專利名稱：一種基于多代理的數(shù)字化變電站功能的管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，特別涉及多代理(Multi—Agent)技術(shù)、IEC 61850 變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，以及數(shù)字化變電站技術(shù)，提供一種基于多代理的數(shù)字化變電 站功能的管理方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字化變電站及其相關(guān)技術(shù)是近幾年電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題，是計(jì)算機(jī)技術(shù) 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及電力系統(tǒng)需求發(fā)展的結(jié)果。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)、多功能IED (智能電子設(shè) 備)和通信網(wǎng)絡(luò)是其重點(diǎn)的研究內(nèi)容。
IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)是國際電工委員會TC57工作組在總結(jié)以往通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)
來自不同廠家的設(shè)備之間無縫通信而制定的。其核心內(nèi)容包括以功能為基礎(chǔ)的模型和通 信，以及配置管理。其中，模型是面向?qū)ο蟮?；通信是抽象的、不依賴具體網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的； 配置則采用SCL (變電站配置語言)進(jìn)行管理。
代理(Agent)和多代理(Multi — agent)技術(shù)是分布式人工智能的一個分支，普遍 接受的代理的定義是"代表用戶或其他程序以一定程度的獨(dú)立或自主性完成一組操作的 軟件實(shí)體，同時在完成過程中，獲得用戶目標(biāo)或愿望的知識及表示"，近些年這種技術(shù)在 電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越多的被討論和實(shí)踐，被認(rèn)為是解決電力系統(tǒng)復(fù)雜問題的有效手 段。
目前，對于基于IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的測控保護(hù)一體化IED和數(shù)字化變電站的研究和應(yīng)用， 主要是在原有設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的通信協(xié)議和模型映射方面 的改造和實(shí)踐，系統(tǒng)功能的組織和管理仍按原有方式進(jìn)行，不能有效的組織和利用不同層 次的功能，如從邏輯節(jié)點(diǎn)到IED，難以發(fā)揮功能自由分配、協(xié)調(diào)運(yùn)作的優(yōu)勢。而對于代理/ 多代理技術(shù)，則多見于配電系統(tǒng)自動化和自變電站層以上的電力系統(tǒng)的高級功能的應(yīng)用方 面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要針對實(shí)時嵌入式系統(tǒng)平臺，將IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)、多代理技術(shù)和數(shù)字化變電 站功能結(jié)合起來，提供一種以變電站相對獨(dú)立功能為代理的最小單位的方法，解決IEC61850標(biāo)準(zhǔn)分散功能(邏輯節(jié)點(diǎn))的統(tǒng)一管理問題，建立通用的通信和信息平臺。
其基本思想是選取適宜粒度的數(shù)字化變電站功能創(chuàng)建代理。作為功能最小單位的邏輯 節(jié)點(diǎn)，其粒度太細(xì)，所代表的功能往往不足以構(gòu)成自治的代理；經(jīng)常被用作代理的IED， 顯然粒度太粗。因此，以IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)第五部分"功能通信要求和裝置模型"為基礎(chǔ)， 對數(shù)字化變電站的功能加以規(guī)范，將功能按不同類別劃分，給出應(yīng)包含的邏輯節(jié)點(diǎn)，對每 種功能，建立相應(yīng)的代理，代理的構(gòu)成如圖l所示，由此構(gòu)建的多代理系統(tǒng)，協(xié)同合作， 完成數(shù)字化變電站的全部功能。
按照不同的功能，代理分為五類管理、配置和維護(hù)、運(yùn)行和控制、本地自動化、分 布式自動化，這里不再詳述。其中典型的是后三種，我們將其細(xì)分為如下代理數(shù)據(jù)監(jiān)測 代理、遙控代理、故障記錄代理、主保護(hù)代理、同期控制代理、無功控制代理、負(fù)荷控制 代理等。
多代理是軟件實(shí)體，是以多功能IED為載體的，即多功能IED為多代理系統(tǒng)提供了存 在和運(yùn)作的環(huán)境。 一個數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)可包含多個多功能IED，每個IED中可以 包含多個代理，各代理包含完成功能所需的邏輯節(jié)點(diǎn)。每個代理可自治運(yùn)作完成本地的自 動化功能，代理間相互作用，完成自動化系統(tǒng)的分布式功能。圖2描述了基于多代理的數(shù) 字化變電站功能配置示例。
不同IED內(nèi)的代理間通過IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的協(xié)議通信，通常是采用G00SE (通用 面向?qū)ο笞冸娬臼录?，而同一 IED內(nèi)的代理間則可通過內(nèi)部消息機(jī)制通信，這樣既快速 又節(jié)省資源。本發(fā)明的一種基于多代理的數(shù)字化變電站功能的管理方法具有以下特點(diǎn)-
① .這種方法是以IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)(變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng))為基礎(chǔ)的，適用于其通
信體系的任一層次，以實(shí)時嵌入式系統(tǒng)為實(shí)施平臺；
② .以IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)第五部分為基礎(chǔ)，對數(shù)字化變電站的功能加以規(guī)范，構(gòu)建信息
和通信模型庫；
③ .為每種功能建立相應(yīng)的代理，代理是智能的具有自治性、反應(yīng)性、社會能力和
能動性；
.邏輯節(jié)點(diǎn)按需求靈活分配于不同的代理中，代理之間通過IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 協(xié)議通信；
⑤.采用SCL (變電站配置語言)，并使用統(tǒng)一的工具對代理進(jìn)行配置和管理； 由各種代理組成的多代理是軟件系統(tǒng)，靈活分布于數(shù)字化變電站的各多功能IED (智 能電子設(shè)備)中，代理之間相互合作，共同完成系統(tǒng)功能。
因此本發(fā)明提出了一種基于多代理的數(shù)字化變電站功能管理方法，其特征在于包括如下步驟
(1) 采用統(tǒng)一的工程化工具按不同智會巨電子設(shè)備IED的功能需求，選擇或創(chuàng)建代
理，并配置代理間的聯(lián)系，生成與此相關(guān)的變電站配置語言SCL描述的功能配置 文件，同時生成各智能電子設(shè)備IED的IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)配置文件；
(2) 通過工程化工具將上述文件分別裝到各智能電子設(shè)備IED中，智能電子設(shè) 備IED解析所述功能配置文件和所述標(biāo)準(zhǔn)配置文件，動態(tài)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)模型庫和功能庫， 建立各功能的代理；
(3) 智能電子設(shè)備IED中的所述各個代理根據(jù)各自功能庫的信息和各個代理的輸 入自治運(yùn)行，自主采取行動，代理間通過IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的協(xié)議進(jìn)行通信，完成 本地功能和分布式功能。
這種方法是普遍適用的，釆用多代理的方式，不僅能有效管理功能，還能提高軟件的 可復(fù)用性，降低IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的復(fù)雜度，降低數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)集成的難度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，從變電站自動化系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施到維護(hù)全過程采用一致的 概念和手段；以IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，適用于其通信體系的任一層次；并且適用于電力 系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)，從而能夠建立整個系統(tǒng)的統(tǒng)一的信息和通信平臺。


圖1描述了通用代理的構(gòu)成示意圖，其中G00SE為通用面向?qū)ο笞冸娬臼录?，SV為 采樣值傳輸，ACSI抽象為通信服務(wù)接口；
圖2描述了依據(jù)本發(fā)明的基于多代理的數(shù)字化變電站功能配置示例示意圖，其中IED 為智能電子設(shè)備；
圖3描述了依據(jù)本發(fā)明的使用工程化工具進(jìn)行功能管理的流程圖，其中IED為智能電 子設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
首先，根據(jù)數(shù)字化變電站功能需求，選擇實(shí)時嵌入式系統(tǒng)平臺，確定各IED分布和多 代理分布，使用統(tǒng)一的工程化工具，進(jìn)行預(yù)配置，如圖3所示
①.根據(jù)功能，選擇或創(chuàng)建代理類型。若已有該類型代理，則直接選擇；如果沒有， 則創(chuàng)建一個新的代理，這種情況下，配置文件能夠包含該類型和相關(guān)邏輯節(jié)點(diǎn)等 信息，但是對于將創(chuàng)建代理的IED來說，還需加入新的代碼以提供對新類型的支 持；② .為代理關(guān)聯(lián)邏輯節(jié)點(diǎn)實(shí)例，配置代理間的聯(lián)系等其他屬性；
③ .生成IED的SCL描述的功能配置文件和標(biāo)準(zhǔn)配置文件。 其次，搭建網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，下裝配置文件到IED，檢驗(yàn)配置情況
① .通過工程化工具將上述文件下裝到IED， IED解析功能配置文件和標(biāo)準(zhǔn)配置文件，
動態(tài)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)模型庫和功能庫，建立各功能的代理；
② .在解析過程中，進(jìn)行各代理功能項(xiàng)的匹配情況檢測，采取相應(yīng)措施。必要時，對
于支持IEC 61850 Client/Server模式的IED，可通過工程化工具提供的協(xié)議和
模型測試軟件，連接并檢測。 最后，聯(lián)調(diào)測試。對于本地功能，為IED加輸入，以檢測功能執(zhí)行情況；對于分布式
功能，還需聯(lián)網(wǎng)檢測代理的自主運(yùn)行情況和代理間的協(xié)調(diào)配合情況。期間，采用協(xié)議分析
工具對通信情況加以監(jiān)測、記錄。
此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在
不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅是例
證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1、一種基于多代理的數(shù)字化變電站功能管理方法，其特征在于包括如下步驟(1)采用統(tǒng)一的工程化工具按不同智能電子設(shè)備IED的功能需求，選擇或創(chuàng)建代理，并配置代理間的聯(lián)系，生成與此相關(guān)的變電站配置語言SCL描述的功能配置文件，同時生成各智能電子設(shè)備IED的IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)配置文件；(2)通過工程化工具將上述文件分別裝到各智能電子設(shè)備IED中，智能電子設(shè)備IED解析所述功能配置文件和所述標(biāo)準(zhǔn)配置文件，動態(tài)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)模型庫和功能庫，建立各功能的代理；(3)智能電子設(shè)備IED中的所述各個代理根據(jù)各自功能庫的信息和各個代理的輸入自治運(yùn)行，自主采取行動，代理間通過IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的協(xié)議進(jìn)行通信，完成本地功能和分布式功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于多代理的數(shù)字化變電站功能的管理方法，將多代理技術(shù)、IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字化變電站功能有機(jī)結(jié)合起來，其基本思想是對數(shù)字化變電站的功能加以規(guī)范，采用多代理技術(shù)對獨(dú)立的功能進(jìn)行管理，該功能所涉及的邏輯節(jié)點(diǎn)按不同變電站的具體需求分配到不同的代理中去；代理內(nèi)部自治，代理之間通過IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的協(xié)議通信；采用SCL(變電站配置語言)對代理進(jìn)行配置和管理。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是從變電站自動化系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)施到維護(hù)全過程采用一致的概念和手段，解決了IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)分散功能的統(tǒng)一管理問題，并且適用于電力系統(tǒng)的其他環(huán)節(jié)，從而能夠建立整個系統(tǒng)的統(tǒng)一的信息和通信平臺。
文檔編號H02J13/00GK101447695SQ20081022702
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者博 萬, 鵬 張, 王化鵬, 王慶平, 瑞 蘇, 劍 覃 申請人:中國電力科學(xué)研究院