智慧型代理人技術於電力系統故障診斷與復電決策之研究(2/2) 計畫編號：93-2213-E-027-007
執行期限：93 年08 月01 日至94 年07 月31 日
主 持 人：陳文輝 國立台北科技大學自動化科技研究所
一、中英文摘要
本 研 究 內 容 係 以 第 一 年 之 成 果 為 基 礎，將所規劃之智慧型代理人系統，以Java 程式語言進行實作與模擬。運用Java 語言 純物件導向及跨平台之特性，開發一套以 智慧型代理人技術為基礎，具圖形化介面 之電力系統故障診斷與復電系統。在模擬 驗證方面，我們以多台具網路通訊功能之 個人電腦，建立一個多代理人模擬平台，
驗證本研究架構之可行性。
關鍵詞：智慧型代理人、電力系統、故障 診斷、復電決策
Abstract
This study, using Java technology, implements an intelligent agent system based on the results of the preceding stage. We have successfully developed a GUI, agent-based fault diagnosis and restoration system for power system operation. To verify the feasibility and simulate the overall performance of the proposed system, several PCs with network communication functions have been adopted as the test platform in this study.
Keywords: Intelligent agent, Power system, Fault diagnosis, Restoration
二、計畫緣由與目的 2.1研究動機
對於社會上各種重要的經濟建設，安 全可靠的電力基礎建設扮演著一個非常 關鍵性的角色。由於電力網路遍及各個區 域，因此在輸送的過程中，難免會遇上一 些不可避免的故障因素，如雷擊、外物碰 撞或是設備老化等。當故障發生時，就可 能會造成電力供應上的中斷。如果是重大 的電力事故，所引發的經濟損失更是難以 估計，同時也會造成人們生活上的諸多不 便。例如，台電系統於民國八十八年發生 的七二九事件，造成全台約有80%的電力 用戶受到波及，工商業損失更高達上百億 元。
現今的電力系統大都結合了資訊與 通訊技術，朝向自動化方面發展。在此全 面監控下的電力系統，其即時運轉狀態等 數據資料，皆可透過電力SCADA/EMS 系 統線上取得。若能運用時下蓬勃發展的資 訊技術，根據所監測分析的結果，發展一 些新的技術及工具，以期對於重要的電力 設施在遭受到干擾、設備故障及面臨一些 潛在性威脅時，能夠快速適時的調整，恢 復至穩定狀態，更顯得十分的迫切與重 要。
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雖然目前已有許多研究人員，研發出 許多的輔助電力調度用之計算機程式或 演算法，但大都是獨立的軟體模組，或獨 立系統。這樣的獨立模組在實際應用時，
存在著整合上的困難，無法線上完成協同 合作。究其原因，係在研究初期未對實際 SCADA/EMS 系統架構作整體規劃或缺乏 現場實際電力運轉經驗。
由於電力網路具有高度互連且相互 影響的特性，資料來源散佈於各區域，在 控制行為上又必須對整體作考慮，因此非 常適合應用分散式架構之智慧型代理人 技術。如何根據實際SCADA/EMS 系統架 構及監測所得之線上資料，發展一套即時 智慧化電力系統運轉輔助工具，是一個值 得深入研究的主題。
2.2 計畫目的
本研究係針對電力系統的特性與組態，根 據階層調度控制系統，規劃智慧型代理人 軟體模組及其整體架構。藉由智慧型代理 人技術，透過線上故障診斷與復電決策系 統，期望建立一套適用於台灣電力系統之 即時智慧型故障診斷與調度決策模型。在 故障發生時，提供電力調度員適切的協 助，以迅速判斷出故障發生之位置，並採 取適當之控制策略，進而使故障範圍及所 受之影響減到最小。
三、結論與討論
本計劃已依原先規劃，成功開發出應用於 電力系統運轉調度之多代理人系統。此系 統係以 Java 程式語言進行實作軟體模 組。所完成之代理人系統包括人工智慧核 心演算法，可結合既有電力 SCADA 系 統，動態連結資料庫軟體，應用於實際電 力系統之操作。各代理人軟體模組間透過 TCP/IP 協定作為底層網路通訊格式。處於
TCP/IP 網路環境下，遵循 FIPA-ACL 的 溝通協定標準，進行訊息之傳遞與交換。
本研究採用之ACL 訊息內容格式如下:
藉由相互協同合作之方式，達成整體之復 電目標。在達成最終的目標過程中，具 有和其他的代理人溝通的能力。圖 1 為 代理人透過合作模式詢問變壓器狀況。
圖1: 代理人透過合作模式詢問變壓器狀況
本研究中，我們共設計三類代理人，
二十九個具分散式運算的代理人軟體模 組。本研究所設計之多代理人系統具有 以下特點：
具自主性行為可達成交付之目標。
具有對所處的環境做出反應之特點。
能認識它所處之環境，並且對環境中 的改變，在適當時間做出適當反應的 能力。
具智慧化快速推理機制。
本研究復電決策模型採用灰模糊理 論作為各方案之優選排序之方法。實作方 面則以物件導向分析與設計的技術，建立
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電力系統各元件之關係模型，並發展系統 化之故障推論演算法，部份流程以硬體實 作，以加速即時應用之目標。
本研究所設計之多代理人之系統架 構如圖2 所示，在每一個變電所中皆設 置有資料分析代理人(Data analysis agent)、控制代理人(Control agent)、監測 代理人(Monitoring agent)、資料庫代理人 (DB agent)等四種不同功能的代理人。其 中資料分析代理人係由信息傳送模組 (Messenger)、學習模組(Learner)及推理模 組所構成，圖3 為部份代理人類別關係圖。
圖2:多代理人系統架構
另外在台電調度控制系統中，區域 調 度 中 心 ， 設 置 一 個 目 錄 伺 服 代 理 人 (Directory Facilitator agent)，專司記錄在各 變電所中啟動之代理人之識別碼、位置及 提供之服務項目，並可透過網路提供查 詢。為了方便調度人員利用本代理人系 統，我們特別設計了國內第一套具跨平 台 ， 採 分 散 式 架 構 的 人 機 介 面 (Cross-platform GUI)，如圖 4 所示。
圖3: 代理人模組類別圖
圖4: 跨平台圖形介面
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為了能發展一套現場可用之快速的 故障診斷機制，我們捨棄一些如規則庫式 的傳統作法，自行以 ALTERA 公司的產 品，將研究所發展之演算法開發出相關電 路，目前已完成雛型產品，該電路可整合 到電力控制設備，達成即時故障診斷之目 標，並可應用於台電現行規範中。成品如 圖5 所示，目前專利申請中。
圖5 故障診斷晶片雛型產品
在實際電力系統運轉中，完成故障診 斷程序後，即可根據故障之位置作故障區 域之隔離及進行轉供或復電策略。以使停 電區域減至最小。此階段重點在於發展一 套適用於復電決策調度之決策方法。
本研究採用灰模糊理論，發展復電評 估模型。首先我們須建立整個調度方案之 評估因子，再透過電力潮流分析程式，算 出各調度方案之電力潮流分析值。其次是 將原始數據標準化，接著由各調度方案與 理想方案作比較，計算灰關聯係數與灰關 聯度，再由灰關聯度之大小作為各方案決 策之優選排序。圖6 為本研究所發展之復 電程式執行部份畫面。
圖6、復電程式執行部份畫面
本研究所有程式均自行撰寫，部份 執行畫面如圖 7 所示。
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圖7 程式執行之部份畫面
為驗證本研究架構之可行性，本研究 同時以個人電腦互聯方式建立一套多代 理人模擬平台，在平台上產生 29 個代理 人軟體模組，進行三階層系統連線模擬與 相關測試。
本研究為二年期計劃，在第一年主要 針對系統進行設計與分析。第二年為系統 之實作與模擬。為了能讓整體計畫所完成 之成果可應用於實際系統，以期將研究成 果技轉業界，因此在軟體規格上之分析與 設計流程及系統開發方式完全遵循業界 之標準，部份成果以硬體技術作為實現。
四、計畫成果自評
本計畫以多代理人技術為基礎，規劃 及設計一套整合性、具跨平台特性之分散 式多代理人軟體系統，應用於電力系統故 障診斷與復電決策。本計畫執行的結果與 計劃書中所提之目標吻合。本計畫已成功 開發一套多代理人模擬平台及實作電力 運轉調度多代理人系統。所完成之系統其 整體開發遵循業界標準。主要之具體成果 條列敘述如下：
1. 完成多代理人架構及相關軟體模組之 設計與實作。
2. 完成故障推論演算法之設計與實作。
3. 完成復電決策分析之設計與實作。
4. 完成跨平台圖控介面之設計與實作。
5. 建立多代理人模擬平台。
6. 發表期刊論文四篇，研討會論文四篇。
7. 培育研究生對電力系統故障診斷與復 電規劃、智慧型代理人及Java技術之專 業智能。
五、參考文獻
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