Systems. Methods. Technologies 1 (37) 2018

Системы Методы Технологии. Ю.Н. Булатов и др. Мультиагентные технологии … 2018 № 1 (37) с. 56-65 57 processes when using multi-agent technologies. A significant reduction in the regulation time and overshoot has been achieved. The results of the conducted studies allowed us to formulate the following conclusions: on the basis of the multi-agent approach, the com- plex task of managing the electricity supply of the main railway can be effectively solved; the parameters of the effectors of the multi- agent control system can be determined on the basis of modeling methods in phase coordinates; the use of multi-agent approach makes it possible to significantly improve the quality of control processes for distributed generation plants that can be used to power non- traction and non-transport consumers. Keywords: railroad power supply systems; multi-agent control technologies; simulation . Введение Объекты, обеспечивающие электроснабжение маги- стральной железной дороги, образуют сложную техни- ческую систему, формализованное описание, а тем бо- лее моделирование которой затруднены из-за значи- тельной размерности и большого числа взаимосвязан- ных параметров. В состав этой системы входят сле- дующие объекты: контактная сеть (КС) протяженно- стью более тысячи километров; десятки тяговых под- станций (ТП), включающих огромное количество элек- трических аппаратов различного назначения; сети свя- зи и телемеханики и целый ряд других устройств. Сис- тема электроснабжения железной дороги (СЭЖД) ха- рактеризуется стохастическим множеством состояний и сложными взаимодействиями с окружающей средой. СЭЖД представляет собой объединение трех слож- ных подсистем: сегмент электроэнергетической систе- мы (ЭЭС), электрические сети которого примыкают к ТП; система тягового электроснабжения (СТЭ), кото- рая может иметь тяговые сети (ТС) 25 кВ или 2×25 кВ; районы электроснабжения (РЭС) нетяговых и нетранс- портных потребителей. Функциональное назначение СЭЖД состоит в бес- перебойном электроснабжении тяги поездов и инфра- структурных объектов транспорта при соблюдении следующих требований: достижение максимальной эффективности и минимума затрат на производство, передачу и распределение электроэнергии (ЭЭ); обес- печение необходимой надежности электроснабжения и нормативных показателей качества ЭЭ. Особенности функционирования СЭЖД. Осо- бенности функционирования СЭЖД, отличающие ее от систем электроснабжения общего назначения, можно разделить на структурные и режимные. Структурными особенностями являются: • значительная протяженность, так как магистраль- ная железная дорога проходит, как правило, по терри- тории нескольких регионов, и общая длина ТС сети может достигать нескольких тысяч километров; • структурная разнородность, вызванная тем, что ЭЭС и РЭС образуют трехфазные электрические сети различного напряжения, а СТЭ построена на основе однофазной сети напряжением 25 или 2х25 кВ. Режимные особенности связаны со следующими факторами: • потоки активной и реактивной мощностей имеют значительные вариации и пульсирующий характер; • основные потребители ЭЭ (электровозы) переме- щаются в пространстве; • токи на вводах тяговых подстанций характеризу- ются значительной несимметрией и несинусоидально- стью; • несбалансированная тяговая сеть создает сущест- венные электромагнитные поля. • линии электропередачи и связи, а также протя- женные металлические конструкции, проложенные вблизи тяговой сети, подвержены электромагнитному влиянию ТС. Из-за электрического влияния на проводах ЛЭП 6-10-35 кВ с изолированной нейтралью появляется на- пряжение нулевой последовательности, а также увели- чиваются погрешности учета электрической энергии для потребителей, которые получают питание от спе- циализированных ЛЭП «провод – рельс» и «два прово- да – рельс». Напряжение магнитного влияния имеет значительные гармонические искажения; при этом ве- личина результирующего напряжения высших гармо- нических составляющих соизмерима по амплитуде с наведенным напряжением первой гармоники. Отмеченные особенности СЭЖД необходимо учи- тывать при разработке методов управления режимами. Характеристика мультиагентной системы управления СЭЖД. Новые и более эффективные под- ходы к управлению режимами СЭЖД могут быть реа- лизованы на основе применения мультиагентных тех- нологий [1–13], в которых управляющие реакции фор- мируются в результате взаимодействия отдельных агентов, представляющих собой программно- аппаратные модули с развитой архитектурой. Взаимодействующие агенты, образующие мультиа- гентную систему управления (МАСУ), должны обла- дать следующими характеристиками [5; 11; 12]: • агенты являются автономными, т. е. обладают оп- ределенной независимостью; • объект управления достаточно сложен, и полное знание о нем не имеет практического значения для агента; поэтому отдельный агент не обладает полной информацией как об объекте управления, так и об ок- ружающей среде; • в отличие от централизованных иерархических систем в МАСУ не имеется агентов, которые осущест- вляют управление всем объектом. Указанные характеристики, даже при простых стра- тегиях отдельных агентов, обеспечивают реализацию в МАСУ свойств самоорганизации и сложного поведе- ния. Информацию об объекте управления и внешней среде мультиагентная система получает с помощью датчиков и каналов связи. После обработки данных вырабатываются воздействия на исполнительные эле- менты — эффекторы. Структурная схема МАСУ СЭЖД показана на рис. 1, схема взаимодействия агентов — на рис. 2. Цель управления режимами СЭЖД состоит в беспе- ребойном электроснабжении тяги поездов и объектов, обеспечивающих процессы перевозок. Реализация этой цели требует решения следующих задач: