научная статья по теме ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ АГЕНТЫ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СЕТЯМИ. I. ЭЛЕМЕНТЫ АРХИТЕКТУРЫ Энергетика

Текст научной статьи на тему «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ АГЕНТЫ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СЕТЯМИ. I. ЭЛЕМЕНТЫ АРХИТЕКТУРЫ»

№ 1

ИЗВЕСТИЯ АКАДЕМИИ НАУК ЭНЕРГЕТИКА

2014

УДК 681.518.52

© 2014 г. ГОЛОВИНСКИЙ И.А., ЛОНДЕР М.И.1

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ АГЕНТЫ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ СЕТЯМИ.

I. ЭЛЕМЕНТЫ АРХИТЕКТУРЫ

Рассматриваются предпосылки и возможности применения идеологии много-агентных интеллектуальных систем в сфере оперативно-диспетчерского управления электрическими сетями (ОДУЭС). Описываются архитектура и схема функционирования интеллектуального агента ОДУЭС. В качестве универсальной модели памяти агента ОДУЭС предлагается концепция графореляционной системы. Отмечается роль Общей модели информации (С1М) как необходимого инструмента обеспечения коммуникаций между агентами.

Введение. Важным направлением исследований в электроэнергетике является создание научного фундамента Интеллектуальной энергосистемы с активно-адаптивной сетью (ИЭСААС), поддерживающего и концепцию "умной сети" [1, 2]. Дискуссии и исследования в этой области сосредоточены преимущественно вокруг вопросов архитектуры будущей интеллектуальной электроэнергетики [3, 4]. Интеллектуализация электроэнергетики сопряжена с фундаментальным усложнением задач управления, значительным расширением их спектра, ростом требований к качеству и скорости их решения. Очевидно, что системы управления в интеллектуальной электроэнергетике должны создаваться как распределенные интеллектуальные системы — как системы взаимодействующих интеллектуальных агентов. Но реальный облик агентов и архитектура многоагентных систем управления для электроэнергетики конкретизированы пока недостаточно.

Цель настоящей работы — определить некоторые элементы архитектуры и логики поведения интеллектуальных агентов в системе оперативно-диспетчерского управления электрическими сетями (ОДУЭС). В первой части работы рассматриваются некоторые общие принципы конструирования агентов ОДУЭС и их систем. Публикация второй части предполагается в одном из номеров журнала.

Особенности технологии и организационной структуры ОДУЭС

Существующие автоматизированные средства ОДУЭС образуют многоуровневую и многокомпонентную человеко-машинную среду с распределенной иерархической структурой осуществляемых ею функций. Масштабы объекта управления, его структурная сложность и относительная самостоятельность отдельных его частей предопределяют неэффективность и невозможность полной централизации функций ОДУЭС. Этим обусловлена исторически сложившаяся определенная степень автономности компонентов системы ОДУЭС — центров оперативно-диспетчерского управления

1ОАО "Научно-технический центр Федеральной сетевой компании Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ФСК ЕЭС"), г. Москва.

электросетями разных уровней. При наличии иерархической подчиненности и взаимодействия между диспетчерскими центрами по горизонтали, каждый центр вместе с тем самостоятельно вырабатывает и реализует присущий ему спектр управляющих решений.

Формирование решений диспетчерский центр производит на основе моделирования и анализа состояния режима электрической сети. Средствами моделирования являются расчетные модели электрических и энергетических режимов. Расчет режима и оценка состояния сети образуют первый этап выработки решения по оперативному управлению — этап подготовки необходимой информации. Второй этап состоит в принятии решения на основе полученных данных. Последнее осуществляется путем применения правил технологии оперативного управления к результатам анализа и моделирования. Множество этих правил заключено в диспетчерских инструкциях и других нормативных документах. Итогом этой обработки являются решения о необходимости тех или иных изменений режима электросети и планы их осуществления.

Усилия разработчиков Автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) были сосредоточены на создании расчетных компьютерных моделей режимов энергосистемы. Одновременно развивались автоматизированные средства сбора, передачи и хранения данных о ее структуре и состоянии. Продолжалось совершенствование быстродействующих средств защиты и автоматики. Проводились разработки "экспертных систем", автоматизирующих логические рассуждения диспетчера при применении им правил технологии оперативного управления. Результаты, достигнутые по этим направлениям, должны быть интегрированы в составе системы интеллектуальных агентов ОДУЭС.

Специфика технологии и организационно-технической структуры ОДУЭС диктует необходимость применения в ней многоагентных методов и средств интеллектуализации. К особенностям функционирования ОДУЭС относятся:

— значительный объем и сложность информации о структуре и состоянии управляемого объекта;

— сложность логико-математических методов и алгоритмов моделирования объекта и формирования решений по управлению им;

— высокий темп обновления исходных данных;

— высокие требования к скорости принятия решений и к их достоверности.

С этими технологическими особенностями ОДУЭС в структурно-организационном плане связаны:

— многоуровневость и территориальная распределенность структуры ОДУЭС;

— частичная самостоятельность, автономность функционирования компонентов системы ОДУЭС;

— локализация принятия решений по вертикали и горизонтали;

— согласованность функционирования между компонентами ОДУЭС;

— высокая интенсивность обмена информацией между компонентами ОДУЭС.

Усложнение структуры и функций автоматизированных систем ОДУЭС выдвигает

задачу управления "второго порядка" — эффективного управления их созданием, развитием и эксплуатацией. Следует отметить, что проблема эффективности управления крупными распределенными техническими системами в процессе их развития и усложнения актуальна не только для электроэнергетики. К настоящему времени на ведущую роль в ее решении во многих сферах производства и бизнеса выдвинулась методология систем интеллектуальных агентов.

Многоагентные информационные системы

К первым работам по многоагентным системам по существу принадлежат отечественные исследования коллективного поведения автоматов, начатые в конце 1950-х гг. [5]. За последние два десятилетия информационные и интеллектуальные системы с распределенной архитектурой интенсивно развивались. Термин "система интеллекту-

альных агентов" служит иногда просто синонимом выражения "распределенная интеллектуальная система". Но использование первого термина смещает центр внимания с системы в целом на ее подсистемы и компоненты.

Несмотря на значительное распространение технологии многоагентных систем, единое общепринятое определение понятия агента пока не сложилось. Одно из существующих определений: "Агент — это аппаратная или программная сущность, способная действовать в интересах достижения целей, поставленных перед ним владельцем и/или пользователем" [6]. В настоящей работе концепция агента понимается шире, охватывая также человеко-машинные комплексы.

Агент воспринимает сигналы извне, формирует решения о воздействиях на внешнюю среду и осуществляет эти воздействия. Агент считается интеллектуальным (в большей или меньшей степени), если характер его реакций на внешние сигналы подобен результатам умственной деятельности человека. Понятие интеллектуального агента является одним из центральных в теории искусственного интеллекта [7].2

К интеллектуальным относятся, в частности, агенты, способные осуществлять логический вывод на основе формализованной базы знаний. Они называются логическими агентами [7, с. 284]. В электрических сетях относительно простыми аппаратными логическими агентами являются устройства защиты и автоматики, реализованные посредством релейно-контактных схем. Большими логическими возможностями обладают устройства защиты и автоматики, логические части которых выполнены на базе цифровых программируемых контроллеров. Многочисленную категорию агентов в электрических сетях образовали в последние годы "умные" счетчики электроэнергии.

Один агент может быть частью другого. Программный агент может быть частью другого программного агента или частью программного обеспечения аппаратного агента. Например, комплекс программ компьютерного тренажера диспетчера электрических сетей — программный агент, входящий в состав более крупного программного агента — SCADA/EMS,3 который является частью человеко-машинного агента — центра диспетчерского управления электросетями. Иерархия центров диспетчерского управления ЕНЭС России — эволюционно сформировавшаяся распределенная иерархическая система. Она служит примером системы человеко-машинных интеллектуальных агентов.

Многоагентные системы применяются во многих сферах информационных технологий — таких как управление информационными сетями и потоками, поиск информации, электронные библиотеки, электронная коммерция, робототехника, управление воздушным движением, коллективное принятие решений, обучение и др. В электроэнергетике многоагентный подход возник как отражение сложности ее распределенно-иерархической структуры [8]. Разработка многоагентных систем порводилась также для диагностики оборудования, идентификации его состояния [9, 10]. Следует отметить также "модельное конструирование" — методологию и инструментарий представления компьютерного приложения системой функциональных элементов, разработанное в Институте проблем моделирования в энергетике им. Г.Е. Пухова НАН Украины [11]. Для управления электроэнергетическими системами многоагентная идеология естественна и актуальна, но по масштабу её применения электроэнергетика отстает от других отраслей.

Создание программных агентов и их систем основано на специальной методологии и технологии программирования — агентно-ориентированном подходе (АОП) [12] на базе Объектно-ориентированного проектирования и программирования (ООП). Центральным в ООП является понятие "объекта" в компьютерной программе. Объект — это набор параметров и функций, моделирующий структуру и поведение компонента физической или информационной системы. Совокупность однотипных объектов об-

2Искусственный интеллект теперь определяют так же, как науку об интеллектуальных агентах.

3SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) — система диспетчерского управления и сбора данных.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком