РАЗРАБОТКА МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПО УСТРОЙСТВАМ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Цель работы.

Задача регулирования напряжения на шинах подстанции обеспе­чивается средствами компенсации реактивной мощности (СКРМ). Такими компенсирующими устройствами являются батареи статических компенсаторов (БСК), шунтирующие реакторы (ШР), управляемые шунтирующие реакторы (УШР), синхронные компенсаторы (СК) и т. д. Все эти устройства условно можно разбить на следующие группы:

1)  Коммутируемые СКРМ – источники реактивной мощности (РМ), генерируемая РМ, которых может принимать единственное значение.

2)  Коммутируемые СКРМ – потребители РМ, потребляемая РМ, которых может принимать единственное значение.

3)  Управляемые СКРМ – источники РМ, генерируемая РМ, которых может плавно изменяться в определенных пределах.

4)  Управляемые СКРМ – потребители РМ, потребляемая РМ, которых может плавно изменяться в определенных пределах.

Целью данной работы является разработка мультиагентной системы (МАС) распределения управляющих воздействий по устройствам СКРМ для поддержания уровня напряжения в допустимых значениях макси­мально эффективным образом.

Под максимально эффективной работой системы СКРМ понимается обеспечение минимизации потерь активной мощности СКРМ и снижении числа коммутаций “ступенчато” управляемого оборудования, ведущее к увеличению его срока службы.

Описание разработанной модели МАС.

Для разработки модели МАС была использована программа AnyLogic.

Разработанная модель состоит из серии агентов, выполняющих различные функции. В процессе функционирования агенты непрерывно общаются между собой, посылая друг другу сообщения.

Работа МАС в программе AnyLogic моделируется диаграммами состояний и передачей сообщений между агентами. Агенты интер­претируются в среде AnyLogic как объекты определенных классов. Термины “Объект” и “Класс” в данном случае относятся к объектно-ориентированному программированию. Каждый агент имеет свою диаграмму состоянию, характеризующую его работу.

Применяются следующие агенты:

Агент AdaptiveRegulator – модель регулятора, выдающий уставку по реактивной мощности в динамическом режиме.

Агенты Lcompensator1, Lcompensator2 – коммутируемые СКРМ, генерирующие реактивную мощность. Классы данных агентов наследуют класс Qcompensator.

Агенты Ncompensator1, Ncompensator2 – управляемые СКРМ, генерирующие реактивную мощность. Классы данных агентов наследуют класс Qcompensator.

Агенты Qcompensator1, Qcompensator2 – коммутируемые СКРМ, потребляющие реактивную мощность. Классы данных агентов наследуют класс Qcompensator.

Агенты Mcompensator1, Mcompensator2 – управляемые СКРМ, потребляющие реактивную мощность. Классы данных агентов наследуют класс Qcompensator.

Агент BusAgent – агент, выполняющий функции приема и обработки сообщений от всех устройств СКРМ и осуществляющий рассылку значений уставок по загрузке всем СКРМ-устройствам в виде сообщений.

При изменении значения напряжения на контролируемой шине, агент AdaptiveRegulator быстро реагирует на это и выдает обобщенную уставку по реактивной мощности, которую требуется выработать, либо потребить в зависимости от того, в какую сторону отклонилось напряжение. Данная уставка отправляется агенту BusAgent, который в соответствии с заложенными в него алгоритмами определяет такие уставки для всех имеющихся в работе устройств СКРМ, которые обеспечивают минимальные потери устройств СКРМ и минимизацию числа переключений коммутируемых компенсаторов. Каждый агент, находящийся в состоянии готовности получив уставку начинает выработку или потребление реактивной мощности. Суммарно вырабо­танная или потребленная мощность подавляет небаланс реактивной мощности и как следствие изменение напряжения, а также возвращает его к первоначальному значению.

Далее будет рассмотрены диаграммы состояний агентов:

1. Агент BusAgent.

Диаграмма состояний данного агента приведена на рис. 1.

Агент BusAgent имеет 4 состояния:

1. Состояние WaitingforAtLeastOneAgent – ожидание получения сообщения о готовности хотя бы от одного устройства СКРМ.

Агент находится в данном состоянии до тех пор, пока в составе доступных агентов компенсации реактивной мощности не станет хотя бы одного агента.

2. Состояние AgentSorting – обновление внутреннего реестра доступных агентов потребления и генерации реактивной мощности.

Переход в данное состояние осуществляется при любом изменении состава доступных агентов.

3. Состояние WaitingforQvalue – состояние ожидания новой уставки по реактивной мощности.

Выход из данного состояния инициируется получением сообщения с новой уставкой от агента AdaptiveRegulator. Причем после каждой процедуры распределения уставок агент BusAgent возвращается в состояние WaitingforQvalue.

4. Состояние Distribution – состояние в котором осуществляется распределение уставок по всем агентам компенсации.

Рисунок 1. Диаграмма состояний агента BusAgent

2. Агент Qcompensator.

Диаграмма состояний всех агентов, классы которых наследуют класс агента Qcompensator, изображена на рисунке 2.

Диаграмма состоит из 2 состояний:

1. Состояние OutofService – агент не доступен к использованию.
2. Состояние InService – агент доступен к использованию.

Рисунок 2. Диаграмма состояний агента Qcompensator

При помощи данных состояний моделируется ввод и вывод устройства СКРМ в работу и из работы соответственно.

При вводе в работу агент посылает сообщение о готовности к работе агенту BusAgent вместе с характеристиками своего устройства, которые необходимы для агента BusAgent при выполнении функции распределения управляющих воздействий.

3. Агент AdaptiveRegulator.

Диаграмма состояния данного агента изображена на рисунке 3.

Диаграмма состоит из 2 состояний:

1. Состояние StationaryState – состояние агента при изменении напряжения, не превышающего порога чувствительности.
2. Состояние Sending_new_setting – отправление уставки агенту BusAgent.

Рисунок 3. Диаграмма состояний агента AdaptiveRegulator

Тестирование разработанной модели МАС.

1. Плавное увеличение уставки.

При плавном увеличении уставки в первую очередь агент BusAgent загружает агентов управляемых компенсаторов (Ncompensator1, Ncompensator2). При исчерпании максимально возможной генерируемой реактивной мощности агент BusAgent включает коммутируемые компенсаторы (Lcompensator1, Lcompensator2). График изменения загрузки каждого устройства СКРМ изображен на рис. 4.

Рисунок 4. График изменения загрузки компенсаторов

В случае превышения уставки максимально возможного значения по сумме всех генерирующих компенсаторов агент BusAgent загружает все компенсаторы по максимуму и посылает сообщение “Setting is out of the boundaries” на панель управления, извещая пользователя о том, что уставка превышает границы регулирования. (см. рис. 5, 6)

Рисунок 5. График изменения загрузки компенсаторов при превышении максимально возможной вырабатываемой РМ системы СКРМ

Рисунок 6. Панель управления

2. Плавное уменьшение уставки.

При плавном уменьшении уставки в первую очередь разгружаются агенты управляемых компенсаторов (Ncompensator1, Ncompensator2). А уже только потом коммутируемые устройства СКРМ. График изменения загрузки каждого устройства СКРМ изображен на рис. 7.

Рисунок 7. График изменения загрузки компенсаторов при плавном уменьшении уставки

3. Переход уставки через нуль.

При переходе уставки через нуль все агенты генерации разгру­жаются и загружаются агенты потребления реактивной мощности. Алгоритм загрузки компенсаторов потребления аналогичен компенса­торам, генерирующим реактивную мощность (см. рис. 8). На графике ниже загрузка компенсаторов-потребителей отображена в положительной плоскости из-за невозможности отобразить отрицательную часть в данном типе графиков в программе AnyLogic.

Рисунок 8. График изменения загрузки компенсаторов при переходе уставки через нуль

4. Изменение состава управляемого оборудования.

При выводе устройства СКРМ из работы. Агент BusAgent осуществляет быстрое перераспределение загрузки оставшихся компенсаторов для сохранения баланса (см. рис. 9).

Вывод устройства происходит в момент времени 53 с.

Рисунок 9. График изменения загрузки компенсаторов при изменении состава управляемого оборудования

5. Ввод устройства СКРМ.

В случае ввода нового устройства СКРМ, его соответствующий агент присылает сообщение агенту BusAgent, информируя его о готовности к работе и о характеристиках самого устройства СКРМ.

При этом в алгоритмах распределения реактивной мощности данный агент участвует только после получения новой уставки от агента AdaptiveRegulator.

Вывод.

Разработанная МАС осуществляет:

1. Плавное регулирование реактивной мощности при любом составе управляемого оборудования при условии, если единичная мощность коммутируемых СКРМ не превышает суммарного регули­ровочного диапазона управляемых СКРМ.
2. Надежное функционирование при изменении состава оборудования.

Данная МАС является централизованной, так как распределение выполняется одним головным агентом BusAgent, что является ее недостатком.

Дальнейшие разработки будут направленны на создание полностью децентрализованной системы, в которой все агенты будут одинаково равнозначны и независимы друг от друга. Путем общения между собой агенты будут договариваться друг с другом и находить общее решение для компенсации возникающего небаланса реактивной мощности.

Список литературы:

1. Волошин Е.А., Волошин А.А. Пояснительная записка «Описание алгоритмов функционирования МАСУ НРМ». АО “НТЦ ФСК ЕЭС” – Москва, 2017 – 55 с.