CC BY
80
Оригинальная статья / Original article УДК 621.316
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-6-183-195
ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ МУЛЬТИАГЕНТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ
© А.Г. Фишов1, Н.А. Карджаубаев2
Новосибирский государственный технический университет, 630073, Российская Федерация, г. Новосибирск, пр-т К. Маркса, 20.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Развитие распределенной малой генерации, включаемой в сети низкого и среднего напряжения, ставит задачу эффективного регулирования напряжения вне контура оперативного управления с помощью децентрализованного автоматического управления. Средствами решения такой задачи является мультиагентное регулирование. При этом каждый интеллектуальный регулятор, входящий в мультиагентную систему, может быть носителем интересов (агент) субъектов общего процесса энергоснабжения (сетевая компания, малая генерация, потребитель), а режим напряжения определяться как компромисс их интересов. МЕТОДЫ. Предлагаемый метод решения указанной задачи основан на единых базовых правилах принятия решений и осуществления действий агентами с учетом режима контролируемого района и согласования действий с соседними агентами. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. В работе представлена постановка задачи мультиагентного компромиссного регулирования напряжения в активных (в общем случае) и многосвязных электрических сетях. Рассматривается одноуровневая система мультиагентного регулирования с интеллектуальными агентами, обладающими как собственной зоной (прилегающим районом электрической сети) принятия решений, так и образующими расширенную зону согласованных действий. Для контроля режима прилегающего района агент использует исключительно локальные режимные параметры. Обмен данными между агентами производится по каналам прямых электрических связей между узлами сети. Предлагается структура мультиагентного регулятора напряжения и обосновывается необходимость интеллектуального (экспертного) блока в его составе. ВЫВОДЫ. Доказана возможность компромиссного регулирования напряжения в электрических сетях с распределенными средствами компенсации реактивной мощности посредством децентрализованной мультиагентной системы с координацией действий агентов в соседних зонах.
Ключевые слова: малая генерация, электрические сети, регулирование напряжения, мультиагентная система, компромисс интересов.
Информация о статье. Дата поступления 18 апреля 2018 г.; дата принятия к печати 21 мая 2018 г.; дата онлайн-размещения 29 июня 2018 г.
Формат цитирования. Фишов А.Г., Карджаубаев Н.А. Децентрализованное мультиагентное регулирование напряжения в электрических сетях // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 6. С. 183-195. DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-6-183-195
DECENTRALIZED MULTIAGENT VOLTAGE CONTROL IN ELECTRICAL NETWORKS
A.G. Fishov, N.A. Karjaubayev
Novosibirsk State Technical University,
20, K. Marks pr., Novosibirsk, 630073, Russian Federation
ABSTRACT. PURPOSE. Development of small distributed generation included in the network of low and average voltage sets the task of effective voltage regulation off-line the operating emergency control by means of the decentralized automated control. Multiagent control (MAC) is the means of solving this problem as every intelligent regulator included in the
1Фишов Александр Георгиевич, доктор технических наук, профессор кафедры автоматизированных электроэнергетических систем, e-mail: fishov@ngs.ru
Alexander G. Fishov, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Automated Electric Power Systems, e-mail: fishov@ngs.ru
2 Карджаубаев Нурлан Арапович, аспирант, e-mail: karjaubayev.n@gmail.com Nurlan A. Karjaubayev, Postgraduate student, e-mail: karjaubayev.n@gmail.com
MA system can represent the interests (be an agent) of the subjects of the overall process of power supply (network company, small generation, a consumer) and the voltage mode is determined as a compromise of their interests. METHODS. The proposed method for solving this problem is based on the unified basic rules of decision-making and implementation of agents' actions taking into account the controlled area mode and coordination of actions with neighboring agents. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The paper formulates the problem of multiagent compromise voltage regulation in active (in general) multiconnected electrical networks. Consideration is given to a one-level system of multiagent regulation with intelligent agents featuring both their own decision-making area (the area adjoining to the electrical network) as well as forming an expanded area of concerted actions. To control the adjacent area mode the agent uses only local mode parameters. The agents exchange data through the channels of direct electrical connections between the network nodes. The structure of a multi-agent voltage regulator is proposed and the need for an intelligent (expert) block in its composition is substantiated. CONCLUSIONS. The possibility of compromise voltage control in electrical networks with distributed means of reactive power compensation using a decentralized multiagent system coordinating agents' actions in neighboring areas is proved.
Keywords: small generation, electrical networks, voltage control, multiagent system, compromise of interests
Information about the article. Received April 18, 2018; accepted for publication May 21, 2018; available online June 29, 2018.
For citation. Fishov A.G., Karjaubayev N.A. Decentralized multiagent voltage control in electrical networks. Vestnik Ir-kutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018, vol. 22, no. 6, pp. 183-195. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-6-183-195 (In Russian).
Введение
В настоящее время самостоятельное (активное) поведение потребителей и распределенной генерации, способствующее эффективности системы в целом, непосредственно связанно с созданием максимально возможного числа районов локального регулирования режима с распределенным управлением. Основой их формирования для регулирования напряжения является локальность балансов реактивной мощности. Причина - невозможность ее передачи на большие расстояния вследствие возникающих чрезмерных потерь напряжений и активной мощности. Такие районы одновременно могут становиться и локальными рынками услуг по снижению потерь в сети, обеспечению качества электроэнергии (регулирование напряжения, снижение его колебаний, несимметрия и несинусоидальность). В отличие от обычного локального управления, осуществляемого по местным параметрам, «умное» локальное регулирование предполагает контроль режима прилегающего района сети и использование искусственного интеллекта при принятии решений, что при достаточном количестве управляемых узлов способно обеспечить эффективное децентрализованное управление режимом напряжения сети в целом [1].
Появление в сети распределенных средств регулирования режима напряжения, принадлежащих разным субъектам, имеющих собственные цели регулирования, определяет необходимость качественно нового решения задачи регулирования напряжения в электрических сетях. Требуется разработка новых методов для управления режимом, учитывающих, в том числе, различие в целях управления у разных субъектов.
В ряде выполненных работ в данном направлении [2-3] предлагается использование иерархических мультиагентных систем (МАС) с наличием центрального агента (решатель, сборщик данных), выход из строя которого делает неработоспособной всю систему. Это актуализирует разработку децентрализованных МАС без наличия какого-либо координирующего уровня.
Ключевая идея настоящей работы заключается в построении и исследовании одноуровневой МАС компромиссного регулирования напряжения в активных электрических сетях, в которой каждый агент обладает достаточным знанием режимных параметров и способностями координации своих действий с соседними агентами в зоне своего режимного влияния. При этом, каждый интеллектуальный регулятор, входящий в МАС, использует исключительно
локальные режимные параметры, является носителем интересов (агентом) субъектов общего процесса энергоснабжения (сетевой
компании, малой генерации, потребителя), а режим напряжения определяется как компромисс их интересов [4-6].
Концепция мультиагентного регулирования напряжения в электрической сети
С развитием распределенной малой генерации, включаемой в сети низкого и среднего напряжения, в сети могут возникать пересечения (или наложения) районов регулирования разных источников реактивной мощности, т.е. существенным становится их взаимное влияние (рис. 1).
При пересечении контролируемых районов могут возникать конфликты в действиях агентов, так как агенты не могут знать режимную ситуацию в соседних районах. Необходима координация действий соседних агентов. Каждый агент, которому необходимо изменить режим по напряжению в своем контролируемом районе (базовый агент), должен получить разрешение на
свое действие от соседних агентов. Для получения разрешений соседние агенты должны обмениваться между собой некоторой информацией о ситуации в своем контролируемом районе и о намерениях по ее изменению. При этом для обмена данными могут использоваться каналы прямых электрических связей между узлами сети, а действия всех агентов должны подчиняться единым правилам, образующих их базу правил. Обосновываются базовые правила принятия решений и осуществления действий агентами с учетом режима контролируемого района и согласования действий с соседними агентами.
b
Рис. 1. Принципиальные схемы активных сетей с малым и сильным взаимным влиянием локальных
регуляторов реактивной мощности (агентов) Fig. 1. Schematic diagrams of active networks with weak and strong mutual influence of local regulators
of reactive power (agents)
Принципы построения децентрализованной мультиагентной системы (ДМАС)
Принципами построения ДМАС являются:
- равноправие агентов в составе МАС, что способствует недискриминацион-
ному компромиссу по режиму напряжения электрической сети;
- локальность контроля режима (агент располагает параметрами режима
а
только в контролируемом районе, границы которого определяются возможностями косвенных измерений напряжений отходящих линий электропередачи);
- минимальность обмена информацией между агентами (для передачи данных используются малозатратные, но низкоскоростные каналы передачи данных по линиям электропередачи);
- локальность обмена информацией (агенты обмениваются сообщениями только с агентами, непосредственно связанными линиями электропередачи).
Терминология МАС для последующего описания
Агент - интеллектуальный регулятор напряжения, действующий в узле электрической сети в интересах одного из субъектов, осуществляемого совместно процесса и подчиняющийся единым для всех агентов правилам [7].
Контролируемый район - зона прилегающего к агенту района сети с контролируемым режимом напряжения.
Базовый агент - агент, в контролируемом районе которого произошло пороговое повышение/снижение напряжения, инициирующий действия МАС.
Смежный агент - агент, с узлом которого имеется прямая электрическая связь.
Правила действия
Принятие решений агентами по изменению баланса реактивных мощностей в контролируемой зоне, коэффициентов трансформации базируется на единой классификации классов состояния сети по напряжению:
1. Режим нормальный оптимальный.
2. Режим нормальный.
3. Режим допустимо повышенный.
4. Режим допустимо пониженный.
5. Режим аварийно-повышенный.
6. Режим аварийно-пониженный.
7. Режим двухсторонних нарушений (с повышенными и сниженными напряжениями).
Участник - агент, участвующий в совместном процессе регулирования напряжения.
Уведомление - сообщение агента соседним агентам о классе состояния своей зоны контроля и характере планируемых действий.
Запрос - сообщение агента соседним агентам, содержащее просьбу о помощи.
Разрешение - сообщение, направляемое агентом в ответ на запрос, содержащее разрешение или запрет действий по запросу, подтверждение или отказ в готовности оказать помощь.
Базовые принципы поведения агентов
Право агента субъекта преследовать собственные цели субъекта в нормальных режимах сети, не создавая невозможности достижения целей другим субъектам. Для этого каждый агент эффективно использует собственные средства регулирования напряжения, доступную локальную информацию о режиме сети, согласовывает свои действия со смежными агентами и, при необходимости, оказывает и получает взаимопомощь.
Подчиненность целей всех агентов способствует предотвращению развития и ликвидации возникших нарушений нормального режима.
агентов в МАС
Правила принятия решений по корректировке уставок средств компенсации реактивной мощности
Если класс состояния 1, то осуществляют пробное изменение уставки в любом направлении и определяют изменение потерь или пропуска мощности в прилегающем районе сети [8].
Если при этом происходит снижение или увеличение пропуска мощности в прилегающем районе сети, то продолжают изменять уставку в принятом направлении до достижения нулевого приращения потерь или пропуска мощности или максимально или минимально допустимых напряжений в
контролируемых узлах прилегающего района сети.
Если же, при пробном изменении уставки, произошло увеличение потерь или снижение пропуска мощности в прилегающем районе сети, то меняют направление изменения уставки и продолжают изменять уставку в новом направлении до достижения нулевого приращения потерь или пропуска мощности или максимально или минимально допустимых напряжений в контролируемых узлах прилегающего района сети (рис. 2 ^ ф.
Если класс состояния 3 или 5, уставку регулирования источника реактивной мощности уменьшают (рис. 2 а).
Если класс состояния 4 или 6, уставку регулирования источника реактивной мощности увеличивают (рис. 2 Ь).
Если при корректировке уставок в классах состояния 3-6 потери мощности снижаются или пропуск мощности увеличивается, то корректировку уставок продолжают в том же направлении до достижения
максимально или минимально допустимого напряжения в любом из контролируемых узлов или до исчезновения приращения потерь или пропуска мощности в контролируемом районе сети [9-16].
Правила координации взаимодействия смежных агентов
Координация взаимодействия смежных (соседних) агентов осуществляется с целью согласованности их действий при нормализации и оптимизации режима напряжения электрической сети. Для координации своих действий агенты по мере необходимости обмениваются сообщениями с уведомлениями, запросами или разрешениями.
Агент, планирующий выполнить действие, уведомляет о его цели и характере соседним агентам.
При отсутствии собственной возможности нормализации режима напряжений в своем районе Агент запрашивает помощь соседних агентов.
d
Рис. 2. Ситуационные корректировки уставки регулирования напряжения Fig. 2. Situational adjustments of the voltage control setting
b
a
c
Агент, получивший уведомление о планируемом действии соседнего агента, запрещает его, если у него нет возможностей компенсации негативных последствий в контролируемом районе от действий соседнего агента.
Агент выполняет действия после получения от соседних агентов разрешений на их осуществление и действует до достижения цели или получения запрета на их продолжение от соседних агентов.
Агент уведомляет соседних агентов о завершении своих действий.
Обмен сообщениями между смежными Агентами
Для координации взаимодействия Агенты используют следующие смысловые сообщения, передаваемые определенным кодом:
1. «Режим нормальный, бездействую, готов помогать».
2. «Режим допустимо повышенный, снижаю напряжение, запрещаю повышение
напряжения смежными агентами».
Если собственной возможности снизить напряжение нет, то «Прошу помочь снизить напряжение».
3. Если режим допустимо пониженный, то «Повышаю напряжение, запрещаю снижение напряжения смежным агентам».
Если запас регулирования исчерпан, то «Прошу помочь повысить напряжение».
4. «Режим аварийно-повышенный, снижаю аварийное напряжение, запрещаю повышение напряжения смежными агентами».
Если собственной возможности снизить напряжение нет, то «Прошу экстренно снизить напряжение».
5. «Режим аварийно-пониженный, повышаю напряжение, запрещаю снижать напряжение смежными агентами».
Если исчерпан запас регулирования, то «Прошу экстренно повысить напряжение».
Алгоритм действий агента с учетом его взаимодействия с соседними агентами
Действия агента:
1. Идентифицирует класс состояния в своем контролируемом районе.
2. Проверяет наличие и анализирует сообщения соседних агентов.
3. Определяет необходимые действия:
В нормальном режиме (1, 2)
- разрешает действия по уведомлениям соседних агентов;
- по запросам соседних агентов оказывает помощь в нормализации напряжений в смежных районах сети;
- при отсутствии запросов на помощь в нормализации напряжений в соседних зонах сети, с уведомлением и при разрешении соседних агентов осуществляет оптимизацию режима напряжений в своем контролируемом районе.
В режиме допустимых отклонений (3, 4)
- запрещает соседним агентам заявляемые действия, ухудшающие режим
напряжения в контролируемом районе сети;
- разрешает соседним агентам заявляемые действия, улучшающие режим напряжения в контролируемом районе сети;
- определяет, согласовывает с соседними агентами и, при получении разрешений, осуществляет собственные действия по нормализации режима напряжения в контролируемом районе сети.
В режиме аварийных отклонений (5, 6)
- запрещает соседним агентам заявляемые действия, ухудшающие режим напряжения в контролируемом районе сети;
- запрашивает помощь соседних агентов в нормализации напряжений в контролируемом районе сети;
- определяет и осуществляет собственные действия по нормализации режима напряжения в контролируемом районе сети.
В режиме двухсторонних нарушений (7)
- запрещает соседним агентам заявляемые действия, ухудшающие режим напряжения в контролируемом районе сети;
- запрашивает помощь соседних агентов в нормализации напряжений в контролируемом районе сети.
Техническая реализация интеллектуального регулятора (Агента) мультиагентной системы
Для технической реализации интеллектуального регулятора напряжения необходима реализация на вычислительном устройстве алгоритмов косвенных измерений режимных параметров в контроли-
руемой зоне сети, искусственного интеллекта (экспертного модуля), действий агента, информационного обмена с соседними агентами. Обобщенная структура «интеллектуального» регулятора представлена на рис. 3.
Прямые и косвенные
измерения в прилегающем районе сети / Direct and indirect measurements in the network adjacent area
Запросы и подтверждения от смежных агентов /
Requests and confirmations from adjacent agents
iOI
Идентификация класса режима прилегающего и смежных районов сети / Identification of
the mode class of network adjacent and contiguous areas
Формирование управляющих воздействий для достижения собственных целей (в, нормальном режиме,) /
Formation of control actions to achieve own purposes (in a normal mode)
Формирование управляющих воздействий для нормализации режима
сети (в аварийном режиме) / Formation of
control actions to normalize network mode (in an emergency mode)
Запросы и подтверждения смежным агентам / Requests and confirmations to adjacent agents
Реализация управляющих и зондирующих воздействий/ Implementation of control and probing influences
Рис. 3. Структура «интеллектуального» регулятора напряжения Fig. 3. Structure of the intelligent voltage regulator
Моделирование режимов электрических сетей с мультиагентным регулированием напряжения
В настоящее время не существует программ для моделирования режимов в электрических сетях с МАС регулирования напряжения, что не позволяет проводить анализ эффективности такого регулирования и применять данную технологию на практике.
Моделирование традиционной системы регулирования напряжения, в которой действуют регуляторы с постоянными, определяемыми централизованно для всего многообразия режимов, не представляет
особых проблем, т.к. именно она реализована в обычных вычислительных комплексах (RastrWin, АНАРЭС, Мустанг и др.). Моделирование МАС, использующих разные цели управления, контроль режима прилегающих районов с коррекцией уставок регуляторов, экспертные блоки в подсистемах принятия решений, в настоящее время не реализованы в промышленных программах. Поэтому была разработана экспериментальная программа расчета режимов с ин-
теллектуальными локальными регуляторами путем создания внешних процедур для обычных программ расчета режимов. Программа написана на языке программирования VBScript в программной среде ПВК RastrWin. Встроенный макроязык на основе Visual Basic Script позволил автоматизировать часто встречающиеся группы операций. Макросы использованы для моделирования поведения агентов согласно представленному выше описанию.
Программа находит установившийся компромиссный режим напряжения в сети при корректировках уставок локальных регуляторов по заложенным правилам децентрализованного регулирования. Для этого для каждого агента МАС (для каждого активного узла сети) последовательно выполняется несколько процедур.
Процедура 1 - определение контролируемого агентом района сети по результатам измерения локальных параметров. Для этого сначала выделяются узлы, связанные с активным узлом трансформаторами, затем узлы, связанные со всеми выделенными ранее узлами линиями электропередачи. Каждый агент может контролировать напряжения всех шин своей ПС и напряжения шин смежных узлов (по удаленным концам отходящих линий). Таким образом, для каждого агента (i) определяется множество узлов контролируемого напряжения (А^.
Процедура 2 - определение смежных агентов и пересекающихся областей контроля. Каждая пара множеств А^ А] проверяется на наличие общих узлов. При выявлении общих узлов области агенты маркируются как смежные.
Процедура 3 - определение существенности взаимного влияния на режим напряжений в контролируемых районах для смежных агентов. Для выявления существенности взаимного влияния в узле одной
из смежных зон вводится управляющее воздействие, фиксируются изменения напряжения в каждой из зон и проверяются на значимость изменений в смежной зоне по отношению к базовой путем сравнения с порогом чувствительности
Кч =Аи2 / и, , (1)
где Кч - коэффициент чувствительности.
В результате последовательного применения процедур 2, 3 находятся пары агентов, имеющих как топологическую смежность, так и значимость взаимного влияния на режим напряжений.
Процедура 4 - идентификация каждым агентом класса состояний по напряжению в своей зоне контроля. Идентификация одного из 7-ми приведенных выше классов производится при каждом расчете установившего режима.
Процедура 5 - после идентификации класса состояний, корректируются уставки по напряжению всех агентов в допустимую область, с учетом запретов и запросов на помощь, по вышеуказанным правилам координации взаимодействия смежных агентов.
Процедура 6 - после нормализации режима целью регуляторов становится минимизация потерь в своих контролируемых зонах с учетом взаимодействий агентов по предотвращению выхода напряжений из допустимой области, по правилам принятия решений по корректировке уставок средств компенсации реактивной мощности.
Установившийся режим сети определяется в результате циклического повторения процедур, начиная с четвертой, пока все агенты не достигнут своих целей с учетом ограничений, проявившихся при их взаимодействии.
Пример мультиагентного регулирования напряжения в распределительной электрической сети с малыми гидроэлектростанциями (ГЭС) Казахстана
Исследование эффективности муль- проверка работоспособности разработан-тиагентного регулирования напряжения и ной моделирующей программы выполнены
на примере распределительной электрической сети с малыми ГЭС Жамбылской области Казахстана. Сеть имеет протяженные ЛЭП напряжением 35 кВ и распределенную малую генерацию (рис. 4). В качестве организационного принципа регулирования рассматривалось децентрализованное регулирование, использующее локальную информацию и управляющие воздействия.
Размещение малой генерации в удаленных частях распределительной сети имеет ряд достоинств:
- повышает надежность электроснабжения потребителей;
- снижает потери активной и перетоки реактивной мощности;
- поддерживает стабильность напряжений в узлах за счет возможности этих генераторов по генерированию реактивной мощности, в отличие от традиционных распределительных сетей, в которых потери напряжения тем больше, чем дальше от питающей подстанции высокого напряжения.
Жамбыльская область является лидером в развитии зеленых технологий и ввод многочисленных малых ГЭС в существующих сетях 35 и 10 кВ способствует выполнению технических требований по качеству электроэнергии, т.к. они могут работать
в режиме регулирования напряжений в опорных узловых точках распределительной сети.
Каждый агент контролирует прилегающий к нему район сети (А):
(A,) gL..
(2)
В представленной схеме количество агентов 3:
(L) g {1,20,23}.
(3)
Каждый агент имеет в своем контролируемом районе несколько узлов:
(Ai) g {2,3,11} ; (А2) g {19,15} ;
(a3) g{11,24} .
(4)
(5)
(6)
Моделирование режима электрической сети с работающей МАС регулирования напряжения начинается с расчета режима в ПВК RastrWin, далее запускается макрос, который последовательно выполняет следующие процедуры:
Рис. 4. Фрагмент схемы южной части Казахстана с выделенными зонами
контроля режимов агентами МАС Fig. 4. Fragment of the grid of the southern part of Kazakhstan with the specified zones of mode control by MAC agents
• Сначала в протокол заносятся все активные узлы (агенты).
• Для каждого активного узла определяются все узлы, входящие в контролируемый им район сети.
• Определяются агенты, имеющие смежные узлы и значимое взаимное влияние.
• Все агенты определяют класс состояния своей зоны контроля.
• Каждый активный агент, зная свое состояние и цель, корректирует уставку регулятора напряжения, разрешает или запрещает действия смежных агентов, информи-
рует их о своих действиях и, при необходимости, обращается за помощью. При этом на каждом шаге процесса производится расчет установившегося режима электрической сети. Процесс продолжается до тех пор, пока не прекратится активность всех агентов. Его результатом является компромиссный режим электрической сети.
Характерный процесс итерационного расчета установившегося режима электрической сети (рис. 4) с учетом взаимодействия агентов МАС при вводе режима напряжения в допустимую область представлен на рис. 5 в виде графика.
Примечание.
-------------у _ заПрет дгенту 1 на повышение запрет Агенту 3 на повышение
напряжения напряжения
— • — • — • — • —- минимальное напряжение в зоне ______ --максимальное напряжение в зоне
контроля Агента 1 контроля Агента 2 ---------------минимальное напряжение в зоне
контроля Агента 3 ----------Уставка по напР™ению Агента 1
...........................- уставка по напряжению Агента 2 ---------уставка по напряжению Агента 3
Note.
у _ Agent 1 jnhjbjt f()r V0|tage stepping- > - Agent 3 inhibit for voltage
up stepping-up
----------minimal voltage in Agent 1 control --------maximum voltage in Agent 2 control
zone zone
---------------minimal voltage in Agent 3 control — • • — • • — * • - Agent 1 set voltage value
zone
...........................- Agent 2 set voltage value ---------Agent 3 set voltage value
Рис. 5 Итерационный процесс расчета установившегося режима электрической сети
с учетом взаимодействия агентов МАС Fig. 5. Iteration process of electric network steady-state mode calculation with regard
to the interaction of MAC agents
Можно видеть, что агенты 1 и 3, регулируя напряжение в своих контролируемых зонах, нарушают допустимые границы агента 2, получают от него запрет на повышение напряжения. После того, как агент 2 снимает запрет, агенты 1 и 3 продолжают регулировать напряжения. Процесс завершается после ввода режима напряжения сети в допустимую область.
Целью агентов в процессе, представленном на рис. 5, был ввод режима напряжения в допустимую область. После нормализации режима целью регуляторов стала минимизация потерь. На рис. 6 представлен процесс согласованной оптимизации потерь в контролируемых зонах с учетом взаимодействий агентов по предотвращению выхода напряжений из допустимой области.
Примечание / Note. —. — . — . — .— - потери активной мощности в зоне контроля Агента 1 / active power losses in the
control zone of Agent 1; ---------------потери активной мощности в зоне контроля Агента 2 / active power losses in the
control zone of Agent 2;-------- потери активной мощности в зоне контроля Агента 3 / active power losses in the
control zone of Agent 3
Рис. 6. Итерационный процесс расчета установившегося режима с оптимизацией потерь в зонах контроля агентов МАС Fig. 6. Iteration process of steady-state mode calculation with the optimization of losses in the control zones of MAC agents
Заключение
Предложены принципы построения МАС, реализующей децентрализованное управление режимом напряжений в электрических сетях с множеством распределенных управляемых компенсаторов реактивной мощности и распределенной малой генерацией.
Для моделирования и исследования МАС регулирования напряжения в электрических сетях разработан и реализован алгоритм в среде ПВК RastrWin (написана
программа макрос).
Работоспособность МАС и разработанной программы проверены на примере существующей электрической сети. Результаты расчета соответствуют ожиданиям, как в части возможности и эффективности децентрализованного регулирования напряжения в электрических сетях, так и в части моделирования подобных систем путем модификации существующих вычислительных комплексов.
Библиографический список
1. Фишов А.Г. Интеллектуальная электрическая сеть - революция в отношениях субъектов и управлении режимами электроэнергетических систем // Сб. докладов 3-й Междунар. науч.-техн. конф. (г. Екатеринбург, 22-26 октября 2012 г.). Екатеринбург, 2012. Ч.
1. С. 91-97.
2. Zhenhua Jiang. Agent-Based Control Framework for Distributed Energy Resources Microgrids // Intelligent Agent Technology, 2006. IAT '06. IEEE/WIC/ACM International Conference. Hong Kong, 2006. P. 646-652. DOI: 10.1109/IAT.2006.27.
3. Chong S., Chen X., Shan H., Xiangning L. Operation of Microgrid Reconfiguration based on MAS (Multi-Agent System) // IEEE Region 10 Conference (31194). TEN-CON 2013. рр. 1-4. DOI: 10.1109/TEN0DN. 2013.
4. Исмоилов С.Т., Труфакин С.С., Фишов А.Г. Муль-тиагентное регулирование напряжения в электрических сетях с распределенной генерацией и активными потребителями // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: 4-я Междунар. науч.-техн. конф. (Екатеринбург, 3-7 июня 2013 г.). Екатеринбург, 2013. С. 99-100.
5. Исмоилов С.Т., Фишов А.Г. Моделирование и анализ эффективности регулирования напряжения в электрической сети с распределенной генерацией // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2014. № 1-2. С. 302-305.
6. Пат. 2561915, Российская Федерация, МПК H02 3/12. Способ регулирования напряжения узла электрической сети и узлов, прилегающих к нему / С.Т. Исмоилов, А.Г. Фишов; заявитель и патентообладатель Новосибирский государственный технический университет. № 2014118182; заявл. 05.05.2014; опубл. 10.09.2015. Бюл. № 25. 7 c.
7. Фишов А.Г., Карджаубаев Н.А., Эрдэнэбад Э. Мультиагентное регулирование напряжения в электрических сетях // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: материалы 6-й Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 25-28 апреля 2017 г.). Санкт-Петербург, 2017.
8. Fishov A.G., Klavsuts I.L., Klavsuts D.A., Khayrullina M.V. Technological basis for compromise of interests at
voltage regulation in electric grids // 50 International universities power engineering conference (UPEC 2015): proc., United Kingdom, Stoke?on?Trent, 1-4 Sept. 2015. IEEE, 2015. Art. 7339780. ISBN 9781467396820. DOI: 10.1109/UPEC.2015.7339780
9. Клавсуц И.Л., Фишов А.Г., Хайруллина М.В., Клавсуц Д.А. AC Voltage Normalization - Conception and Technology for Smart Grid System // 51 International universities power engineering conference (UPEC 2016),The Coimbra Institute of Engineering (ISEC), Portugal (Coimbra, 6-9 September 2016). Coimbra, 2016 [Электронный ресурс]. URL: http://IEEE. (25.01.2018).
10. Исмоилов С.Т. Распределенное регулирование режима напряжения электрической сети // Вестник Таджикского технического университета им. акад. М.С. Осими. 2014. № 1 (25). 59-63 с.
11. Tran-Quoc T., Monnot E., Rami G., Almeida A., Kieny Ch., Hadjsaid N. Intelligent voltage control in distribution network with Distributed generation // 19th International Conference on Electricity Distribution (Vienna, 21 -24 May 2007). Vienna, 2007.
12. Solanki J. and Schulz N., «Multi-agent system for islanded operation of distribution systems», 29 2006-Nov. 1 2006. Р. 1735-1740.
13. Sansawatt T., Ochoa L.F. and Harrison G.P., Integrating Distributed Generation Using Decentralised Voltage Regulation // IEEE Power and Engineering Society General Meeting 2010, USA (Minneapolis, 2529 July 2010). Minneapolis, 2010.
14. Chowdhury S., Chowdhury S.P. and. Crossley P. Microgrids and Active Distribution Networks. The Institution of Engineering and Technology. 2009, 297 p.
15. Morzhin Yu.I., Shakaryan Yu.G., Kucherov Yu.N., Voropai NI, Vasilyev SN, Yadykin I.B. SMART GRID CONCEPT FOR UNIFIED NATIONAL ELECTRIC NETWORK OF RUSSIA / CD. IEEE PES Preprints Innovative Smart Grid Technologies Europe, UK: IEEE, Manchester University. Panel session 5D. (Manchester, 5-7 December 2011). Manchester, 2011. Р. 1-5.
16. Padilha А., Denis I., Ciric R. M. Voltage regulation in distribution networks with dispersed generators // 17 -th International Conference on Electricity Distribution (Barcelona, 12-15 May 2003). Barcelona, 2003.
References
1. Fishov A.G. Intellektual'naja jelektricheskaja set' -revoljucija v otnoshenijah sub'ektov i upravlenii rezhimami jelektrojenergeticheskih system [Intelligent electric network - a revolution in the relationships of subjects and mode control of electric power systems]. Sbornik dokladov 3 Mezhdunarodnoj nauchno-tehnich-eskoj konferencii [Collected reports of the 3d International scientific and technical conference, Ekaterinburg, 22-26 October 2012]. Ekaterinburg, 2012, part 1, pp. 91-97. (In Russian).
2. Zhenhua Jiang. Agent-Based Control Framework for Distributed Energy Resources Microgrids. Intelligent Agent Technology, 2006. IAT '06. IEEE/WIC/ACM International Conference. Hong Kong, 2006, pp. 646-652. DOI: 10.1109/IAT.2006.27.
3. Chong S., Chen X., Shan H., Xiangning L. Operation of Microgrid Reconfiguration based on MAS (Multi-Agent System). TENCON 2013 - 2013 IEEE Region 10 Conference (31194). pp. 1-4. DOI: 10.1109/TENCON. 2013.
4. Ismoilov S.T., Trufakin S.S., Fishov A.G.. Mul'tia-gentnoe regulirovanie naprjazhenija v jelektricheskih set-jah s raspredelennoj generaciej i aktivnymi potrebiteljami [Multiagent voltage control in electric networks with distributed generation and active consumers]. Materialy 4 Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii "Sovremennye napravlenija razvitija sistem relejnoj zashhity i avtomatiki jenergosistem" [Proceedings of 4th International scientific and technical conference "Modern development trends of relay protection and automation systems of power networks, Ekaterinburg, 3-7 June 2013]. Ekaterinburg, 2013, pp. 99-100. (In Russian).
5. Ismoilov S.T., Fishov A.G. Modeling and analysis of the effectiveness of regulation voltage power supply with distributed generation. Nauchnye problemy transporta Sibirii Dal'nego Vostoka [Scientific problems of transport in Siberia and the Far East], 2014, no. 1-2, pp. 302-305. (In Russian).
6. Ismoilov S.T., Fishov A.G. Sposob regulirovanija naprjazhenija uzla jelektricheskoj seti i uzlov, prilegajushhih k nemu [A method to regulate the voltage of an electrical network node and the nodes adjacent to it]. Patent RF, no. 2014118182, 2015.
7. Fishov A.G., Kardzhaubaev N.A., Jerdjenjebad Je. Mul'tiagentnoe regulirovanie naprjazhenija v jelektrich-eskih setjah [Multi-agent regulation of voltage in electrical networks]. Materialy 6 Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii "Sovremennye napravlenija razvitija sistem relejnoj zashhity i avtomatiki jenergosistem", [Proceedings of 6 International scientific and technical conference "Modern development trends of relay protection and automation systems of power networks", Saint-Petersburg, 25-28 April 2017]. Saint-Petersburg, 2017. (In Russian).
8. Fishov A.G., Klavsuts I.L., Klavsuts D.A., Khayrullina M.V. Technological basis for compromise of interests at voltage regulation in electric grids // 50 International universities power engineering conference (UPEC 2015) : proc., United Kingdom, Stoke Trent, 1-4 Sept. 2015. IEEE, 2015. Art. 7339780. ISBN
978467396820. DOI: 10.1109/UPEC.2015.7339780
9. Klavsuc I.L., Fishov A.G., Hajrullina M.V., Klavsuc D.A. AC Voltage Normalization - Conception and Technology for Smart Grid System. 51 International universities power engineering conference (UPEC 2016), The Coimbra Institute of Engineering (ISEC), Portugal (Coim-bra, 6-9 September 2016). Coimbra, 2016. URL: http://IEEE. (25 January 2018).
10. Ismoilov S.T. Distributed regulation of the voltage mode of the electrical network. Vestnik Tadzhikskogo tehnicheskogo universiteta imeni akademika M.S. Osimi [Bulletin of the Tajik Technical University named after the Academician M.S. Osimi], 2014, no. 1 (25), pp. 5963.
11. Tran-Quoc T., Monnot E., Rami G., Almeida A., Kieny Ch., Hadjsaid N. Intelligent voltage control in distribution network with distributed generation. 19th International Conference on Electricity Distribution (Vienna, 21 -24 May 2007). Vienna, 2007.
12. Solanki J. and Schulz N., «Multi-agent system for islanded operation of distribution systems», 29 2006-Nov. 1 2006, pp. 1735-1740.
13. Sansawatt T., Ochoa L.F. and Harrison G.P., Integrating Distributed Generation Using Decentralised Voltage Regulation. IEEE Power and Engineering Society General Meeting 2010, USA (Minneapolis, 25-29 July 2010). Minneapolis, 2010.
14. Chowdhury S., Chowdhury S.P. and Crossley P. Mi-crogrids and Active Distribution Networks. The Institution of Engineering and Technology. 2009, 297 p.
15. Morzhin Yu.I., Shakaryan Yu.G., Kucherov Yu.N., Voropai NI, Vasilyev SN, Yadykin I.B. SMART GRID CONCEPT FOR UNIFIED NATIONAL ELECTRIC NETWORK OF RUSSIA / CD. IEEE PES Preprints Innovative Smart Grid Technologies Europe, UK: IEEE, Manchester University. Panel session 5D. (Manchester, 5-7 December 2011). Manchester, 2011, pp. 1-5.
16. Padilha A., Denis I., Ciric R. M. Voltage regulation in distribution networks with dispersed generators. 17th International Conference on Electricity Distribution (Barcelona, 12-15 May 2003). Barcelona, 2003.
Критерии авторства
Фишов А.Г., Карджаубаев Н.А. имеют на статью равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Authorship criteria
Fishov A.G., Karjaubayev N.A. have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
