多Agent系統(tǒng)MAS（Muti-Agent System）處理模式是近年來在社會各領域研究的熱點，它具有很好的自主性和自發(fā)性。在此模式下，以往需要整個系統(tǒng)才能完成的任務，可以通過幾個子系統(tǒng)來完成。不同子系統(tǒng)之間既相對獨立又相互聯系，它們之間通過信息的交流，以協(xié)同合作的方式進行工作。
　　IEC61850標準是基于通用網絡通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一的國際標準，其目標是最大限度地應用現有的標準和被廣泛接受的通信原理，在不同制造商的智能電子設備（IED）之間實現良好的互操作性，并且能適應通信及應用技術的快速發(fā)展。
　　本文根據IEC61850的特點和功能，綜合多Agent系統(tǒng)的優(yōu)點和結構，提出了一種針對IEC61850標準的分層分布協(xié)調式MAS組織結構模型。將這種模型應用到智能通信服務器(ICS)，既滿足了IEC61850標準的要求，又極大地提高了智能通信服務器的智能化水平。最后本文通過開發(fā)自動電壓控制系統(tǒng)（AVC）的實驗原型系統(tǒng)進行了測試。
1 多Agent系統(tǒng)簡介
　　多Agent系統(tǒng)是指一些自主的Agent通過協(xié)作完成某些任務或者實現某些目標的計算系統(tǒng)，它側重研究如何協(xié)調一組Agent的行為。多Agent應用系統(tǒng)往往用于解決單個Agent無法處理的問題，一般具有以下基本特性[1]：
　　(1) 自主性：Agent 具有屬于其自身的計算資源和局部于自身行為控制的機制，能夠根據其內部狀態(tài)和感知到的（外部）環(huán)境信息，決定和控制自身的行為；
　　(2) 交互性：能與其他Agent進行多種形式的交互，能有效地與其他Agent協(xié)同工作；
　　(3) 反應性：能感知所處的環(huán)境，并對相關事件做出適時反應；
　　(4) 主動性：能遵循承諾采取主動行動，表現出面向目標的行為。
2 IEC61850分層分布式信息交換功能
　　IEC61850標準規(guī)定，變電站自動化系統(tǒng)的功能在邏輯上可分配在三個不同的層次（變電站層、間隔層、過程層）。層次及邏輯接口IF1～IF10之間的邏輯關系如圖1所示[2]。

過程層功能：包含所有與過程接口的功能，即普通的二進制和模擬I/O功能。這些功能通過邏輯接口IF4和IF5與間隔層通信。
　　間隔層功能：主要使用一個間隔的數據并且對這個間隔的一次設備進行操作。間隔意味著變電站的任意一個部分，如一條饋線、一個串、一個線路變壓器組。間隔的定義考慮變電站一次配置的一些有意義的子結構以及二次系統(tǒng)（變電站自動化）的本地功能和自治能力。這些功能通過邏輯接口IF4和IF5與過程層通信，通過邏輯接口IF3與間隔層通信。
　　變電站層功能：過程層關聯的變電站層功能，即使用多個間隔或者整站的數據，并且對多個間隔或整站的一次設備進行監(jiān)視和控制。這些功能主要通過接口IF8通信；站級功能相關的接口表示變電站自動化系統(tǒng)SAS與本站操作人機接口（HMI）的接口，與遠方控制中心（TCI）的接口，與遠方監(jiān)視和維護工程師站（TMI）的接口。這些功能通過邏輯接口IF1和IF6以及邏輯接口IF7通信，并經遠方控制接口同外部通信。
3 多Agent系統(tǒng)在IEC61850通信模型中的應用
　　IEC61850采用分層分布式體系、面向對象的建模技術，使數據對象具備了自描述的能力；智能通信服務器（ICS）作為電力自動化系統(tǒng)的數據處理和轉換平臺，降低了層與層之間的耦合性，增強了分布式系統(tǒng)的性能，為不同廠商的IED實現互操作和系統(tǒng)的無縫集成提供了途徑。IEC61850對變電站設備與數據的建模，規(guī)范了Agent間通信的本體問題，這是實現任何MAS的必要步驟[3]。
　　在IEC61850的數據模型中，服務器(SERVER)包含邏輯設備LD(Logical Device)，LD中包含邏輯節(jié)點LN（Logical Node），LN中包含數據對象DO（Data Object），DO中包含數據屬性DA（Data Attribute），DA也可能屬于某個DA，對象隸屬層次關系如圖2所示[4]。

從圖2可以看出，LN是IEC61850中最主要的抽象獨立體，是能夠獨立存在的最小功能單元。它能夠與其他的LN或者客戶端應用交互信息，具有自我描述、配置、鎖定的功能；LN可以根據環(huán)境的變化改變自身的狀態(tài)，并上報狀態(tài)參數。
　　因此，它符合多Agent系統(tǒng)所規(guī)定的四個基本特點的，可以將LN看作是MAS中的Agent。根據接口模型，將LN分類：變電站層Agent、間隔層Agent、過程層Agent。Agent之間通過不同的LN交互，體現了IEC61850分層分布式系統(tǒng)的特點。
4 AVC Agent系統(tǒng)應用實例
　　自動電壓控制系統(tǒng)AVC（Automatic Voltage Control）是未來電力自動化發(fā)展方向，符合IEC61850標準特性。以AVC作為平臺進行分析，具有典型性和代表性。
4.1 設計思想
　　AVC實時監(jiān)測受控點的電壓和功率因數，根據不同時間段、不同運行方式等給出相應的全網、區(qū)域、廠站的閉環(huán)控制、開環(huán)控制等控制方案，實現電壓無功控制全過程自動化[5]。
　　AVC系統(tǒng)由上位機和下位機兩部分構成。上位機與主站通信，向主站系統(tǒng)上傳所需的實時信息，接受主站端的控制指令，并與下位機間實現閉環(huán)運行，優(yōu)化機組的實時無功輸出。下位機接受上位機下傳的控制指令，通過調節(jié)發(fā)電機勵磁電流，實現發(fā)電機的自動電壓控制。
　　鑒于AVC系統(tǒng)的智能性和自適應性，運用Agent理論能夠提高AVC系統(tǒng)的性能。因此，分層分布式多Agent AVC系統(tǒng)模型如圖3所示。

主站、上位機、下位機分別設計為調度Agent、控制Agent和采集Agent；采集Agent連接現場控制級設備、控制發(fā)電機的自動電壓調節(jié)器；將管理級的任務分散給各個控制Agent來完成，控制Agent通過點對點的通信直接將數據傳給調度Agent；調度Agent負責管理各個控制域的信息，根據信息進行整個網絡的無功優(yōu)化，并對控制Agent進行協(xié)調。
系統(tǒng)模型的特點體現在以下方面:
　　自主性：Agent可以根據自己檢測到的信息對一些緊急情況進行及時的處理，對于來自其他Agent的命令，也可以根據自己的利益做出合適的反應（接收或拒絕）。
　　交互性：Agent之間可以進行交互。各個Agent在完成所屬區(qū)域的調壓和優(yōu)化任務時，并不只考慮本Agent區(qū)域的信息，而是在考慮了各個Agent之間相互聯系的基礎上實現的。
　　反應性：當某一電壓無功控制設備發(fā)生故障或新增加電壓無功控制設備時，在所屬的Agent中注銷或登記。
　　主動性：各個Agent對收集到的數據信息進行分析，并結合自身情況，得出最優(yōu)化的事件處理方式。
　　從組織結構中的各種Agent的功能特點來看，調度Agent與控制Agent、控制Agent與采集Agent之間存在比較弱的控制與被控制的關系，更多的是一種協(xié)調管理的作用，各控制Agent之間可以通過直接的通信和交互解決問題；采集Agent通過控制Agent之間的橋梁，與其他控制域中的采集Agent通信。
　　因此，AVC系統(tǒng)可以看作是一種分層分布協(xié)調式MAS組織結構，這種結構的優(yōu)點在于具有較強的擴展性，可實現電力系統(tǒng)這樣一個復雜分散系統(tǒng)的整體協(xié)調控制。
4.2 AVC Agent仿真模擬實驗
　　為了探討基于多Agent系統(tǒng)在IEC61850通信模型應用的可行性，本文根據AVC Agent系統(tǒng)原理，設計了一個模擬實驗原型系統(tǒng)，利用開源框架結構JADE（Java Agent Development Framework）作為開發(fā)框架。該實驗由兩臺PC機組成，PC機通過局域網相連接，兩臺PC機上分別配置JADE作為控制Agent和調度Agent，它們之間發(fā)送模擬電流、電壓和功率因數等數值量。實驗原理如圖4所示。

JADE平臺中，有且只有一個主容器，當其他的容器啟動時，必須在主容器中注冊。因此將調度Agent PC當作主容器，控制Agent PC當作其他容器，當實驗平臺啟動時，控制Agent PC在調度Agent PC中注冊（類似于TCP三次握手）；容器間通信過程采用異步消息傳遞模式，每個容器都有一個消息隊列，如果需要與其他容器通信時，就把相應消息投遞到隊列中。當消息隊列中出現消息時，相應的Agent被通知；被通知的Agent并不是立即作出反應，它根據自身環(huán)境的情況，依靠優(yōu)先級來決定對到來的消息做怎樣的處理；被通知的Agent將處理的結果返回通知發(fā)出方Agent，通知發(fā)出方Agent根據返回的結果決定等待或者繼續(xù)發(fā)送其他Agent。
　　通過控制Agent PC和調度Agent PC間發(fā)送消息，觀測實時數據、延遲、反應時間來分析原型系統(tǒng)通信性能，實驗步驟如下：
　　(1) 啟動兩臺PC機的JADE服務，載入調度Agent和控制Agent，控制Agent在調度Agent中注冊(三次握手)，初始化發(fā)送參數，記錄整個過程經歷時間。
　　(2) 控制Agent向調度Agent發(fā)送模擬電流、電壓和功率因數消息，記錄消息實時數據、發(fā)送和排隊延遲、以及調度Agent自身調節(jié)(根據約束條件確定返回參數，如電壓合格、設備動作次數最少)狀況。
　　(3) 調度Agent自動向控制Agent返回調節(jié)消息，記錄消息實時數據、發(fā)送和排隊延遲、以及控制Agent自身調節(jié)（降低電壓、電流等發(fā)送參數）狀況。
　　實驗結果顯示，裝載在各個容器中的Agent相互通信，根據自身的情況處理來自其他容器的消息，產生了自適應能力，具備了智能化的要求。
　　本文詳細闡述了多Agent系統(tǒng)和IEC61850的特點和聯系，重點分析了多Agent系統(tǒng)理論在在基于智能通信服務器（ICS）的IEC61850通信模型中的應用；并通過AVC應用實例分析以及原型的設計與實現，驗證了多Agent系統(tǒng)應用于IEC61850通信模型中的可行性。