一种基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步和社会的发展，新能源等新的技术的引入，电力系统的复杂程度越来越高，使得电力系统的运行及调度产生诸多挑战。电力系统的异构特点使得传统的集中式调度方法面临困难，对于如此复杂的系统，集中式调度的工作量繁重且智能性程度不高，每个组成部分的动作需要控制中心统一下达命令，费时费力。风力发电及光伏发电的发电量存在不确定性，如果不能实时的对系统做出调整可能给整个系统带来不稳定因素甚至严重后果。因此需要在传统调度方式的基础上使每个电力系统组成模块具有智能性，能够通过自身与周边模块的沟通来实现自我调整以达到一定程度的自治，实现实时调度以及分布式调度。可以提高电网运行的安全性与稳定性。因此将复杂的电力系统看作一个多智能体系统来进行研宄是如今的大趋势。在多智能体系统中，每个模块可以是发电机、输电线，也可以是负荷，都具有智能性，可以通过与相邻模块的沟通完成参数以及动作的自我调整。而传统的仿真平台系统不能很好地实现模块的智能性，各个模块间也不能实现信息和数据的交换，因此不能很好地对电力系统进行直观的仿真建模。
【发明内容】
[0003]针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种针对电力系统的源-网-荷互动技术进行仿真，能够自我应对外界情况变化，做出积极反应的基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法。
[0004]本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案:本发明设计了一种基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法，包括如下步骤:
[0005]步骤001.根据电力系统网络结构，在Matlab中建立电力系统元件模型，包括电力系统元件之间的电气关联关系；
[0006]步骤002.在Netlogo中定义代表电力系统元件的智能体通用模块，其中，智能体通用模块包括通信属性子模块、智能属性子模块和物理属性子模块；通信属性子模块用于模拟电力系统元件之间的信息交换过程；智能属性子模块用于描述电力系统元件制定决策的过程；物理属性子模块用于定义电力系统元件的运行状态；
[0007]步骤003.搭建Matlab和Netlogo之间的数据交换接口模块实现信息交互；
[0008]步骤004.仿真时，通过Matlab计算获得电力系统运行状态数据，并将电力系统运行状态数据通过Matlab与Netlogo之间的数据交换接口模块，由Matlab发送至Netlogo中；
[0009]步骤005.Netlogo接收电力系统运行状态数据后，采用智能体通用模块中的通信属性子模块针对电力系统运行状态数据模拟进行信息处理操作，获得处理数据结果；
[0010]步骤006.Netlogo采用智能体通用模块中的智能属性子模块，根据处理数据结果，获得控制电力系统元件的控制策略；
[0011]步骤007.Netlogo采用物理属性子模块，根据控制电力系统元件的控制策略，获得电力系统元件的控制量，并通过Matlab与Netlogo之间的数据交换接口模块，将电力系统元件的控制量由Netlogo发送至Matlab中，作用在对应电力系统元件上，并判断此时电力系统是否稳定，是则结束；否则返回步骤004。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:所述通信属性子模块还用于定义电力系统元件之间的通信拓扑结构。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:所述智能属性子模块包括知识库子模块、决策库子模块和推理机，其中，知识库子模块是电力系统运行要求规则的集合，决策库子模块是电力系统控制决策规定过程的集合，推理机用于电力系统根据知识库子模块和决策库子模块中的规则控制电力系统元件的控制策略。
[0014]作为本发明的一种优选技术方案:所述物理属性子模块用于定义电力系统元件的运行状态，包括电力系统元件的控制量、控制参数和控制状态变化规律。
[0015]作为本发明的一种优选技术方案:所述步骤005中，Netlogo接收电力系统运行状态数据后，采用智能体通用模块中的通信属性子模块针对电力系统运行状态数据进行延迟、误码和中断处理操作，获得处理数据结果。
[0016]本发明所述一种基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本发明设计的基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法，针对电力系统的源-网-荷互动技术进行仿真，具有仿真过程直观可见，整个过程中可以在Netlogo中很清楚地看到每个智能体通用模块的状态变化情况；并且所设计的方法中的模块具有智能性，能自我应对外界情况的变化，做出积极的反应。
【附图说明】
[0017]图1为本发明设计基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法的系统结构框图；
[0018]图2为本发明设计中智能属性子模块的结构框图；
[0019]图3为本发明设计中物理属性子模块的结构框图；
[0020]图4为本发明设计实施例三机九节点系统的仿真图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合说明书附图针对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0022]如图1所示，本发明设计基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法中，所基于的系统结构是一种基于Matlab和Netlogo的电力系统仿真系统，Netlogo作为该软件系统的前台，也是交互界面，在Netlogo中定义电力系统中的各种元件模块，称之为智能体通用模块，智能体通用模块包含三个属子模块:通信属性子模块、智能属性子模块、物理属性子模块；其中，每个智能体通用模块都有两组接口，分别为物理接口和通信接口。物理接口是智能体通用模块与物理实体即Matlab连接的接口，负责获取和发送本模块电力元件的信息数据；通信接口是智能体通用模块与相邻智能体通用模块的数据交换接口。Netlogo中是由智能体通用模块按通信拓扑组成的网络，仿真的结果可以很直观的反映在Netlogo中；Matlab作为该软件的后台，用于搭建完整的电力系统元件模型，包括电力系统运行模型及控制策略算法等，负责电力系统的仿真运算，即模拟电力系统实体的运行，并将结果交给Netlogo。
[0023]本发明设计的一种基于Matlab和Netlogo的电力系统联合仿真建模方法在实际应用过程当中，具体包括如下步骤:
[0024]步骤001.根据电力系统网络结构，在Matlab中建立电力系统元件模型，包括电力系统元件之间的电气关联关系。
[0025]步骤002.在Netlogo中定义代表电力系统元件的智能体通用模块，其中，智能体通用模块包括通信属性子模块、智能属性子模块和物理属性子模块。
[0026]其中，通信属性子模块用于模拟电力系统元件之间的信息交换过程，以及用于定义电力系统元件之间的通信拓扑结构，通信属性子模块是电力系统元件进行数据采集、信息交流的通信接口，其模拟通信过程中的延时、误码和中断等情形，并且电力系统元件之间交流的形式为问答式，传送的数据带有时标。
[0027]如图2所示，智能属性子模块是使智能体通用模块具有智能性的关键，智能属性子模块用于描述电力系统元件制定决策的过程，其中，智能属性子模块包括知识库子模块、决策库子模块和推理机。
[0028]其中，知识库子模块是电力系统运行要求规则的集合，是一个经验库，存储本智能体通用模块的相关信息和经验数据，例如功率平衡问题，知识来源于对采集的数据(新能源输出功率波动范围、波动频率、与时间和季节等的关系，以及柔性负荷的用电规律)应用定量模型分析后与历史数据的类比，所得出的相关(直接或间接)经验。
[0029]决策库子模块是电力系统控制决策规定过程的集合，用if..., then来描述。
[0030]推理机用于电力系统根据知识库子模块和决策库子模块中的规则控制电力系统元件的控制策略。
[0031]电力系统元件会基于对决策过程自组织行为机制的认识优化调整决策集，各种不同的电力系统元件的决策库必然是不同的。
[0032]如图3所示，物理属性子模块用于定义电力系统元件的运行状态，具体用于定义电力系统元件的运行状态，包括电力系统元件的控制量、控制参数和控制状态变化规律；物理属性子模块采用继承式的类定义，例如电力系统物理元件可分为电源、电网、负荷等，电源中又有常规发电机、风力发电机和光伏发电等，同一父类的几种子类之间的属性定义采用冗余措施，即枚举其特征属性，在区分时使用开关量选取需要的特征属性；物理属性子模块还定义该物理实体的输入输出量，例如常规发电机的输入为频率，输出为功率；负荷的输入为频率、电价，输出为功率；同时，物理属性子模块通过物理接口获取自身的状态信息，即Matlab的仿真计算结果，或是将智能元件执行决策后的状态信息传给Matlab进行计算。
[0033]步骤003.搭建Matlab和Netlogo之间的数据交换接口模块实现信息交互。
[0034]步骤004.仿真时，通过Matlab计算获得电力系统运行状态数据，并将电力系统运行状态数据通过Ma