一种基于多智能体技术的船舶电力系统故障恢复方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于多智能体技术的船舶电力系统故障恢复方法，其利用图迹分析和多智能体技术设计船舶综合电力系统故障恢复算法。采用图迹分析方法建立船舶综合电力系统图模型，图模型中的每个边都与物理电力系统中的一个组件相对应，而每个主要组件都有各自的智能体，而采用组件迹来管理电力系统图模型拓扑结构和遍历其它组件智能体。在此基础上，本发明专利技术以智能体所具有的信息交换、交互作用、合作、协调工作和通讯功能为基础，协作完成船舶电力系统故障恢复任务。本发明专利技术可以处理具有回路的电力系统及其负载具有多优先级的故障恢复问题，在保障高优先级组件优先恢复供电的前提下，尽可能多地恢复断电组件的供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及船舶电力
，具体是。
技术介绍
船舶所处环境恶劣，其电气组件易受到恶劣环境条件影响而出现各种故障或非正常运行状态，从而影响电力系统正常供电，许多重要的用电组件一旦失电将严重影响船舶的安全，因此，迫切需要解决电力组件故障后，失电负载的快速恢复供电问题，以提高系统供电的可靠性和连续性。船舶电力系统故障恢复基本要求是在满足电力系统过压、过流和开关操作次数等约束条件下，通过调整网络中分段开关和联络开关的组合状态以改变网络拓扑结构，最大限度地恢复失电负载的供电，即电力系统故障恢复通常是通过电力系统的网络重构实现的。系统故障恢复重构的概念来源于陆地电力系统的配电网络运行，但由于船舶综合电力系统其结构和任务的特殊性，其网络重构与陆地电力系统有很大区别。陆地电力系统重构的目标多以考虑安全约束条件下的经济性为目的，而综合电力系统的网络重构关注的问题是如何合理有效地调度系统能源、保障重要负荷的供电连续性从而提高船舶的生命力，因此，许多针对陆地电力系统的网络重构和故障恢复方法不适用于船舶电力系统。目前的船舶电力系统故障恢复方案都存在一定问题,例如有些设计方案对电网负载的优先级数做了限制，仅能将舰船负载的优先级划分为重要负载、次重要负载和非重要负载三级，并禁止改变负载的优先级，这样无法保证故障恢复的最优性；又有许多方法需要使用矩阵或线性规划来确定故障恢复方案，从而降低了对系统改变响应的快速性；还有一些方法过度简化了电网数学模型，使电网的某些重要特性不能反映出来，这必然降低故障恢复的性能；另外，许多设计方案将故障恢复问题用数学模型来描述和表示，总是利用系统的数学模型来分析和研究故障恢复问题，这样仅能有效地解决辐射状系统的故障恢复问题，而回避了具有回路的系统故障恢复问题。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提供，可以处理具有回路的电力系统及其负载具有多优先级的故障恢复问题，在保障高优先级组件优先恢复供电的前提下，尽可能多地恢复断电组件的供电。，采用图迹分析方法建立船舶电力系统数字化模型，该数字化模型由分别对应物理系统中的每一组件的组件智能体构成，组件智能体内存储的链表可反映电力系统拓扑结构关系，组件智能体完成对应组件的状态监测与控制，同时通过与其各恢复路径上的组件智能体之间的通信，以了解其它组件状态信息，另外，由一个中央控制智能体协调负载智能体的恢复次序，所述恢复方法包括如下步骤:步骤一、中央控制智能体接收到所有断电负载智能体的恢复供电请求信息后，创建待恢复负载集；步骤二、计算所有待恢复负载所需总功率，如果系统当前可用功率小于所需总功率，依据发电机组运行效率的约束条件启动相应备用电源；步骤三、选择负载集中优先级最高的负载，从该最高优先级负载开始进行恢复；一次仅恢复一个负载的供电，然后按负载优先级递降次序恢复负载供电；步骤四、根据船舶电力系统网络拓扑特点和FIPA合同网协议，所选待恢复负载的组件智能体，即发起者智能体，向其各恢复路径迹上的组件智能体发出恢复供电提议消息，消息中包括需要完成的任务、承担任务应具备的条件；步骤五、各恢复路径迹上的组件智能体，即响应者智能体，接到所述恢复供电提议消息后，计算恢复路径迹上响应组件的可用功率，如果响应组件为失效状态，或其无可用功率，或为负载组件，则响应者智能体直接回复拒绝消息来拒绝该提议，则该响应组件所在的路径迹不能作为恢复路径；如果各响应组件可以提供或通过全部或部分所需功率，则响应者智能体向发起者智能体回复协议消息，在回复的协议消息中包括所能承担的功率；步骤六、到规定时间或收到所有回复的协议消息后，待恢复组件智能体利用模板匹配方法，依照各条恢复路径迹中的组件次序，对接收到的各回复消息依次进行检查，然后对各恢复路径进行评估，根据开关操作次数最少原则，最终选择一条或几条路径作为恢复路径；步骤七、发起者智能体向所选择恢复路径上的组件智能体，按照由远到近的次序，发送接受协议消息，所选组件智能体完成委托的任务后给发起者智能体发送提示消息；步骤八、当该负载供电恢复后，检查相关组件的约束条件是否满足，如果满足约束条件，执行步骤十；如果不满足约束条件，则执行步骤九；步骤九、从受影响的最低优先级和最小功率负载开始,执行分级卸载,一次仅卸载一个负载，直到所有约束条件满足为止；步骤十、该负载智能体向中央控制智能体发送提示消息，表明该负载已恢复供电，则中央控制智能体从未恢复供电负载集删除该负载，然后返回步骤三。本专利技术的优点在于:在这种分析模式下，分工不同的研究人员可以共用一个统一的系统模型，即图迹分析模型(包括图形化和数字两种模型)，进行规划，设计、实时操作和保护等方面的研究，这样可以缩短开发周期，减少建模成本和维护成本。由于图迹分析数字化模型的工作方式与实际物理系统的工作方式非常相似，即图迹分析数字化模型可以模拟实际物理系统的工作方式和工作过程。本故障恢复系统是由多个智能体相互通讯、彼此协调，共同完成作业任务的系统，它不仅具备一般分布式系统所具有的资源共享、易于扩张、可靠性强、灵活性强、实时性好的特点，而且各智能体能够通过相互协调解决大规模的复杂问题，使系统具有很强的鲁棒性、可靠性和自组织能力。【附图说明】图1是船舶电力系统的MAS结构示意图；图2是区域配电模式的船舶综合电力系统简化模型图；图3是船舶综合电力系统GTA模型图；图4是prepareResponce O的方法工作流程图；图5是算例I负载发生故障后的GTA模型图；图6是算例I负载恢复供电后的GTA模型图；图7是算例2负载发生故障后的GTA模型图；图8是算例2负载恢复供电后的GTA模型图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参考图1,多智能体系统(Mult1-Agent System, MAS)是由多个可执行并行计算的智能体(Agent)组成的集合。通常每个智能体被认为是一个物理的或者抽象的实体，各个智能体是独立自主的，能作用于自身和环境，能对环境变化做出反应，更为重要的是它能够与其它智能体通信、交互，彼此协同工作，完成共同的任务。基于多智能体的船舶电力故障恢复系统可分为二层:电力系统物理层和与物理层相对应的MAS层。每个智能体可以监测对应组件的状态信息，并控制其动作。智能体与智能体之间不但可以交换信息，而且还会根据协议实施社会行为，如合作、商议、调和的行为，如图1所示，其中中央控制智能体CC智能体对各智能体的请求起协调作用。本系统选择JADE (Java智能体Development Framework)作为多智能体开发工具和平台。JADE完全是通过java语言实现，并符合FIPA多智能体标准，因采用一系列支持调试和发布的图形工具而简化了多智能体系统的开发。每一个JADE的运行环境实例叫做一个容器(Container),每个容器可以包含多个智能体。FIPA(Foundation for Intelligent Physical 智能体 s)规定了一套标准交互协议，它们可以作为建立多智能体对话的标准模板。对于智能体s间的每次对话来说，JADE将双方分为Initiator角色(发起者智能体)和Responder角色(响应者智能体)。遵照大部分FIPA交互协本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多智能体技术的船舶电力系统故障恢复方法，其特征在于：采用图迹分析方法建立船舶电力系统数字化模型，该数字化模型由分别对应物理系统中的每一组件的组件智能体构成，组件智能体内存储的链表可反映电力系统拓扑结构关系，组件智能体可完成对应组件的状态监测与控制，同时通过与其各恢复路径上的组件智能体之间的通信，以了解其它组件状态信息，另外，由一个中央控制智能体协调负载智能体的恢复次序，所述恢复方法包括如下步骤：步骤一、中央控制智能体接收到所有断电负载智能体的恢复供电请求信息后，创建待恢复负载集；步骤二、计算所有待恢复负载所需总功率，如果系统当前可用功率小于所需总功率，依据发电机组运行效率的约束条件启动相应备用电源；步骤三、选择负载集中优先级最高的负载，从该最高优先级负载开始进行恢复；一次仅恢复一个负载的供电，然后按负载优先级递降次序恢复负载供电；步骤四、根据船舶电力系统网络拓扑特点和FIPA合同网协议，所选待恢复负载的组件智能体，即发起者智能体，向其各恢复路径迹上的组件智能体发出恢复供电提议消息，消息中包括需要完成的任务、承担任务应具备的条件；步骤五、各恢复路径迹上的组件智能体，即响应者智能体，接到所述恢复供电提议消息后，计算恢复路径迹上响应组件的可用功率， 如果响应组件为失效状态，或其无可用功率，或为负载组件，则响应者智能体直接回复拒绝消息来拒绝该提议，则该响应组件所在的路径迹不能作为恢复路径；如果各响应组件可以提供或通过全部或部分所需功率，则响应者智能体向发起者智能体回复协议消息，在回复的协议消息中包括所能承担的功率；步骤六、到规定时间或收到所有回复的协议消息后，待恢复组件智能体利用模板匹配方法，依照各条恢复路径迹中的组件次序，对接收到的各回复消息依次进行检查，然后对各恢复路径进行评估，根据开关操作次数最少原则，最终选择一条或几条路径作为恢复路径；步骤七、发起者智能体向所选择恢复路径上的组件智能体，按照由远到近的次序，发送接受协议消息，所选组件智能体完成委托的任务后给发起者智能体发送提示消息；步骤八、当该负载供电恢复后，检查相关组件的约束条件是否满足，如果满足约束条件，执行步骤十；如果不满足约束条件，则执行步骤九；步骤九、从受影响的最低优先级和最小功率负载开始，执行分级卸载，一次仅卸载一个负载，直到所有约束条件满足为止；步骤十、该负载智能体向中央控制智能体发送提示消息，表明该负载已恢复供电，则中央控制智能体从未恢复供电负载集删除该负载，然后返回步骤三。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多智能体技术的船舶电力系统故障恢复方法，其特征在于:采用图迹分析方法建立船舶电力系统数字化模型，该数字化模型由分别对应物理系统中的每一组件的组件智能体构成，组件智能体内存储的链表可反映电力系统拓扑结构关系，组件智能体可完成对应组件的状态监测与控制，同时通过与其各恢复路径上的组件智能体之间的通信，以了解其它组件状态信息，另外，由一个中央控制智能体协调负载智能体的恢复次序，所述恢复方法包括如下步骤: 步骤一、中央控制智能体接收到所有断电负载智能体的恢复供电请求信息后，创建待恢复负载集； 步骤二、计算所有待恢复负载所需总功率，如果系统当前可用功率小于所需总功率，依据发电机组运行效率的约束条件启动相应备用电源； 步骤三、选择负载集中优先级最高的负载，从该最高优先级负载开始进行恢复；一次仅恢复一个负载的供电，然后按负载优先级递降次序恢复负载供电； 步骤四、根据船舶电力系统网络拓扑特点和FIPA合同网协议，所选待恢复负载的组件智能体，即发起者智能体，向其各恢复路径迹上的组件智能体发出恢复供电提议消息，消息中包括需要完成的任务、承担任务应具备的条件； 步骤五、各恢复路径迹上的组件智能体，即响应者智能体，接到所述恢复供电提议消息后，计算恢复路径迹上响应组件的可用功率，如果响应组件为失效状态，或其无可用功率，或为负载组件，则响应者智能体直接回复拒绝消息来拒绝该提议，则该响应组件所在的路径迹不能作为恢复路径；如果各响应组件可以提供或通过全部或部分所需功率，则响应者智能体向发起者智能体回复协议消息，在回复的协议消息中包括所能承担的功率； 步骤六、到规定时间或收到所有回复的协议消息后，待恢复组件智能体利用模板匹配方法，依照各条恢复路径迹中的组件次序，对接收到的各回复消息依次进行检查，然后对各恢复路径进行评估，根据开关操作次数最少原则，最终选择一条或几条路径作为恢复路径; 步骤七、发起者智能体向所选择恢复路径上的组件智能体，按照由远到近的次序，发送接受协议消息...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏立，尚安利，王征，王家林，尹洋，卜乐平，杨宣访，王黎明，侯新国，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：