区域数据存储模块、区域数据传输模块和区域数据处理模块；
16.所述区域数据存储模块，用于接收并存储所述节点运行参数；
17.所述区域数据传输模块，用于将所述节点运行参数传输至所述配电网agent，还用于将各个所述节点agent的控制策略传输至各个所述节点agent；
18.所述区域数据处理模块，用于接收所述配电网agent制定的的无功调节控制策略并制定各个所述节点agent的控制策略，与其他所述区域agent进行通讯。
19.优选的，所述配电网agent包括配网信息处理模块、策略预估模块和配网数据传输模块；
20.所述配网数据传输模块，用于接收所述节点运行参数并发送至所述配网信息处理模块，还用于将各个所述区域agent的无功调节控制策略传输至各个所述区域agent；
21.所述配网信息处理模块，用于接收所述节点运行参数并整理转换为所述区域agent所能运用的标准格式，并发送至所述策略预估模块；
22.所述策略预估模块，用于制定各个所述区域agent的无功调节控制策略。
23.优选的，所述节点数据传输模块、所述区域数据传输模块和所述配电网数据传输模块采用联邦系统通讯与广播通讯相结合，以及黑板模型通讯两种通讯方式。
24.一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制方法，基于所述的一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统，包括以下步骤：
25.s1.各个节点agent采集并发送节点运行参数，所述节点运行参数包括调节前的节点运行参数和调节后的节点运行参数，区域agent接收所述节点运行参数并发送至配电网agent；
26.s2.所述配电网agent接收所述节点agent的运行参数，制定各个所述区域agent的无功调节控制策略，并发送至各个所述区域agent；
27.s3.所述区域agent接收所述配电网agent制定的的无功调节控制策略并制定各个所述节点agent的控制策略，与其他所述区域agent进行通讯并发送各个所述节点agent的控制策略；
28.s4.所述节点agent接收所述节点agent的控制策略并与其他节点agent进行通讯，通过无功优化控制模型控制调节节点元件，将调节后的节点运行状态实时反馈至所述区域agent。
29.优选的，s1的具体内容包括：
30.节点数据采集模块采集所述节点运行参数；
31.节点数据传输模块将所述节点运行参数传输至所述区域agent；
32.区域数据存储模块接收并存储所述节点运行参数；
33.区域数据传输模块将所述节点运行参数传输至所述配电网agent。
34.优选的，s2的具体内容包括：
35.配网数据传输模块接收所述节点运行参数并发送至配网信息处理模块，
36.所述配网信息处理模块接收所述节点运行参数并整理转换为所述区域agent所能运用的标准格式，并发送至策略预估模块；
37.所述策略预估模块制定各个所述区域agent的无功调节控制策略；
38.所述配网数据传输模块将各个所述区域agent的无功调节控制策略传输至各个所述区域agent。
39.优选的，s3的具体内容包括：
40.区域数据处理模块接收所述配电网agent制定的的无功调节控制策略并制定各个所述节点agent的控制策略，与其他所述区域agent进行通讯；
41.区域数据传输模块将各个所述节点agent的控制策略传输至各个所述节点agent。
42.优选的，s4的具体内容包括：
43.节点数据传输模块接收所述节点agent的控制策略并传输至终端数据处理模块；
44.所述终端数据处理模块接收所述节点agent的控制策略并通过无功优化控制模型获取节点元件的无功调节参数；
45.应用控制模块根据所述节点元件的无功调节参数对节点元件进行无功调节。
46.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统及方法，将多agent系统分为节点、区域和配网三层，建立考虑电压稳定的以有功损耗最小为目标的电压无功优化控制模型，通过对所在节点无功设备的直接操作以及地区电网之间的相互协调，实现了整个交直流混合配电网的无功协调控制。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
48.图1附图为本发明提供的多agent的系统结构示意图；
49.图2附图为本发明提供的多agent的无功优化控制程序图。
具体实施方式
50.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.本发明实施例公开了一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统，包括：节点agent、区域agent、配电网agent和无功优化控制模型，节点agent和区域agent的数量均大于1，配电网agent包括交流配电网agent和直流配电网agent；
52.节点agent，用于采集并发送节点运行参数，接收节点agent的控制策略并与其他节点agent进行通讯协调，通过无功优化控制模型控制调节节点元件，节点运行参数包括调节前节点运行参数和调节后节点运行参数；
53.区域agent，用于接收并发送所述节点运行参数，接收配电网agent制定的的无功调节控制策略并制定各个节点agent的控制策略，与其他区域agent进行通讯协调并发送各个节点agent的控制策略；
54.配电网agent，用于接收节点运行参数并通过无功优化控制模型制定各个区域agent的无功调节控制策略，并发送至各个区域agent。
55.交流配电网和直流配电网之间的协调是通过内部拓扑结构实现。
56.在典型的交直流混合配电网中，交流区域与直流区域实现互联，各个配电网区域一方面协作运行，另一方面又有很强的自主性。这样的特点很适合采用多agent方法进行调度，利用多agent方法既可以充分利用各个配电网区域的自主运行能力，简化调度系统的部署难度；又可以有效地保护每个区域内部运行数据的安全性和隐私性，避免了无功调度过程中大量数据的报送和传输,从而满足交直流混合配电网整体运行约束的条件下，获得最优潮流和最优无功调度方案。
57.在本实施例中，一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统还包括初始化子系统，用于将各个agent所必须的约束条件和基本准则分配到各个agent。
58.为了进一步实施上述技术方案，节点agent包括节点数据采集模块、终端数据处理模块和应用控制模块；
59.节点数据采集模块，用于采集节点运行参数；
60.节点数据传输模块，用于将节点运行参数传输至区域agent，还用于接收节点agent的控制策略并传输至终端数据处理模块；
61.终端数据处理模块，用于接收节点agent的控制策略并通过无功优化控制模型获取节点元件的无功调节参数；
62.应用控制模块，用于根据节点元件的无功调节参数对节点元件进行无功调节。
63.为了进一步实施上述技术方案，区域agent包括区域数据存储模块、区域数据传输模块和区域数据处理模块；
64.区域数据存储模块，用于接收并存储节点运行参数；
65.区域数据传输模块，用于将节点运行参数传输至配电网agent，还用于将各个节点agent的控制策略传输至各个节点agent；
66.区域数据处理模块，用于接收配电网agent制定的的无功调节控制策略并制定各个所述节点agent的控制策略，与其他所述区域agent进行通讯协调。
67.为了进一步实施上述技术方案，配电网agent包括配网信息处理模块、策略预估模块和配网数据传输模块；
68.配网数据传输模块，用于接收节点运行参数并发送至配网信息处理模块，还用于将各个区域agent的无功调节控制策略传输至各个区域agent；
69.配网信息处理模块，用于接收节点运行参数并整理转换为区域agent所能运用的标准格式，并发送至策略预估模块；
70.策略预估模块，用于制定各个区域agent的无功调节控制策略。
71.为了进一步实施上述技术方案，节点数据传输模块、区域数据传输模块和配电网数据传输模块采用联邦系统通讯与广播通讯相结合，以及黑板模型通讯两种通讯方式。
72.在本实施例中，通过采用联邦系统通讯与广播通讯相结合，以及黑板系统两种通
信方式，从而满足各个agent获得足够的数据以保证自身agent的控制和与其他agent的协同控制。
73.一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制方法，基于一种基于多agent的交直流混合配电网无功优化控制系统，包括以下步骤：
74.s1.各个节点agent采集并发送节点运行参数，节点运行参数包括调节前的节点运行参数和调节后的节点运行参数，区域agent接收节点运行参数并发送至配电网agent；
75.s2.配电网agent接收节点agent的运行参数，制定各个区域agent的无功调节控制策略，并发送至各个区域agent；
76.s3.区域agent接收配电网agent制定的的无功调节控制策略并制定各个节点agent的控制策略，与其他区域agent进行通讯并发送各个节点agent的控制策略；
77.s4.节点agent接收节点agent的控制策略并与其他节点agent进行通讯，通过无功优化控制模型控制调节节点元件，将调节后的节点运行状态实时反馈至区域agent。
78.在本实施例中，在s1前进行初始化操作，定义各个代理的基本行为准则。
79.在实际应用中，在元件agent中定义，当所采集电压超出设定值但小于3％时，可由元件agent进行自行调节使电压恢复稳定；当电压超出设定值且大于3％时，由元件agent向区域agent传输本节点运行参数，由区域agent统一进行总体调度处理。
80.在本实施例中，节点agent为节点上各种无功元件提供独立控制，包括发电机、调相机、电容器、svcd和statcom等。
81.为了进一步实施上述技术方案，s1的具体内容包括：
82.节点数据采集模块采集节点运行参数；
83.节点数据传输模块将节点运行参数传输至区域agent；
84.区域数据存储模块接收并存储节点运行参数；
85.区域数据传输模块将节点运行参数传输至配电网agent。
86.为了进一步实施上述技术方案，s2的具体内容包括：
87.配网数据传输模块接收节点运行参数并发送至配网信息处理模块，
88.配网信息处理模块接收节点运行参数并整理转换为区域agent所能运用的标准格式，并发送至策略预估模块；
89.策略预估模块制定各个区域agent的无功调节控制策略；
90.配网数据传输模块将各个区域agent的无功调节控制策略传输至各个区域agent。
91.为了进一步实施上述技术方案，s3的具体内容包括：
92.区域数据处理模块接收配电网agent制定的的无功调节控制策略并制定各个节点agent的控制策略，与其他区域agent进行通讯；
93.区域数据传输模块将各个节点agent的控制策略传输至各个节点agent。
94.为了进一步实施上述技术方案，s4的具体内容包括：
95.节点数据传输模块接收节点agent的控制策略并传输至终端数据处理模块；
96.终端数据处理模块接收节点agent的控制策略并通过无功优化控制模型获取节点元件的无功调节参数；
97.应用控制模块根据节点元件的无功调节参数对节点元件进行无功调节。
98.在本实施例中，在交直流混合配电网有功潮流调度已确定的前提下，以负荷点的
电压为状态变量，以无功电源的无功出力为控制变量，建立考虑监测点电压质量以配电网有功功率损耗最小为目标的无功优化控制模型，具体容包括：
[0099][0100]
p
gimin
≤p
gi
≤p
gimax
,i＝1,...,m
[0101]qgimin
≤q
gi
≤q
gimax
,i＝1,...,m
[0102]vjmin
≤vj≤v
jmax
,j＝1,...,n
[0103][0104][0105]
式中，p、q、v分别是出力装置的有功出力、无功出力和电压监测点的电压构成的矢量；p
gi
、q
gi
分别是第i台出力装置发出的有功功率和无功功率；vj、vn、ri分别是监测点的电压、监测点的额定电压、第i个出力装置到负荷端的等值电阻；m、n、λ分别是有功与无功出力装置的台数、电压监测点的个数和惩罚系数；p
l
、q
l
分别是负荷与传输线路损耗的有功功率和无功功率；
[0106]
在优化求解过程中，监测点j的电压vj计算：
[0107][0108]
式中：v
jn
、q
jn
、qj分别是第j个监测点的额定电压、额定电压下所需要的无功功率、实际的无功功率，参数n根据负荷的类型确定。
[0109]
交直流混合配电网无功优化是具有多极值点的混合小数整数型的非线性优化问题,通常以有功功率损耗最小、电压波动最小、无功功率负荷分配最经济为目标函数,传统的解决方法有等微增率准则法、动态规划法、线性规划法等。但这些传统方法存在对优化函数解析性要求高、维数灾难、易陷入局部极值解等缺点。
[0110]
在本实施例中，本发明采用一种改进的粒子群算法，它用均匀设计法产生pso算法的初始值，使初始值比较均匀地分布在解空间，使某个或某些粒子最大可能地落在全局最优解位置或附近；在进化过程中，对惰性粒子以概率为1进行变异,保证粒子的多样性，pso算法能以更大的概率找到全局最优解。
[0111]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0112]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。