基于多代理的变电站保护测控一体化技术 技术领域：
本发明涉及基于多代理(Agent)的变电站保护测控一体化技术，属电力系统保护与监控技术领域。背景技术：
随着电力系统的发展，保护和测控基本上实现了微机化和自动化，同时也出现了一些问题：
(1)有相当一部分硬件设备和功能是重复的，但这些重复的设备和功能却不能互
为备用，造成了资源的浪费。如线路保护需要线路电流，母线保护和计量装
置也需要线路电流，它们对线路电流采集的软、硬件是重复的，由于这些装
置是相互独立的，使得有重复但不能互相备用。
(2)高压、超高压变电站保护与保护、保护与自动装置之间的配合相当复杂，而
且存在后备保护整定时间过长的问题；在某些情况下固定的定值无法适应系
统的动态变化，自适应保护能依据电网运行状态对保护进行调整，但其所需
要大量信息很难获得(参考文献1)。
(3)现有微机保护在算法上严重受传统模拟保护思路束缚，计算机及网络的智能
作用没有得到充分应用；在配置上还是过分着重于孤立的“元件保护”功能
本身，严重缺乏“元件保护”之间的交流和协调；在数据共享及分析方面考
虑较少(参考文献8)。
(4)保护和自动装置来自不同厂家，使用不同的软、硬件平台，它们之间的软、
硬件不通用且交换数据困难，这不仅降低了在实际使用中的灵活性，而且不
便于新产品的开发。
(5)虽然现在出现了一些所谓的保护测控一体化装置，如南瑞地DSA变电站保
护测控一体化系统，但只是在局部实现了保护测控一体化，如对于变压器通
过一个装置实现对其保护、测量和控制，而各个一体化单元之间是相对独立
的。参考文献：[1]陈艳霞，尹项根，张哲，等。基于多Agent技术的断电保护系统，电力系统自动 化。2002；26(12)：48-53[2]Wooldridge M J，Jennings N R.Intelligent Agents：Theory and Practice.Knowledge Engineering Review，1995，10(2)：115-152[3]Talukar S，Ramesh V C，Quadrel R，et al.Multi-agent Organizations for Real-time Operations.Proceedings of the IEEE，1992，80(5)：765-778[4]杨旭升，盛万兴，工孙安。多Agent电网运行决策支持系统结构研究。电力系统自 动化。2002；26(18)：45-49[5]Dimitris N C，Agent Technology Handbook.New York：McGraw-Hill，1998[6]张云勇。移动Agent及其应用。清华大学出版社(北京)。2002[7] 姚莉，张维明。智能协作信息技术。电子工业出版社(北京)。2002[8] 葛耀中。新型继电保护与故障测距原理与技术。西安交通大学出版社，1996[9] S.K Wong，A.Kalam.An Agent Approach Designing Protection Systems.Conference on
Development in Power System Protection，1997，IEE Conference Publication No.434，
pp373-376[10]D V Coury，J S Thorp，K M Hopkinson，et al.Improving the Protection of EHV Teed
Feeds Using Local Agents.Conference on Development in Power System Protection，2001，
IEE Conference Publication No.479，pp527-530[11]R.Khosla，T.Dillon.Intelligent Hybrid Multi-agent Architecture for Engineering Complex
Systems.Conference on Power System Technology Proceedings，1997，pp2449-2454[12]A.Martin Wildberger.Autonomous Adaptive Agent for Distributed Control of the Electric
Power Grid in a Competitive Electric Power Industry.Conference on Power System
Technology Proceedings，1997，pp2-11发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术之不足，利用作为分布式人工智能的一个分支的多Agent(Multi-agent System-MAS)系统(参考文献2、3、4、9、10、11、12)，建立这样一个平台，即在这个平台上有统一的数据采集系统为所有的保护、测量和控制等单元提供数据，保护、测量和控制等单元不再拥有独立的采集单元，它们所需要的数据由数据采集系统统一提供；保护和控制单元都具有较高的智能，通过保护与保护、保护与控制单元之间相互协作、合作、交流缩短后备保护甚至是主保护的动作时间，从而打破以往“元件保护”的思想，建立“保护系统”和“控制系统”。实现对硬件充分利用、实现真正的数据共享、整体安全可靠的变电站保护测控一体化系统，从硬件和软件上既简化保护测控系统配置，又提升其保护测控的整体品质。
本发明由多Agent数据采集系统、多Agent保护系统、多Agent控制系统、多Agent测量系统和多Agent管理系统组成，整个变电站的保护测控一体化系统硬件由多台微机及局域网系统构成，软件根据实际需要用JAVA语言在IMB公司的Aglet Agent平台上以模块化的方式实现。本发明在基于网络的统一的多Agent平台上运行。其中：多Agent保护系统、多Agent测量系统和多Agent控制系统与现有的测控单元相比自身没有数据采集部分，而是通过接收数据采集系统发布的数据进行运算和处理；多Agent数据采集系统采用了两重或多重的冗余设计；多Agent保护系统的保护用软件实现，各“元件保护”与其它保护和装置之间交换信息不再是通过硬件连线实现，而是在Agent平台上通过通讯机制实现；多Agent测量系统与多Agent控制系统通过各个Agent的智能与之间的交互实现高精度、高可靠度的测量与控制；多Agent管理系统是人与多Agent的变电站保护测控一体化系统交互的接口，完成对整个系统的管理与维护。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)利用MAS建立整个变电站的数据采集系统，为保护和测控提供统一的数据；
(2)建立基于整个变电站的多Agent保护系统，它打破了以往孤立的“元件保护”的概念，改变现有微机保护仍然局限在电力系统模拟保护束缚的状况。可以充分利用先进的分布式人工智能综合设计保护配置及其算法，由此探寻利用Agent的智能利用先进的分布式人工智能综合设计保护配置及其算法，由此探寻利用Agent的智能对变压器、母线、线路、断路器等进行保护的新思路；
(3)由于Agent的智能和信息量的大大增加，可以提高保护和自动装置的可靠度和智能程度；
(4)提出硬件充分利用、实现真正的数据共享、整体安全可靠的变电站保护测控一体化系统，从硬件和软件上简化保护测控系统配置，提高保护测控整体品质。附图说明：
图1为基于多Agent的变电站保护测控一体化系统模块结构示意图。
图2为基于多Agent的变电站保护测控一体化系统硬件结构示意图。具体实施方式：
整个变电站的保护测控一体化系统硬件由多台微机及局域网系统构成，软件根据实际需要用JAVA语言在IMB公司的Aglet Agent平台上以模块化的方式实现。
(1).多Agent数据采集系统。使用模拟量和数字量(开关量)采集硬件利用GPS对所有模拟量信号、开关量信号进行同步采样，采样率选用2-10KHz，这样的采样率一般的硬件都可以满足，而且对采用先进的保护算法也有利。采集硬件与软件采用统一的接口，使得只要采集硬件和相应的Agent满足一定的技术规范就可应用于数据采集系统，做到采集与硬件无关。通过采集Agent的智能与采集Agent之间的相互协作与交流完成对采样数据的抗干扰纠错。采集的数据交给数据保存Agent，它负责在内存中保存一定时间(几个到几十个周波)的数据并完成数据的快速读写。数据发布Agent以广播的方式向发布数据，供保护、测量和控制系统使用。发布数据以不压缩的方式发布。设变电站需100个模拟通道，每个通道16bit采样，采样率5kHz，不压缩地广播这些数据速率为100×16×5/8＝1000kByte/s＝1M Byte/s＝8MBit/s(没有包含通讯协议的嵌套字等)，现在的以太网可以达到百兆到千兆Bit/s的速度，这样的发布数据速度对于网络的压力是较小的，因此可以以不压缩的方式发布。如果通道很多，为了避免网络阻塞，可以采用压缩的方式发布数据。由于整个基于多Agent的变电站保护测控一体化系统在局域网上实现，所以网络是整个基于多Agent的变电站保护测控一体化系统的硬件核心。因此网络的每个环节都是双重或多重的，保证系统中一处或多处故障仍能向其它Agent系统提供正确的数据。
(2).多Agent保护系统。保护已经不再是硬件，而是由多个Agent组成的软件。所有保护在一个统一的Agent平台上运行，“元件保护”与其它保护和装置之间交换信息不再是通过硬件连线实现，而是在Agent平台上通过通讯机制实现。多Agent保护系统的实现方法可以借鉴现在的微机保护“元件保护”的思想，通过多Agent对其保护算法加以实现，构建相对独立的“元件保护”，保护之间通过通讯可以达到比现有微机保护更好的效果。此外Agent的自治性、反应性、主动性以及Agent之间的合作、协作、协调等传统微机保护所不具备的特性，使得多Agent保护系统可以打破以往孤立的“元件保护”的概念，建立一个有机的、整体的变电站保护系统，从而可以探寻利用Agent的智能对变压器、母线、线路、断路器等进行保护的新思路，达到在整体上提高保护的动作速度(特别是后备保护)和提高可靠性的目的。多Agent保护系统以分布的方式实现(参见图2)，这样一方面可以保证保护的可靠性，即使有一个或多个硬件发生故障，也不至于使保护系统不能工作；另一方面可以合理分配计算机的负荷和充分利用各计算机的处理能力。
(3).Agent测量系统。与现有的测量单元不同，它自身没有数据部分，而是通过接收数据采集系统发布的数据进行运算进行测量的。由于被测量有相当的冗余以及Agent的智能和交互能力，多Agent测量系统使用状态估计等测量手段提高测量的精度和可靠度。
(4).多Agent控制系统。利用Agent的智能和信息量的大大增加，提高保护和自动装置的可靠度和智能程度。
(5)多Agent管理系统。构建友好和完善的管理Agent系统，通过管理Agent可以方便地对保护、测控Agent进行添加、删除、修改其参数等操作以及完成与调度、集控中心的数据交换。