多Agent在IEC61850通信模型中的应用研究

多Agent系统MAS（Muti-Agent System）处理模式是近年来在社会各领域研究的热点，它具有很好的自主性和自发性。在此模式下，以往需要整个系统才能完成的任务，可以通过几个子系统来完成。不同子系统之间既相对独立又相互联系，它们之间通过信息的交流，以协同合作的方式进行工作。
　　IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准，其目标是最大限度地应用现有的标准和被广泛接受的通信原理，在不同制造商的智能电子设备（IED）之间实现良好的互操作性，并且能适应通信及应用技术的快速发展。
　　本文根据IEC61850的特点和功能，综合多Agent系统的优点和结构，提出了一种针对IEC61850标准的分层分布协调式MAS组织结构模型。将这种模型应用到智能通信服务器(ICS)，既满足了IEC61850标准的要求，又极大地提高了智能通信服务器的智能化水平。最后本文通过开发自动电压控制系统（AVC）的实验原型系统进行了测试。
1 多Agent系统简介
　　多Agent系统是指一些自主的Agent通过协作完成某些任务或者实现某些目标的计算系统，它侧重研究如何协调一组Agent的行为。多Agent应用系统往往用于解决单个Agent无法处理的问题，一般具有以下基本特性[1]：
　　(1) 自主性：Agent 具有属于其自身的计算资源和局部于自身行为控制的机制，能够根据其内部状态和感知到的（外部）环境信息，决定和控制自身的行为；
　　(2) 交互性：能与其他Agent进行多种形式的交互，能有效地与其他Agent协同工作；
　　(3) 反应性：能感知所处的环境，并对相关事件做出适时反应；
　　(4) 主动性：能遵循承诺采取主动行动，表现出面向目标的行为。
2 IEC61850分层分布式信息交换功能
　　IEC61850标准规定，变电站自动化系统的功能在逻辑上可分配在三个不同的层次（变电站层、间隔层、过程层）。层次及逻辑接口IF1～IF10之间的逻辑关系如图1所示[2]。

过程层功能：包含所有与过程接口的功能，即普通的二进制和模拟I/O功能。这些功能通过逻辑接口IF4和IF5与间隔层通信。
　　间隔层功能：主要使用一个间隔的数据并且对这个间隔的一次设备进行操作。间隔意味着变电站的任意一个部分，如一条馈线、一个串、一个线路变压器组。间隔的定义考虑变电站一次配置的一些有意义的子结构以及二次系统（变电站自动化）的本地功能和自治能力。这些功能通过逻辑接口IF4和IF5与过程层通信，通过逻辑接口IF3与间隔层通信。
　　变电站层功能：过程层关联的变电站层功能，即使用多个间隔或者整站的数据，并且对多个间隔或整站的一次设备进行监视和控制。这些功能主要通过接口IF8通信；站级功能相关的接口表示变电站自动化系统SAS与本站操作人机接口（HMI）的接口，与远方控制中心（TCI）的接口，与远方监视和维护工程师站（TMI）的接口。这些功能通过逻辑接口IF1和IF6以及逻辑接口IF7通信，并经远方控制接口同外部通信。
3 多Agent系统在IEC61850通信模型中的应用
　　IEC61850采用分层分布式体系、面向对象的建模技术，使数据对象具备了自描述的能力；智能通信服务器（ICS）作为电力自动化系统的数据处理和转换平台，降低了层与层之间的耦合性，增强了分布式系统的性能，为不同厂商的IED实现互操作和系统的无缝集成提供了途径。IEC61850对变电站设备与数据的建模，规范了Agent间通信的本体问题，这是实现任何MAS的必要步骤[3]。
　　在IEC61850的数据模型中，服务器(SERVER)包含逻辑设备LD(Logical Device)，LD中包含逻辑节点LN（Logical Node），LN中包含数据对象DO（Data Object），DO中包含数据属性DA（Data Attribute），DA也可能属于某个DA，对象隶属层次关系如图2所示[4]。

从图2可以看出，LN是IEC61850中最主要的抽象独立体，是能够独立存在的最小功能单元。它能够与其他的LN或者客户端应用交互信息，具有自我描述、配置、锁定的功能；LN可以根据环境的变化改变自身的状态，并上报状态参数。
　　因此，它符合多Agent系统所规定的四个基本特点的，可以将LN看作是MAS中的Agent。根据接口模型，将LN分类：变电站层Agent、间隔层Agent、过程层Agent。Agent之间通过不同的LN交互，体现了IEC61850分层分布式系统的特点。
4 AVC Agent系统应用实例
　　自动电压控制系统AVC（Automatic Voltage Control）是未来电力自动化发展方向，符合IEC61850标准特性。以AVC作为平台进行分析，具有典型性和代表性。
4.1 设计思想
　　AVC实时监测受控点的电压和功率因数，根据不同时间段、不同运行方式等给出相应的全网、区域、厂站的闭环控制、开环控制等控制方案，实现电压无功控制全过程自动化[5]。
　　AVC系统由上位机和下位机两部分构成。上位机与主站通信，向主站系统上传所需的实时信息，接受主站端的控制指令，并与下位机间实现闭环运行，优化机组的实时无功输出。下位机接受上位机下传的控制指令，通过调节发电机励磁电流，实现发电机的自动电压控制。
　　鉴于AVC系统的智能性和自适应性，运用Agent理论能够提高AVC系统的性能。因此，分层分布式多Agent AVC系统模型如图3所示。