一种配电网灾后抢修多代理决策系统技术方案

本发明专利技术属于配电网维修的技术领域，公开了一种配电网灾后抢修多代理决策系统，建立了考虑多种合作关系的灾后抢修模型MCM，并提出一种新的TDP方法来解决DNRSD问题，最后基于MCM和TDP方法构建了包含三层代理的灾后抢修多代理模型和以此为基础的多代理抢修决策方法。本发明专利技术基于合作抢修和动态规划的配电网灾后抢修多代理决策系统既可以制定合理、高效的抢修策略，也可以在需要的时候快速、灵活地调整抢修策略，满足灾后复杂环境下配电网抢修决策系统对决策效果和决策效率的需求。统对决策效果和决策效率的需求。统对决策效果和决策效率的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网灾后抢修多代理决策系统


[0001]本专利技术涉及配电网维修的
，尤其涉及一种配电网灾后抢修多代理决策系统。

技术介绍

[0002]近年来，频发的自然灾害对城市电网的供电可靠性造成了严重威胁，全国50个主要城市的故障停电时间中，由自然灾害引发的停电时间在三个主要因素中排在首位。自然灾害影响范围大、对配电网的破坏严重，因此一旦发生，经常会引发大量故障而非单一故障，并导致大规模停电。当故障数量远远超过现有的抢修资源总量时，显然无法同时修复所有的故障。因此，为了提高灾后配网恢复的效率，需要制定合理的抢修策略，有效调配抢修资源，这就需要解决灾后配电网抢修决策(Distribution Network Repair Scheduling after Disasters,DNRSD)问题。
[0003]传统的灾后抢修决策体系是中心化的，只有抢修指挥中心可以制定并调整抢修策略。很多灾后配网抢修领域的文献也是基于中心化决策模式开展研究的。中心化的决策系统结构简单，但需要高效的通信系统，且需要调整抢修策略时只能由抢修中心进行重新决策，灵活性较差。与之相比，基于多代理系统(Multiple Agent System,MAS)的抢修决策系统可以赋予抢修小队等其它抢修参与者一定自主决策权，使其在必要时可以自行调整抢修策略，无需与抢修中心频繁通信，因此对通信系统需求较低，调整抢修策略时也更加快速、灵活。因此，MAS有助于增强灾后配电网抢修决策的灵活性，尤其在灾后复杂多变的环境下可以降低决策所需的时间成本，进一步提高灾后抢修的效率。
[0004]目前对灾后抢修MAS的研究集中在系统本身结构的设计上，但在构建灾后抢修数学模型和DNRSD问题求解方法上存在缺陷。首先，在构建灾后抢修数学模型时，没有考虑在灾后配网抢修过程中的合作抢修。由于灾后故障修复难度较大，因此灾后的配网故障经常需要多个抢修班组进行合作抢修。如果在制定抢修策略时忽略了合作抢修，将会导致抢修班组因为难以实现高效协同而出现时间浪费，这些浪费的时间会降低整体的抢修效率。第二，现有的灾后抢修MAS在求解DNRSD问题时，没有解决多个故障在多个抢修队伍间的分配问题。灾害发生后，配网中会存在多处故障，参与抢修的队伍也不止一支。因此，将多个故障合理地分配给多个抢修队伍是求解DNRSD问题的重要部分。然而，现有的灾后抢修MAS并没有解决分配问题，因此必须使用其它手段单独求解这一问题。这意味着原始问题的各个子问题间无法实现协同优化。理论上，欲证明这种求解方法能达到全局最优解，必须证明DNRSD问题具有最优子结构。然而，由于DNRSD问题的复杂性，尚无文献证明DNRSD问题拥有最优子结构。因此，传统求解方法在理论上无法获得全局最优的抢修策略，不利于制定高效的抢修策略，进而提高灾后配电网的整体恢复效率。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施
例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有技术的决策系统结构简单，灵活性差的，决策时间长，效率低的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种配电网灾后抢修多代理决策系统(Multiple Agent System,MAS)，包括：
[0009]一级代理调度中心代理模块，二级代理配电网代理模块和抢修代理模块，三级代理开关控制模块、分布式电源控制模块和多个抢修小队模块；
[0010]所述调度中心代理模块负责接收下级各代理上传的故障信息，并制定抢修策略，然后将所述抢修策略下发给所述二级代理；
[0011]所述配电网代理模块负责控制配电网内所有可控设备，包括开关、可控负荷、可控分布式电源和各种量测表计；
[0012]所述抢修代理模块负责协调、指挥各个抢修小队，并收集、上传抢修小队上传的信息。
[0013]作为本专利技术所述的一种配电网灾后抢修多代理决策系统，其中：所述抢修策略包括策略制定阶段与策略执行阶段；
[0014]所述策略制定阶段基于多合作模型(Multiple Cooperation Model,MCM)以及双阶段动态规划方法(Two
‑
stage Dynamic Program,TDP)，以中心化的方式进行对抢修策略的初步制定；
[0015]在所述策略制定完成后，由所述调度中心代理模块下发至所述多个抢修小队模块进行所述策略执行阶段；
[0016]在所述策略执行阶段的过程中，当出现新增故障等意外情况时，所述抢修代理既可以将该信息上传给调度中心，并令其以中心化的方式重新计算抢修策略，也可以基于既定的策略，自行或与其它抢修小队协商调整原抢修策略。
[0017]作为本专利技术所述的一种配电网灾后抢修多代理决策系统，其中：所述多合作模型，包括：
[0018]基于一个三维0
‑
1矩阵R定义所述抢修策略为：
[0019]R
a,b,c
[0020]其中，a为出发地，b为目的地，c为维修队，当R
a,b,c
＝1时，表示抢修小队c从a移动到b；
[0021]停电造成的负荷经济损失表示为：
[0022]∑ω
l
P
l
O
l
[0023]其中，ω
l
为负荷l的重要性系数，P
l
为负荷l消耗的有功功率，O
l
为负荷l的停电时间，是与R有关的函数；
[0024]故障抢修顺序表示为：
[0025][0026]其中，I
a
为故障a的影响范围，为故障a修复完成的时间；
[0027]所述抢修策略的五个显式约束条件分别为：
[0028][0029][0030][0031][0032][0033]其中，C
b,d
表示故障b在抢修阶段d所需的抢修小队集合，S表示一组起点。
[0034]作为本专利技术所述的一种配电网灾后抢修多代理决策系统，其中：所述多合作模型，包括抢修小队、故障、配电网、负荷和外界环境五个主要因素；
[0035]所述故障包括，故障位置、故障的修复过程和故障对所述抢修小队的需求；
[0036]所述故障对所述抢修小队的需求涉及所述抢修小队之间的合作关系，所述合作关系包括同时合作和顺序合作；
[0037]同时合作关系是指，参与某处故障抢修的所有抢修小队必须在全部在场才能开始工作。对于同时合作关系，抢修的开始时间是各抢修小队到达现场的最晚时间，且各小队的工作时段是相同的，所述同时合作的约束条件为：
[0038][0039]其中，为故障a的抢修步骤d开始抢修的时间，为抢修小队c到达故障a的时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网灾后抢修多代理决策系统，其特征在于，包括：一级代理调度中心代理模块，二级代理配电网代理模块和抢修代理模块，三级代理开关控制模块、分布式电源控制模块和多个抢修小队模块；所述调度中心代理模块负责接收下级各代理上传的故障信息，并制定抢修策略，然后将所述抢修策略下发给所述二级代理；所述配电网代理模块负责控制配电网内所有可控设备，包括开关、可控负荷、可控分布式电源和各种量测表计；所述抢修代理模块负责协调、指挥各个抢修小队，并收集、上传抢修小队上传的信息。2.如权利要求1所述的一种配电网灾后抢修多代理决策系统，其特征在于：所述抢修策略包括策略制定阶段与策略执行阶段；所述策略制定阶段基于多合作模型以及双阶段动态规划方法，以中心化的方式进行对抢修策略的初步制定；在所述策略制定完成后，由所述调度中心代理模块下发至所述多个抢修小队模块进行所述策略执行阶段；在所述策略执行阶段的过程中，当出现新增故障等意外情况时，所述抢修代理既可以将该信息上传给调度中心，并令其以中心化的方式重新计算抢修策略，也可以基于既定的策略，自行或与其它抢修小队协商调整原抢修策略。3.如权利要求1或2所述的一种配电网灾后抢修多代理决策系统，其特征在于：所述多合作模型，包括：基于一个三维0
‑
1矩阵R定义所述抢修策略为：R
a,b,c
其中，a为出发地，b为目的地，c为维修队，当R
a,b,c
＝1时，表示抢修小队c从a移动到b；停电造成的负荷经济损失表示为：∑ω
l
P
l
O
l
其中，ω
l
为负荷l的重要性系数，P
l
为负荷l消耗的有功功率，O
l
为负荷l的停电时间，是与R有关的函数；故障抢修顺序表示为：其中，I
a
为故障a的影响范围，为故障a修复完成的时间；所述抢修策略的五个显式约束条件分别为：所述抢修策略的五个显式约束条件分别为：所述抢修策略的五个显式约束条件分别为：所述抢修策略的五个显式约束条件分别为：
其中，C
b,d
表示故障b在抢修阶段d所需的抢修小队集合，S表示一组起点。4.如权利要求3所述的一种配电网灾后抢修多代理决策系统，其特征在于：所述多合作模型，包括抢修小队、故障、配电网、负荷和外界环境五个主要因素；所述故障包括，故障位置、故障的修复过程和故障对所述抢修小队的需求；所述故障对所述抢修小队的需求涉及所述抢修小队之间的合作关系，所述合作关系包括同时合作和顺序合作；所述同时合作的约束条件为：其中，为故障a的抢修步骤d开始抢修的时间，为抢修小队c到达故障a的时间；所述顺序合作的约束条件为：所述顺序合作的约束条件为：其中，为故障a的抢修步骤d结束的时间；定义一个n维的0
‑
1矩阵G来表示配电网中每个节点之间的连接情况，当G
1,2
＝1时，它表示节点1和2之间存在无故障的连接，反之则不存在连接或连接已损坏；所述配电网的约束条件为：所述配电网的约束条件为：所述配电网的约束条件为：所述配电网的约束条件为：其中，P
k,t
和Q
k,t
分别为电源k在时间t时输出的有功和无功功率，和分别为电源k的额定有功和无功功率；基于有功功率守恒方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚东，严英杰，鲁沫言，江秀臣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：