適用于飛機(jī)分布式配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法

專利名稱：適用于飛機(jī)分布式配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制方法，特別涉及一種網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法。
背景技術(shù)：
目前，公知配電網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)算法有現(xiàn)代隨機(jī)優(yōu)化算法、故障恢復(fù)方案預(yù)置法。由于現(xiàn)代隨機(jī)優(yōu)化算法需要采集整個網(wǎng)絡(luò)的工作狀態(tài)做出控制決策，因此較為適合于集中式控制方式，而飛機(jī)配電系統(tǒng)往往采用分布式控制方式以提高系統(tǒng)可靠性，因此現(xiàn)代隨機(jī)優(yōu)化算法不適用于飛機(jī)配電系統(tǒng)的控制，并且由于機(jī)載重要設(shè)備對不中斷供電要求較高，現(xiàn)代隨機(jī)優(yōu)化算法由于其計算量較大不能滿足系統(tǒng)實時性的需求。飛機(jī)上普遍采用故障恢復(fù)方案預(yù)置法進(jìn)行重構(gòu)恢復(fù)，但該方法存在的問題是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)比較龐大時，很難將所有故障情況都考慮進(jìn)去并制定恢復(fù)方案，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生多重故障和連鎖故障情況而超出預(yù)設(shè)方案時，控制器無法對系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)恢復(fù)管理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，是針對前述背景技術(shù)中現(xiàn)有算法的不足之處，提供一種適用于飛機(jī)分布式配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法，其能夠較好地解決上述存在的問題，能夠自動跟蹤監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜凸ぷ鳡顟B(tài)，在保證網(wǎng)絡(luò)中的故障被隔離的前提下盡可能地為網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷點恢復(fù)供電。本發(fā)明為解決以上技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案是一種適用于飛機(jī)分布式配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法，為配電網(wǎng)絡(luò)中的每個配電元件在控制層中設(shè)置一個對應(yīng)智能代理；按照配電元件在網(wǎng)絡(luò)中的位置分布制定代理動作規(guī)則和信息交互協(xié)調(diào)策略；每個分布式控制器之間采用黑板模式進(jìn)行信息的交互和共享； 每個智能代理合成其并發(fā)布其自身對應(yīng)配電元件的工作狀態(tài)，告知鄰接代理其可以提供的供電服務(wù)，向鄰接代理提出供電服務(wù)請求，同時，代理感知鄰接代理所發(fā)布的狀態(tài)并對其進(jìn)行反應(yīng)動作，響應(yīng)鄰接代理提出的供電服務(wù)請求，遵循一定反應(yīng)動作規(guī)則和協(xié)調(diào)策略生成其對應(yīng)配電元件的控制命令。上述重構(gòu)方法的代理動作規(guī)則為開關(guān)邏輯代理按照式Q/ = Z； & &Ic & &C所示的反應(yīng)動作規(guī)則邏輯表達(dá)通式進(jìn)行動作，Ctl為代理對開關(guān)電器的輸出控制命令，Le為將擴(kuò)大型故障從系統(tǒng)中隔離，代理發(fā)送的禁止開通命令分量，Lc為滿足系統(tǒng)運行約束條件，代理發(fā)送的禁止開通命令分量，C為控制器代理產(chǎn)生的開通命令分量。多代理系統(tǒng)中每個代理具有自主性，在執(zhí)行任務(wù)過程中會按照自己的目標(biāo)、認(rèn)知與能力行動，此時就可能會出現(xiàn)代理間的矛盾和沖突。當(dāng)智能代理之間產(chǎn)生沖突需要協(xié)調(diào)時，智能代理的動作規(guī)則首先進(jìn)行代理間沖突的隱式協(xié)調(diào)。比如當(dāng)開關(guān)代理同時接到請求開通控制分量和禁止開通控制分量時會優(yōu)先禁止開通開關(guān)器件以保證將故障從系統(tǒng)中隔離。當(dāng)智能代理的動作規(guī)則庫中的規(guī)則不能完成隱式協(xié)調(diào)時，就需要通過協(xié)調(diào)級代理進(jìn)行顯式協(xié)調(diào)。代理間的協(xié)調(diào)可以分為兩級，首先每一個功能級BPCU作為二級協(xié)調(diào)級代理完成其所包含的邏輯多代理間的協(xié)調(diào)工作；其次協(xié)調(diào)級BPCU完成系統(tǒng)最高層次的協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)其它功能級BPCU共同完成配電系統(tǒng)的系統(tǒng)級監(jiān)測和控制任務(wù)。上述重構(gòu)方法采用黑板模式進(jìn)行分布式控制器之間的信息的交互與共享，黑板模式的具體實現(xiàn)方案是，每個分布式控制終端內(nèi)部均設(shè)置一個數(shù)據(jù)存儲區(qū)，每個數(shù)據(jù)存儲區(qū)中定義了相同的聯(lián)合和結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量；每個終端將自身合成的狀態(tài)信息存放在其內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量中預(yù)定義的位置上，并將這些信息打包成為數(shù)據(jù)幀，為這些數(shù)據(jù)幀分配唯一的幀ID號，利用數(shù)據(jù)總線向系統(tǒng)中其它終端發(fā)布這些信息；其它終端接收到數(shù)據(jù)幀后， 通過幀ID號判斷信息的含義及是否需要接收該信息，并將需要接收的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)包解壓后轉(zhuǎn)存到自己內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量中對應(yīng)的位置；這樣，通過數(shù)據(jù)總線的映射作用，使得不同的分布式終端內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量中的值相一致，模擬出一個分布式終端間信息交互和共享的數(shù)據(jù)區(qū)。采用上述方案后，本發(fā)明的特點如下(1)采用一種基于分層結(jié)構(gòu)和聯(lián)邦結(jié)構(gòu)的復(fù)合的多代理體系結(jié)構(gòu)，配電控制系統(tǒng)中的實際控制器作為實體智能代理，他內(nèi)部包含了若干邏輯代理，邏輯代理按照配電網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的劃分組成若干邏輯多代理聯(lián)邦；多代理控制系統(tǒng)中的代理相互協(xié)作，完成對配電網(wǎng)絡(luò)的控制任務(wù)；(2)采用一種順序存儲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚幋a與跟蹤方式，將匯流條看成電能的分配者和接受者，并記錄下網(wǎng)絡(luò)中每一個匯流條節(jié)點到其鄰接匯流條節(jié)點的所有饋電支路的 fn息；(3)本發(fā)明制定了匯流條代理和開關(guān)代理的動作策略，并且通過開關(guān)代理動作規(guī)則的隱式協(xié)調(diào)和協(xié)調(diào)級代理的顯示協(xié)調(diào)，設(shè)置不同本地控制器和協(xié)調(diào)級控制器代理對關(guān)鍵開關(guān)控制的權(quán)限來實現(xiàn)消解不同控制器代理間產(chǎn)生的沖突，以此完成系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的目的；(4)本發(fā)明所述的重構(gòu)方法采用黑板模式進(jìn)行分布式控制器之間的信息的交互與共享。在分布式控制器代理內(nèi)部均設(shè)置一個數(shù)據(jù)區(qū)作為黑板，每一個分布式控制器內(nèi)部的邏輯多代理以及邏輯多代理聯(lián)邦將自身的工作狀態(tài)和需求信息合成后，發(fā)布在黑板數(shù)據(jù)區(qū)中事先約定的位置。同時，每個分布式控制器代理通過現(xiàn)場總線向系統(tǒng)中的其他控制器代理發(fā)布自身所管轄的邏輯多代理聯(lián)邦的工作狀態(tài)及其對鄰接邏輯多代理聯(lián)邦的輸出狀態(tài)信息，并按照自身需要，接收其他控制器代理發(fā)布的狀態(tài)信息，存儲到黑板數(shù)據(jù)區(qū)中事先約定的位置；(5)本發(fā)明采用故障事件驅(qū)動，采用了一種每一個子系統(tǒng)的運行只會直接受到與其存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)影響，同時也只會對與其存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)直接地施加影響，兩個不存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)相互之間不存在直接的影響，而是通過連接于它們之間的子系統(tǒng)間接相互作用的基本思想，并根據(jù)該思想制定了以匯流條為核心并將核心匯流條周邊開關(guān)電器包括在其中的子系統(tǒng)劃分方法，以及基于狀態(tài)傳遞思想的邏輯多代理聯(lián)邦工作狀態(tài)合成方法；(6)當(dāng)飛機(jī)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，配電控制器利用本發(fā)明所提供的方法實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的故障隔離和重構(gòu)恢復(fù)，達(dá)到飛機(jī)配電網(wǎng)絡(luò)的自動管理、提高系統(tǒng)可靠性和生命力的目的。綜上，本發(fā)明的有益效果是控制方法靈活，可以自動跟蹤監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜凸ぷ?br> 4狀態(tài)，在保證網(wǎng)絡(luò)中的故障被隔離的前提下盡可能地為網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷點恢復(fù)供電，能夠應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生多重故障和連鎖性故障的情況。


圖1是本發(fā)明對應(yīng)飛機(jī)配電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的原理框圖；圖2是本發(fā)明對應(yīng)飛機(jī)配電系統(tǒng)分布式控制方案的原理框圖；圖3是本發(fā)明采用多代理的思想進(jìn)行故障重構(gòu)方法的基本思路；圖4是本發(fā)明針對配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚幋a方法與子系統(tǒng)劃分方法示意圖；圖5是本發(fā)明針對飛機(jī)配電系統(tǒng)的特點設(shè)計的配電控制系統(tǒng)多代理體系結(jié)構(gòu)；圖6是本發(fā)明采用的黑板信息共享模式思路及實現(xiàn)措施示意圖；圖7是本發(fā)明利用狀態(tài)傳遞思想合成配電元件工作狀態(tài)的程序流程圖。圖1中G為主發(fā)電機(jī)，APU為輔助發(fā)電機(jī)，TRU為變壓整流器，IVV為應(yīng)急逆變器， Bat為蓄電池，BusAC為交流主匯流條，BusDC為直流主匯流條，BusACE為交流應(yīng)急匯流條， BusDCE為直流主匯流條，GB為發(fā)電機(jī)斷路器，DCB為直流主匯流條斷路器，BB為蓄電池斷路器，D為二極管，ACBTB為交流匯流條連接斷路器，DCBTB為直流匯流條連接斷路器，BP⑶ 為匯流條功率控制器。圖2中BP⑶為匯流條功率控制器，G⑶為發(fā)電機(jī)控制器，SPDU為二次配電中心。圖7中BLe為記錄下網(wǎng)絡(luò)中每一個匯流條可以獲得電能的所有鄰接饋電支路編號的數(shù)組；Bce記錄下每一個匯流條可以向下分配電能的所有鄰接饋電支路編號的數(shù)組。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。在圖1中，根據(jù)電源主匯流條在機(jī)上分布位置的不同，一次配電系統(tǒng)被分為4個分系統(tǒng)左側(cè)交流分系統(tǒng)、右側(cè)交流分系統(tǒng)、左側(cè)直流分系統(tǒng)和右側(cè)直流分系統(tǒng)。它們分別構(gòu)成了 4個主配電中心，主配電中心的功率部分由相應(yīng)的電源主匯流條、功率變換裝置及其周邊開關(guān)控制電器構(gòu)成。主配電中心內(nèi)部的配電裝置以及變壓整流器，應(yīng)急逆變器和蓄電池工作狀態(tài)監(jiān)測以及控制和管理由對應(yīng)的匯流條功率控制器BP⑶完成。如圖2所示，配電系統(tǒng)采用集中分布式控制，系統(tǒng)采用一種分層的數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)， 機(jī)電綜合系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線作為上級數(shù)據(jù)總線。配電控制系統(tǒng)中的分布式控制器通過獨立的電氣系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線傳遞信息，作為機(jī)電綜合系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)。在電氣系統(tǒng)分布式控制器中選取BPCU1、BPCU2作為電氣系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)控制器，成為聯(lián)系機(jī)電綜合系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線和電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的橋梁。在正常情況下，BPCUl不僅完成左側(cè)分系統(tǒng)內(nèi)部配電控制單元的監(jiān)測和控制，還要作為協(xié)調(diào)級控制器，完成同航空機(jī)電綜合系統(tǒng)的信息交互，采集整個電氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)，協(xié)調(diào)其他分布式配電控制單元完成對整個系統(tǒng)的控制任務(wù)。BPCUl 發(fā)生故障后，BPCU2可以接替BPCUl承擔(dān)起同航空機(jī)電綜合系統(tǒng)通訊并協(xié)調(diào)電氣系統(tǒng)其他分布式配電控制單元工作的任務(wù)，以保證系統(tǒng)可以容錯運行，提高系統(tǒng)可靠性及生命力。圖3所示為本發(fā)明的基本思想為配電網(wǎng)絡(luò)中的配電元件如匯流條、開關(guān)電器在控制層中設(shè)置一個智能代理，按照配電元件在網(wǎng)絡(luò)中的位置分布將其代理有序地組織起來，并制定代理動作規(guī)則和代理間信息交互和協(xié)調(diào)策略。每個智能代理合成其并發(fā)布其自身對應(yīng)配電元件的工作狀態(tài)，告知鄰接代理其可以提供的供電服務(wù)，以及向鄰接代理提出供電服務(wù)請求等，與此同時，每個智能代理感知鄰接代理所發(fā)布的狀態(tài)并對其進(jìn)行反應(yīng)動作，響應(yīng)鄰接代理提出的供電服務(wù)請求，遵循一定反應(yīng)動作規(guī)則和協(xié)調(diào)策略生成其對應(yīng)配電元件的控制命令。圖4所示為配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚幋a與跟蹤以及網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)劃分方式示意圖，網(wǎng)絡(luò)中的匯流條可以看作網(wǎng)絡(luò)圖中的節(jié)點。其中匯流條既可以看作電能的接受者，從其它匯流條接受電能；同時它從相關(guān)的電源、匯流條獲取電能并向下分配，因此從其它匯流條的角度看它又是系統(tǒng)中電能的分配者。若直接采用鄰接矩陣的方法對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行存儲，矩陣中含有大量的零元素，是稀疏矩陣，采用該方法對矩陣進(jìn)行存儲和尋址是十分不經(jīng)濟(jì)的。本發(fā)明采用順序存儲法對矩陣中的每個非零元素用三個數(shù)據(jù)區(qū)域分別表示其所在的行號、列號和元素值。順序存儲格式數(shù)組的每一個行向量記錄了從某一個電能分配者到某一個電能接受者的饋電支路上所包含的元件，即記錄下了網(wǎng)絡(luò)中每一個匯流條節(jié)點到其鄰接匯流條節(jié)點的所有饋電支路的信息。系統(tǒng)中的元件數(shù)量比較龐大，每個元件都具有正常和異常等多種工作狀態(tài)，若按照排列組合的方法分析系統(tǒng)中每一個元件的工作狀態(tài)對全系統(tǒng)的影響，并制定故障重構(gòu)策略，這樣不僅工作量十分龐大，而且也有可能由于人為的疏忽導(dǎo)致一些可能出現(xiàn)的情況沒有被分析到。但是，對于一個匯流條而言，與其存在鄰接關(guān)系的匯流條會通過它們之間的連接饋線直接對其運行產(chǎn)生影響，與此同時，其自身也可以通過對應(yīng)的饋線直接影響與其存在鄰接關(guān)系的匯流條的運行。而不存在鄰接關(guān)系的匯流條間并不會直接相互影響，只會通過它們之間的匯流條間接傳遞并施加影響。若按照此思路對系統(tǒng)進(jìn)行分析，不僅會使分析工作大大簡化，而且符合分布式系統(tǒng)控制和管理的基本思想。每一個子系統(tǒng)的運行只會直接受到與其存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)影響，同時也只會對與其存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)直接地施加影響。兩個不存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)相互之間不存在直接的影響，而是通過連接于它們之間的子系統(tǒng)間接相互作用。對于每一個子系統(tǒng)而言，它并不需要了解其它子系統(tǒng)的具體工作狀態(tài)，它所需要的信息的是與它相鄰接的子系統(tǒng)是否正在或能夠為它提供電能，是否發(fā)生了影響自己運行的擴(kuò)大型故障，自己是否需要為鄰接的子系統(tǒng)提供電能等。圖5所示為本發(fā)明針對飛機(jī)配電系統(tǒng)的特點設(shè)計的配電控制系統(tǒng)多代理體系結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用一種基于分層結(jié)構(gòu)和聯(lián)邦結(jié)構(gòu)的復(fù)合的多代理體系結(jié)構(gòu)。配電控制系統(tǒng)中的每一個分布式控制器為多代理控制系統(tǒng)中的一個實體的智能代理。配電系統(tǒng)根據(jù)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)將一次配電網(wǎng)絡(luò)分為四個主配電中心，分別由對應(yīng)的匯流條功率控制器BP⑶進(jìn)行監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)正常工作情況下，BP⑶1在完成其分系統(tǒng)內(nèi)匯流條及開關(guān)監(jiān)控任務(wù)的同時，還作為多代理控制系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)級代理；其它分布式控制器 BPCU2 BPCU4作為功能級智能代理，完成接收協(xié)調(diào)級代理的協(xié)調(diào)控制命令，統(tǒng)籌管理其內(nèi)部邏輯代理的工作，從而完成對其所監(jiān)控分系統(tǒng)的管理和控制。在協(xié)調(diào)級代理的協(xié)調(diào)控制下，各分布式控制器協(xié)調(diào)工作完成對配電系統(tǒng)的整體控制?？刂破鲗嶓w代理內(nèi)部包含了若干邏輯代理，為使得各邏輯代理之間可以有效地交互協(xié)作，避免沖突，將邏輯多代理按照配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分為若干邏輯多代理聯(lián)邦。邏輯多代理聯(lián)邦的劃分方式與上述子系統(tǒng)劃分方法一致，并與所劃分的子系統(tǒng)一一對應(yīng)。選取邏輯多代理聯(lián)邦中的匯流條代理作為聯(lián)邦的促進(jìn)代理。匯流條邏輯代理完成匯流條工作狀態(tài)的監(jiān)控，并產(chǎn)生請求和禁止與其相鄰接的開關(guān)代理進(jìn)行閉合操作的控制分量；開關(guān)代理根據(jù)自己所感知的狀態(tài)，結(jié)合聯(lián)邦中與之相鄰接的匯流條代理發(fā)布給自己的請求和閉鎖信息以及協(xié)調(diào)控制命令產(chǎn)生其對應(yīng)開關(guān)的控制信號，同時將自身的狀態(tài)告知與之相鄰接的匯流條代理。匯流條代理作為聯(lián)邦中的促進(jìn)代理，還負(fù)責(zé)合成其所在聯(lián)邦對應(yīng)子系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及對鄰接子系統(tǒng)的輸出影響狀態(tài)，并將該狀態(tài)向外發(fā)布，同時讀取鄰接子系統(tǒng)的多代理聯(lián)邦發(fā)布給自己的輸出影響狀態(tài)，作為自己決策的依據(jù)。多代理控制系統(tǒng)中的各個代理相互協(xié)作，完成對配電網(wǎng)絡(luò)的控制任務(wù)。算法為協(xié)調(diào)級代理、匯流條代理以及開關(guān)智能代理制定了反應(yīng)動作策略。協(xié)調(diào)級代理和匯流條代理的策略為，優(yōu)先將故障部分從系統(tǒng)中隔離；當(dāng)需要恢復(fù)供電時，在條件允許情況下，應(yīng)優(yōu)先利用本側(cè)分系統(tǒng)資源完成重構(gòu)操作，減少運用其它分系統(tǒng)資源進(jìn)行重構(gòu)， 這樣可以避免由于不同分系統(tǒng)間協(xié)調(diào)操作造成的重構(gòu)恢復(fù)時間加長，而且可以保持重構(gòu)后不同分系統(tǒng)間的相對獨立運行，避免因連鎖性故障引起系統(tǒng)的崩潰，提高系統(tǒng)的可靠性；系統(tǒng)發(fā)生故障時，除非發(fā)生為了將擴(kuò)大型故障從系統(tǒng)中隔離或者滿足系統(tǒng)運行約束條件而優(yōu)先在本級進(jìn)行重構(gòu)的特殊情況，應(yīng)首先從發(fā)生故障的最高級開始重構(gòu)恢復(fù)，這樣當(dāng)上級恢復(fù)供電后下級也就自然恢復(fù)供電，若下級首先通過閉合一些常開開關(guān)自行進(jìn)行故障恢復(fù)， 待上級恢復(fù)完成后，先前動作的下級開關(guān)還要恢復(fù)原來的狀態(tài)，這樣增加了開關(guān)操作次數(shù)和開關(guān)磨損；目標(biāo)負(fù)荷點中斷供電后優(yōu)先選擇鄰接的一級匯流條的資源重構(gòu)，這樣可以減少供電環(huán)節(jié)，增加系統(tǒng)的可靠度；正常運行情況下禁止左右兩側(cè)交流系統(tǒng)并聯(lián)運行，避免直流電源的并聯(lián)工作?？紤]到配電系統(tǒng)整體的運行安全，開關(guān)的動作應(yīng)該優(yōu)先將故障從系統(tǒng)中隔離，由于控制系統(tǒng)采用集中分布式控制，每個分系統(tǒng)的分布式控制器可以在自身權(quán)限范圍內(nèi)操作屬于本側(cè)分系統(tǒng)的開關(guān)的開通和閉合，同時開關(guān)代理還要按照協(xié)調(diào)級控制器的協(xié)調(diào)命令進(jìn)行動作，因此為開關(guān)邏輯代理制定了動作規(guī)則。
Ctl = T 8l8lT 8l8lC
ec其中Ctl 控制系統(tǒng)對開關(guān)電器的輸出控制命令，1開通；Le = Lge I I LleLge:為將擴(kuò)大型故障從系統(tǒng)中隔離，協(xié)調(diào)級控制器代理發(fā)送的禁止開通命令分量， 1有效；Lle 為將擴(kuò)大型故障從系統(tǒng)中隔離，本地控制器代理產(chǎn)生的禁止開通命令分量，1 有效；Lc = Lgc I I LlcLgc 為滿足系統(tǒng)運行約束條件，協(xié)調(diào)級控制器代理發(fā)送的禁止開通命令分量，1有效；Lle 為滿足系統(tǒng)運行約束條件，本地控制器代理產(chǎn)生的禁止開通命令分量，1有效；C = CgIlC1Cg 協(xié)調(diào)級控制器代理發(fā)送的開通命令分量，1有效；
C1 本地控制器代理產(chǎn)生的開通命令分量，1有效；協(xié)調(diào)級控制器代理和本地控制器代理根據(jù)自身掌握的信息產(chǎn)生對應(yīng)開關(guān)代理的禁止開通和請求開通等控制分量，經(jīng)過開關(guān)代理的反應(yīng)動作規(guī)則合成便可以產(chǎn)生對開關(guān)的開通和關(guān)斷命令。圖6是本發(fā)明采用的黑板信息共享模式思路及實現(xiàn)措施示意圖。在分布式控制器代理內(nèi)部均設(shè)置一個數(shù)據(jù)區(qū)作為黑板，每一個分布式控制器內(nèi)部的邏輯多代理以及邏輯多代理聯(lián)邦將自身的工作狀態(tài)和需求信息合成后，發(fā)布在黑板數(shù)據(jù)區(qū)中事先約定的位置。同時，每個分布式控制器代理通過現(xiàn)場總線向系統(tǒng)中的其它控制器代理發(fā)布自身所管轄的邏輯多代理聯(lián)邦的工作狀態(tài)及其對鄰接邏輯多代理聯(lián)邦的輸出狀態(tài)信息，并按照自身需要， 接收其它控制器代理發(fā)布的狀態(tài)信息，并存儲到黑板數(shù)據(jù)區(qū)中事先約定的位置。黑板上的信息主要為配電元件和子系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息；邏輯多代理聯(lián)邦發(fā)布的其是否在為鄰接子系統(tǒng)供電；是否可以向鄰接子系統(tǒng)提供重構(gòu)服務(wù)；是否發(fā)生影響鄰接子系統(tǒng)的擴(kuò)大型故障而需要鄰接多代理聯(lián)邦禁止開通它們之間的連接斷路器；是否需要鄰接子系統(tǒng)代理或協(xié)調(diào)級代理提供重構(gòu)服務(wù)等狀態(tài)。同屬于一個BP⑶的邏輯代理在控制器內(nèi)部通過此方式可以直接實現(xiàn)信息的交互，不屬于同一個BP⑶的邏輯代理之間的信息交互則需要通過BP⑶ 提供的通信服務(wù)定期刷新其黑板上對其有價值的其它分系統(tǒng)的運行狀態(tài)信息來實現(xiàn)。利用黑板方式進(jìn)行數(shù)據(jù)共享有幾個好處。首先每個分布式控制器比起消息和方案傳遞模式相比，對全局信息的掌握更加全面，對信息的處理和抉擇更加靈活多樣。其次，采用黑板方式在分布式系統(tǒng)中的每一個控制終端中均模擬出了一個信息共享的數(shù)據(jù)區(qū)，每個控制終端或者是備用的協(xié)調(diào)級控制終端，均對系統(tǒng)全局信息作了備份，避免了由于協(xié)調(diào)級控制器失效而造成整個系統(tǒng)全局信息的全部丟失。 本發(fā)明通過預(yù)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方式來實現(xiàn)黑板方式的信息交互。目前重構(gòu)算法選取了 CAN總線系統(tǒng)作為電氣系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)總線，本發(fā)明實現(xiàn)黑板信息交互模式的具體的做法是在不同的分布式終端上定義相同的聯(lián)合和結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量。每個終端將自身合成的狀態(tài)信息存放在其內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量中預(yù)定義的位置上，并將這些信息打包成為數(shù)據(jù)幀，為這些數(shù)據(jù)幀分配唯一的幀ID號，然后利用數(shù)據(jù)總線向系統(tǒng)中其它終端發(fā)布這些信息；其它終端接收到數(shù)據(jù)幀后，通過幀ID號判斷信息的含義及是否需要接收該信息，并將需要接收的數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)包解壓后轉(zhuǎn)存到自己內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量中對應(yīng)的位置。這樣，通過數(shù)據(jù)總線的映射作用，使得不同的分布式終端內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量中的值相一致，模擬出一個分布式終端間信息交互和共享的數(shù)據(jù)區(qū)。多代理系統(tǒng)中每個代理具有自主性，在執(zhí)行任務(wù)過程中會按照自己的目標(biāo)、認(rèn)知與能力行動，此時就可能會出現(xiàn)代理間的矛盾和沖突。代理之間通過協(xié)調(diào)機(jī)制對資源和目標(biāo)進(jìn)行合理分配和安排，調(diào)整各自的行為，以最大程度地實現(xiàn)各自的目標(biāo)并增強(qiáng)系統(tǒng)的效益。當(dāng)智能代理之間產(chǎn)生沖突需要協(xié)作時，智能代理的動作規(guī)則首先進(jìn)行代理間沖突的隱式協(xié)調(diào)。比如開關(guān)代理的反應(yīng)動作規(guī)則可以首先進(jìn)行代理間沖突的隱式協(xié)調(diào)，由于開關(guān)代理的反應(yīng)動作規(guī)則是基于故障隔離優(yōu)先進(jìn)行設(shè)置的，因此當(dāng)開關(guān)代理同時接到請求開通控制分量和禁止開通控制分量時會優(yōu)先禁止開通保證將故障從系統(tǒng)中隔離。當(dāng)智能代理的動作規(guī)則庫中的規(guī)則不能完成隱式協(xié)調(diào)時，就需要通過協(xié)調(diào)級代理進(jìn)行顯式協(xié)調(diào)。代理間的協(xié)調(diào)可以分為兩級首先每一個功能級BPCU作為二級協(xié)調(diào)級代理完成其所包含的邏輯多代理間的協(xié)調(diào)工作；其次協(xié)調(diào)級BPCU完成系統(tǒng)最高層次的協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)其它功能級BPCU共同完成配電系統(tǒng)的系統(tǒng)級監(jiān)測和控制任務(wù)。協(xié)調(diào)級代理對其它代理的協(xié)調(diào)通過查詢事先通過分析所制定的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)規(guī)則與策略來實現(xiàn)。同時，將會對配電系統(tǒng)布局產(chǎn)生重大影響，或者對其控制決策需要綜合系統(tǒng)全局信息的開關(guān)電器的控制權(quán)交給協(xié)調(diào)級代理，并限制本地控制器代理對此類開關(guān)的控制權(quán)限以減少沖突的發(fā)生。如圖 6所示為協(xié)調(diào)級控制器對關(guān)鍵開關(guān)的控制示意圖。例如關(guān)系交流應(yīng)急匯流條布局狀態(tài)的開關(guān)電器ACEB. 1 ACEB. 3，處于BPCU2的管理范圍；關(guān)系到直流分系統(tǒng)和交流應(yīng)急匯流條供電布局結(jié)構(gòu)的DCBTB3、DCBTBE5和INVB屬于BP⑶3的管理范圍。但是這些開關(guān)的工作狀態(tài)會對整個配電系統(tǒng)的供電布局產(chǎn)生重大影響，并且需要綜合系統(tǒng)全局信息進(jìn)行決策。因此， 為避免不同分布式控制器代理間對其控制時產(chǎn)生沖突，因而禁止本地控制器代理對此類開關(guān)產(chǎn)生開通命令分量，僅允許對其產(chǎn)生禁止開通的控制分量，即僅可控關(guān)斷；而協(xié)調(diào)級控制器則可以對其產(chǎn)生協(xié)調(diào)級開通命令分量和禁止開通命令分量，即完全可控。采用此策略，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時本地控制器可以快速反應(yīng)控制相應(yīng)開關(guān)斷開以將故障隔離。在重構(gòu)恢復(fù)過程中，由協(xié)調(diào)級控制器代理在掌握全局信息情況下控制相應(yīng)開關(guān)的閉合操作，可以避免對系統(tǒng)控制的沖突，避免出現(xiàn)誤閉合造成違反系統(tǒng)安全運行約束等事件的發(fā)生，并容易實現(xiàn)全局的最優(yōu)或次優(yōu)控制?；诙啻淼呐潆娤到y(tǒng)故障重構(gòu)方法在對系統(tǒng)恢復(fù)過程中，對開關(guān)電器的控制信號是由分布式控制器中對應(yīng)的邏輯多代理聯(lián)邦根據(jù)自身的工作狀態(tài)以及所掌握的鄰接邏輯多代理聯(lián)邦對其發(fā)布的狀態(tài)做出相應(yīng)決策，并在協(xié)調(diào)級控制器代理的協(xié)調(diào)下最終產(chǎn)生的。因此，在本文中基于多代理的配電系統(tǒng)故障重構(gòu)算法是基于故障事件驅(qū)動的。所以算法首先要解決的間題是合成系統(tǒng)中邏輯多代理聯(lián)邦的工作狀態(tài)及其對鄰接邏輯多代理聯(lián)邦的輸出狀態(tài)。對于邏輯多代理聯(lián)邦運行狀態(tài)的合成需要結(jié)合其鄰接邏輯多代理聯(lián)邦對其的輸出狀態(tài)進(jìn)行合成。當(dāng)系統(tǒng)中的匯流條作為電能的受端時，可能會通過為其供電的饋線向其鄰接的作為電能發(fā)端的匯流條呈現(xiàn)出故障擴(kuò)散狀態(tài)；同樣其作為電能的發(fā)端時，也可能通過其向下分配電能的饋線向自身鄰接的作為電能受端的匯流條呈現(xiàn)出可提供電能的狀態(tài)。發(fā)明中定義三個列向量papath、Pspath和expdpath，分別標(biāo)記對應(yīng)匯流條是否可以通過該條饋電支路向鄰接匯流條提供電能，是否正在通過該條饋電支路向鄰接匯流條供電，以及是否通過該條饋電支路對鄰接匯流條呈現(xiàn)故障擴(kuò)散狀態(tài)。圖7所示是本發(fā)明利用狀態(tài)傳遞思想合成配電元件工作狀態(tài)的程序流程圖。合成每個匯流條通過饋線支路對鄰接匯流條呈現(xiàn)故障擴(kuò)散狀態(tài)的基本思想為，當(dāng)某個匯流條對外展現(xiàn)故障擴(kuò)散狀態(tài)時，應(yīng)該是作為電能的受端來影響為其供電的發(fā)端匯流條。所以，以該匯流條在數(shù)組BLe中對應(yīng)的行向量為索引合成狀態(tài)。當(dāng)匯流條本身發(fā)生故障，或者如果該饋線上存在變換器，且變換器處于故障狀態(tài)，或該匯流條作為電能發(fā)端已經(jīng)受鄰接的電能受端匯流條的牽累處于擴(kuò)大型故障狀態(tài)情況下(但要排除BLe和Bce中記錄的饋線共用同一條支路的情況)，該匯流條通過該饋線支路對鄰接匯流條呈現(xiàn)故障擴(kuò)散狀態(tài)。同樣，在合成每個匯流條通過饋線支路可以為鄰接匯流條提供電能狀態(tài)的基本思想為，當(dāng)某個匯流條可以為鄰接匯流條提供電能時，應(yīng)該是作為電能的發(fā)端來考慮的。所以，以該匯流條在數(shù)組 Bce中對應(yīng)的行向量為索引合成狀態(tài)。當(dāng)匯流條本身不處于擴(kuò)大型故障狀態(tài)，且該匯流條作為電能受端而言可以從與其鄰接的作為電能發(fā)端的匯流條處獲得電能的情況下(但要排
9除Bce和BLe中記錄的饋線共用同一條支路的情況)，該匯流條通過該饋線支路可以為鄰接匯流條提供電能。當(dāng)滿足以下幾個條件時開關(guān)代理為將擴(kuò)大型故障從系統(tǒng)中隔離而產(chǎn)生的禁止開通命令分量Le為有效。1)當(dāng)系統(tǒng)中某個匯流條代理處于擴(kuò)大型故障狀態(tài)時，該匯流條代理通知本側(cè)子系統(tǒng)中與其鄰接的所有開關(guān)代理禁止開通命令分量Le為有效；2)當(dāng)某一匯流條作為電能的發(fā)端時，若與其鄰接的匯流條向其發(fā)布通過對應(yīng)饋線對其呈現(xiàn)故障擴(kuò)散狀態(tài)時，則該匯流條代理通知本側(cè)子系統(tǒng)中在該饋線上的開關(guān)代理禁止開通命令分量Le有效；3)若一條饋線上存在電源或變換器，當(dāng)電源和變換器發(fā)送故障時，饋線上開關(guān)保護(hù)電器的禁止開通命令分量Le為有效，以將故障電源和變換器隔離。為滿足系統(tǒng)運行約束條件而產(chǎn)生的禁止開通命令分量Lc的生成是根據(jù)具體系統(tǒng)運行的約束條件制定的。比如在交流系統(tǒng)正常運行情況下，左右交流分系統(tǒng)不并聯(lián)運行，直流系統(tǒng)避免并聯(lián)運行等約束條件，通過判斷每個子系統(tǒng)工作狀態(tài)產(chǎn)生對應(yīng)開關(guān)的禁止開通命令分量。開關(guān)的閉合是通過需要供電的匯流條代理向其鄰接匯流條代理或協(xié)調(diào)級控制代理發(fā)送供電請求信息，經(jīng)過上級匯流條代理或協(xié)調(diào)級代理的處理后，產(chǎn)生對應(yīng)饋線上開關(guān)的開通命令分量。匯流條智能代理會根據(jù)鄰接匯流條代理發(fā)布給自己的狀態(tài)產(chǎn)生對鄰接匯流條代理的供電請求，匯流條代理會選擇自身對應(yīng)的主電源供電，當(dāng)自身對應(yīng)的主電源無法為自身供電時，優(yōu)先向本側(cè)分系統(tǒng)資源發(fā)出供電請求，在本側(cè)分系統(tǒng)資源不可用的情況下才會向其他分系統(tǒng)資源發(fā)出供電請求。
權(quán)利要求
1.一種適用于飛機(jī)分布式配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法，其特征在于為配電網(wǎng)絡(luò)中的每個配電元件在控制層中設(shè)置一個對應(yīng)智能代理；按照配電元件在網(wǎng)絡(luò)中的位置分布制定代理動作規(guī)則和信息交互協(xié)調(diào)策略；每個智能代理合成其并發(fā)布其自身對應(yīng)配電元件的工作狀態(tài)，告知鄰接代理其可以提供的供電服務(wù)，向鄰接代理提出供電服務(wù)請求；每個代理感知鄰接代理所發(fā)布的狀態(tài)并對其進(jìn)行反應(yīng)動作，響應(yīng)鄰接代理提出的供電服務(wù)請求，遵循一定反應(yīng)動作規(guī)則和協(xié)調(diào)策略生成其對應(yīng)配電元件的控制命令；所述代理動作規(guī)則為開關(guān)邏輯代理按照式o/ = Z:&&Z;&&c所示的反應(yīng)動作規(guī)則邏輯表達(dá)通式進(jìn)行動作，Ctl為代理對開關(guān)電器的輸出控制命令，Le為將擴(kuò)大型故障從系統(tǒng)中隔離，代理發(fā)送的禁止開通命令分量，Lc為滿足系統(tǒng)運行約束條件，代理發(fā)送的禁止開通命令分量，C為控制器代理產(chǎn)生的開通命令分量；所述信息交互協(xié)調(diào)策略包括隱式協(xié)調(diào)和顯式協(xié)調(diào)。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法，其特征在于采用一種基于分層結(jié)構(gòu)和聯(lián)邦結(jié)構(gòu)的復(fù)合的多代理體系結(jié)構(gòu)，配電控制系統(tǒng)中的實際控制器作為實體智能代理，所述實體智能代理內(nèi)部包含了若干邏輯代理，邏輯代理按照配電網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的劃分組成若干邏輯多代理聯(lián)邦，多代理控制系統(tǒng)中的各個代理相互協(xié)作，完成對配電網(wǎng)絡(luò)的控制任務(wù)。
3.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法，其特征在于制定了匯流條代理和開關(guān)代理的動作策略。所述匯流條代理的策略為優(yōu)先將故障部分從系統(tǒng)中隔離；當(dāng)需要恢復(fù)供電時，在條件允許情況下，應(yīng)優(yōu)先利用本側(cè)分系統(tǒng)資源完成重構(gòu)操作，減少運用其它分系統(tǒng)資源進(jìn)行重構(gòu)；系統(tǒng)發(fā)生故障時，除非發(fā)生為了將擴(kuò)大型故障從系統(tǒng)中隔離或者滿足系統(tǒng)運行約束條件而優(yōu)先在本級進(jìn)行重構(gòu)的特殊情況，應(yīng)首先從發(fā)生故障的最高級開始重構(gòu)恢復(fù)；目標(biāo)負(fù)荷點中斷供電后優(yōu)先選擇鄰接的一級匯流條的進(jìn)行重構(gòu)；正常運行情況下禁止左右兩側(cè)交流系統(tǒng)并聯(lián)運行；所述開關(guān)代理的策略為根據(jù)自己所感知的狀態(tài)，結(jié)合聯(lián)邦中與之相鄰接的匯流條代理發(fā)布給自己的請求和閉鎖信息以及協(xié)調(diào)控制命令產(chǎn)生其對應(yīng)開關(guān)的控制信號，同時將自身的狀態(tài)告知與之相鄰接的匯流條代理。
4.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法，其特征在于采用一種順序存儲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚幋a與跟蹤方式，將匯流條看成電能的分配者和接受者，并記錄下網(wǎng)絡(luò)中每一個匯流條節(jié)點到其鄰接匯流條節(jié)點的所有饋電支路的信息。
5.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法，其特征在于采用故障事件驅(qū)動，每一個子系統(tǒng)的運行只會直接受到與其存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)影響，同時也只會對與其存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)直接地施加影響；兩個不存在鄰接關(guān)系的子系統(tǒng)相互之間不存在直接的影響， 而是通過連接于他們之間的子系統(tǒng)間接相互作用。
6.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法，其特征在于采用黑板模式進(jìn)行分布式控制器之間的信息的交互與共享；在分布式控制器代理內(nèi)部均設(shè)置一個數(shù)據(jù)區(qū)作為黑板，每一個分布式控制器內(nèi)部的邏輯多代理以及邏輯多代理聯(lián)邦將自身的工作狀態(tài)和需求信息合成后，發(fā)布在黑板數(shù)據(jù)區(qū)中事先約定的位置；同時，每個分布式控制器代理通過現(xiàn)場總線向系統(tǒng)中的其他控制器代理發(fā)布自身所管轄的邏輯多代理聯(lián)邦的工作狀態(tài)及其對鄰接邏輯多代理聯(lián)邦的輸出狀態(tài)信息，并按照自身需要，接收其他控制器代理發(fā)布的狀態(tài)信息，并存儲到黑板數(shù)據(jù)區(qū)中事先約定的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種適用于飛機(jī)分布式配電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障重構(gòu)方法為配電網(wǎng)絡(luò)中的每個配電元件在控制層中設(shè)置一個對應(yīng)智能代理；按照配電元件在網(wǎng)絡(luò)中的位置分布制定代理動作規(guī)則和信息交互協(xié)調(diào)策略；每個智能代理合成其并發(fā)布其自身對應(yīng)配電元件的工作狀態(tài)，告知鄰接代理其可以提供的供電服務(wù)，向鄰接代理提出供電服務(wù)請求；每個代理感知鄰接代理所發(fā)布的狀態(tài)并對其進(jìn)行反應(yīng)動作，響應(yīng)鄰接代理提出的供電服務(wù)請求，遵循一定反應(yīng)動作規(guī)則和協(xié)調(diào)策略生成其對應(yīng)配電元件的控制命令。此種方法能夠較好地解決現(xiàn)有故障重構(gòu)算法存在的問題，能夠自動跟蹤監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜凸ぷ鳡顟B(tài)，在保證網(wǎng)絡(luò)中的故障被隔離的前提下盡可能地為網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷點恢復(fù)供電。
文檔編號H02H7/26GK102270837SQ20111021329
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者張玲, 楊善水, 王莉, 蔡林 申請人:南京航空航天大學(xué)