诌议智能化电力系统监控网络设计

唐勇 傅浩

摘要:本文主要是笔者对近几年的工作进行简要的分析，并翻阅相关资料整理出本文章，简要的阐述一下智能化电力系统监控网络的结构设计方法，包括系统的总体结构，多主体系统等。

关键词:电力系统;结构；组织方法；控制与评价

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

0引言

由于近几年电力行业发展十分迅猛，电力自动化技术也日益成熟，其中电力系统监控网络可实现视频、音频和数据等信息的综合采集和远传,监控网络也可与变电站自动化系统进行有机结合,为电力系统的安全经济运行提供监控手段。传统电力系统监控网络的组网模式一般采用浏览器、服务器模式和专用监控软件,这种结构的灵活性和可扩展性差,各监控结点间相关性不强,随着结点数的增加,会大大增加控制中心服务器的负担,当用户点、监控点个数达到一定数量时,会导致视频图像质量严重下降,系统与上层系统的接口也较难实现。另外,由于各变电站前端的信道通信条件和服务要求不同,如果采用统一通信方式,会造成网络资源的浪费。同时,监控网络中往往有很多路视频数据流在同时传送,会消耗很大的带宽资源,造成信息通信的障碍。

1系统总体结构

1.1 电力系统监控网络的智能化结构系统由变电站前端、控制中心和监控用户端三个主要部分组成。变电站前端将采集到的监控对象的实时图象数据传输到控制中心,控制中心根据传输网络资源的情况对图象数据和控制信息进行管理和控制,处理用户服务质量请求。监控用户端采用浏览器方式监视和控制变电站前端的各个图像。智能主体通过传感器感知环境,再通过控制器理解,并借助执行器作用于该环境的任何事物,具有目标性、自主性、交互性、社会性、协作性、自适应性和分布性的特性。本系统结构中有四种智能主体,分别是控制服务组、用户服务组、远程监控组和网络服务组。

1.2 控制服务组主要负责处理用户QoS和加入退出等请求,监控传输网络资源的情况、网络流量和管理用户信息、建立用户信息数据库等。当变电站前端向用户端发送视频数据流时,就向控制服务组查询该用户的信息,根据QoS请求调用合适的资源进行传输。当用户发出更改优先级的请求时,控制服务组根据网络的带宽情况判断是否能满足用户的请求,如果能满足则向用户服务组发送信息,通知请求被接受,并向变电站前端的网络服务组发送控制信息,让监控点发送视频和音频数据;如果网络带宽资源受到限制,则通过与用户协商的方式,通知要求不能满足。

1.3 远程监控组负责根据控制服务组中存储的用户信息来进行数据传输的控制,是为了控制视频数据流的传输和各种监控设备而设立的。远程监控组在各个变电站前端的设备上运行,并同网络服务组和控制服务组进行交互工作,接收从用户发送来的经过服务器优化的各种命令[1]。远程监控组根据用户的合理要求来传送视频数据流,并监视各个变电站前端的异常情况。用户通过用户服务组向服务器发出登录等信

息,用户服务组向服务器查询用户权限,合法用户能查看变电站前端的视频图像。系统设立不同的用户优先级,用户可以向控制服务组提出更新优先级的请求,并附上需要的视频服务质量的用户QoS参数。网络服务组负责与用户服务组和远程监控组进行交互运作,根据各个变电站前端的远程监控组要求进行视频数据的传输。用户和各个变电站前端之间的视频数据的传输,一般采用组播方式通信,以提高资源利用率[2]。

2多主体系统及行为组织方法

2.1 查询和操作语言是一种用于交换信息、知识的语言和协议,为表达消息和处理消息提供了标准格式,也是面向智能主体应用的最为广泛的主体通信语言。查询和操作语言包含了一系列可扩充的行为原语,定义了智能主体对知识和目标的各种操作,可非常方便地建立智能主体互操作的高层模型。采用查询和操作语言设计的本系统智能主体的功能模型[3]。

2.2 智能主体内部的状态监测与分析器对该智能主体的资源、设备或过程等监控对象进行实时监测和分析,并将分析结果提供给融合、协调与控制器。融合、协调与控制器模块是整个智能主体的核心部分,其所有自主性决策均由此模块产生,其内部的推理机会对获取信息进行融合推理。同时,模块内部具有自学习功能的智能网络,可通过学习增加知识库内的知识,充分体现智能主体的主动性和自适应性。系统监控任务是并行执行的,当智能主体工作任务与其他智能主体行为发生冲突时,通过融合、协调与控制器可进行有效的控制和协调。本系统模型结构中含有多个智能主体,并且协同完成目标,称为多智能主体系统。系统中这些主体在物理上或逻辑上是分散的,其行为是自治的,它们为了共同完成某个任务或达到某些目标而连接起来,通过交互与合作实现复杂问题的求解,具有运行速度快、可靠性高和反应速度快等优点。因此,必须找出一种使各个智能主体能够协同工作的方法,这种方法是建立在多个智能主体系统资源共享和各智能主体自主性之上的。多智能主体间的通讯应包括通信范式、通信协议和通信语言三方面的内容:通信范式由共享全局内存、消息传递及二者的结合;通信协议包含网络传输协议、高层交互型框和对所交换的通信原语的约束三种含义;通信语言则有形式简单、易于理解、语法可开展、方便与其他系统集成,内容具有层次性、语义规范、能保证智能主体间通信的可靠性和安全性的要求。系统中每个智能主体工作组都建立了与其自身功能管理器相对应的消息行为映射表,为此,本系统采用基于消息的智能主体行为组织法。

3电力系统的控制和评价

QoS自适应控制的目的就是动态调整控制参数,使系统服务质量满足用户预定的需求,并且适应不可预测的扰动,适时自动调整。在较复杂情况下,多个应用有各自不同的需求,同时竞争共享资源。这里的QoS期望质量输出是用户需求的向量组,向量的每个元素对应于一个应用的用户需求。同理,系统输入和系统输出也是向量组形式,这时的自适应控制要求在各个应用之间动态地调整资源分配,尽可能满足应用需求,以达到资源利用率的最优化。

4结语

基于智能主体的分布式应用系统在电力系统中的应用还处于起步阶段,电力系统应用主要集中在多智能主体系统,例如基于多智能主体的远程监控、故障诊断、继电保护等系统。本研究提出的电力系统监控网络智能化结构设计中有多个分布式的智能主体,以智能主体技术为核心构建分布式的系统体系结构,将传统监控系统的功能划入不同的智能主体工作组,应用基于消息的行为组织方法,通过各智能主体之间基于消息机制的通信与协作,实现了有限带宽条件下的视频数据传输。

参考文献:

[1]王刚军,郭志忠(Wang Gangjun,Guo Zhizhong).配电管理多代理模型及应用(A multi-agent model andits application in the distribution management sys-tem)[J].电力系统自动化(Automation of ElectricPower Systems),2006,30(22):57-60,65. [2]Liu Hongbin, Yuan Bin, Dai Hongwei,et al.Frame-work design of a general - purpose power marketsimulator based on multi- agent technology[C]∥IEEE Power Engineering Society Transmission andDistribution Conference,Vancouver,Canada: 2001.

[3]Prouskas Konstantinos-Vassileios , Pitt Jeremy V. Areal-time architecture for time-aware agents[J].IEEE Trans on Systems, Man, and Cybernetics ,2004,34(3):1553-1568.