>

الملخص

إن إضافة التوليد الموزع على الشبكات الكهربائية تؤثر بشكل كبير على حمايات الشبكة الحالية التي كانت باتجاه واحد ( من التوليد إلى الحمل ) ومركزية القرار ثم أصبحت ثنائية الاتجاه بالتالي نحن بحاجة لتعزيز التحكم اللامركزي ونظام حماية قادر على التعامل مع ثنائية اتجاه الشبكة بالإضافة إلى تنسيق متطور وواسع النطاق بين أجزاء الشبكة كاملة، لذلك من الضروري تصميم نظام طاقة كهربائية مقسم إلى قطاعات موثوق بها ومستقلة قابلة لإعادة الهيكلية للتأمين ضد الأعطال، يتمتع كل قطاع منها بسعة كافية لتوليد الطاقة اللازمة في الوقت الحرج للحمل مع إمكانية الاتصال الداخلي بين أجهزة التوليد والنقل والتوزيع والتحكم، وتبادل المعلومات مع جميع مراكز التنسيق الموزعة على طول الشبكة الكهربائية.

توفر الشبكات الكهربائية الذكية الطاقة بشكل دائم للأحمال الحرجة ذات الأولوية الأعلى اعتمادا على برامج تنسيق متطورة ومبدأ التأهيل الذاتي الذي سيتم طرحه ضمن هذه المقالة من خلال نظام وكلاء متعددين الذي تمت برمجته باستخدام لغة جافا لخلق نظام اتصالات بين الوكلاء باستخدام منصة جاد يساعد في رفع سوية التنسيق بين أجزاء الشبكة مع استمرارية تغذية الحمل رغم وجود أعطال ضمن الشبكة المدروسة.

تم بناء نظام الوكلاء الذي يحاكي نظام تأهيل ذاتي لامركزي يحتوي مجموعة وكلاء قادرين على صنع القرار، يقوم وكيل الحماية باكتشاف العطل وإرسال رسائل فصل للقواطع المسؤولة عن عزل العطل والقواطع التي تعيد هيكلية الشبكة بحيث تحافظ على استمرار تغذية الأحمال، يتمتع هذا النظام بمرونة العمل ودقة في فصل أصغر جزء يحتوي العطل وإعادة تغذية بقية أجزاء الشبكة التي لم تكون جزء من العطل لكن حذف العطل سبب قطع التغذية عنها. 

أما الجزء العملي يعرض منصة جاد التي تحتوي وكلاء الحماية التي تكتشف العطل وتحدد زمن الفصل، وكيل الحماية الذي يمثل مركز تنسيق للحمايات يقوم بتحديد مكان العطل بدقة تبعا لزمن الفصل، وكلاء تمثل القواطع بداية ونهاية كل خط تقوم بفصل أو وصل الخطوط المطلوبة، وكلاء توليد موزع تضاف في حالة نقص التغذية الكهربائية تبعا لأوامر من مركز تنسيق الأحمال والتوليد الذي يعبر عنه بوكيل التنسيق المركزي.

Abstract

The addition of distributed generation to the electrical networks greatly affected the protections of the current network, which was one-way (from generation source to load) and centralized the decision and then became bi-directional. Therefore, we need to strengthen decentralized control and a protection system capable of dealing with the bi-direction of the network in addition to advanced and broad coordination. The range between the parts of the network is complete, so it is necessary to design an electric power system that is divided into reliable, independent, restructurable sectors for fault insurance, each sector of which has sufficient capacity to generate the energy needed at the critical time of the load with the possibility of internal communication between generation, transmission, distribution and control devices, And the exchange of information with all coordination centers distributed along the electrical network.
Smart electrical grids provide uninterrupted power supply for critical loads with higher priority based on advanced coordination programs and the principle of self-healing that will be introduced in this article through a multi-agent system(MAS) that is programmed using Java language to create a communication system between agents using a Jade platform that helps in raising the level of Coordination between the parts of the network with the continuity of feeding the load despite the presence of faults within the studied network.
A system of agents was built that simulates a decentralized self-healing system that includes a group of agents capable of making decisions. The protection agent detects the fault and sends disconnect messages to the breakers responsible for isolating the fault and the breakers that restructure the network so that it maintains the continuity of feeding the loads. This system enjoys flexibility in work and accuracy in Disconnecting the smallest part that contains the fault and reconnecting the electricity to the rest of the network parts that were not part of the fault, but eliminating the fault that caused the power to be cut off.
The practical part of this paper presents the Jade platform, which contains protection agents that see the fault and determine the time of disconnection, the protection agent that represents a coordination center for protections that determines the exact location of the fault according to the time of disconnection, agents that represent the breakers at the beginning and end of each line that separates or connects the required lines, and agents Distributor generation is added in case of power shortage according to orders from the load and generation coordinating center which is expressed by the central coordinating agent.

3. الدراسة النظرية:
3-1- الوكيل (agent):
يوجد العديد من التعاريف المختلفة للوكيل تشترك جميعها في مجموعة أساسية من المفاهيم هي: مفهوم الوكيل، بيئته، وخاصية الاستقلالية (others، NOVEMBER 2007).
الوكيل: هو عبارة عن كيان برمجي صمم ليتواجد في بيئة معينة حيث البيئة هو كل شيء خارجي بالنسبة للوكيل من الممكن أن تكون بيئة مادية أو برمجية، لتحقيق أهداف محددة، له القدرة على العمل باستقلالية بناء على معارف مسبقة أو تم تعلمها من خلال التعامل والتفاعل والتواصل مع بيئته أو وكلاء آخرين حيث يتعاون مع الوكلاء الآخرين بهدف إنجاز مهام مشتركة (others، NOVEMBER 2007) (اللبي، 2014 ).
ميَز Wooldridge مفهوم الوكيل السابق عن الوكيل الذكي الذي انتقل من الحكم الذاتي إلى الحكم الذاتي المرن (others، NOVEMBER 2007).
3-2- خصائص الوكيل:
1- التموضع: يتواجد الوكيل في بيئة معينة وله القدرة على التعامل والتفاعل مع بيئته عن طريق معطيات يحصل عليها من بيئته (Robin Roche، June 2013) (اللبي، 2014 ).
2- الاستقلالية: يتمتع الوكيل باستقلالية تامة فيما يخص ذاته واتخاذ قراراته وكيفية تعامله مع الأحداث والوكلاء الآخرين المتواجدين في نفس البيئة، حيث يتحكم الوكيل في تصرفاته بدون تدخل طرف آخر ويتخذ قراراته بناء على حالته الآنية وباستقلالية تامة (اللبي، 2014 )، ويتمتع الوكيل الذكي بالاستقلالية المرنة (others، NOVEMBER 2007).
3- الاستباقية: يتمتع الوكيل بالقدرة على أخذ زمام المبادرة في الوقت المناسب لتحقيق أهدافه (اللبي، 2014 ) (Robin Roche، June 2013)، يظهر الوكلاء الأذكياء سلوكا موجها نحو الهدف حيث الوكيل يغير سلوكه ديناميكيا من أجل تحقيق الأهداف، على سبيل المثال إذا فقد وكيل الاتصال بوكيل آخر يحتاج خدماته لتحقيق الهدف، سوف يبحث عن وكيل آخر يقدم نفس الخدمات (others، NOVEMBER 2007).
4- الاستجابة المباشرة(reactivity): يجب أن يكون الوكيل قادراً على الاستجابة آنياً للتطورات والأحداث المحيطة به، والتفاعل في الوقت والمدة المطلوبة (others، NOVEMBER 2007) (اللبي، 2014 ).
5- اجتماعي: يتمتع الوكيل بخصائص اجتماعية مثل التواصل والتعامل مع الوكلاء الآخرين الذين يشاركونه بيئته، والانتقال من بيئة لأخرى في بعض الحالات (Robin Roche، June 2013) (others، NOVEMBER 2007) (اللبي، 2014 ).
3-3- نظام متعدد الوكلاء MAS:
هو نظام متكامل وموزع لعدة عوامل قائمة على البرامج يتألف من مجموعة من الكيانات المستقلة والمتفاعلة تسمى الوكلاء تتطور في بيئة يمكنهم بشكل مستقل الإدراك والعمل لتحقيق أهداف محددة يحتوي مجموعة من الوكلاء (HVV Priyadarshana، 2019) (Robin Roche، June 2013).
يمكن تعريفه بشكل أبسط بنظام يتألف من وكيلين أو أكثر كل وكيل يمتلك أهداف منفصلة (others، NOVEMBER 2007) يهدف هذا النظام للقيام بمهمة ما ويعمل ضمن بيئة برمجية محددة من أهم خصائصه:
1- التفاعل: يجب أن يتمتع بمستوى تفاعلي عالي فيما يخص التنسيق والتواصل والتنظيم والحل المشترك للمشاكل.
2- التنسيق: هناك ثلاث أقسام للوكلاء من ناحية التنسيق هي:
1. الوكلاء المتعاونون: يتعاون وكلاء هذا القسم مع الوكلاء الآخرين لأداء مهامهم.
2. الوكلاء المنفردين: ويضم الوكلاء الذين يعتمدون على أنفسهم فقط لأداء مهامهم.
3. الوكلاء المتنافسون: ويتمتعون بالتنافس فيما بينهم.
حيث يتم التنسيق عن طريق التفاوض أو التحالف.
3- التواصل: ويعتمد التواصل بين الوكلاء على (لغة التواصل – بروتوكول الاتصال – دلالات الاتصال أي مضمون الرسالة المرسلة من طرف الوكيل (اللبي، 2014 ).
3-4- دورة حياة الوكيل:
يوضح الشكل (1) دورة حياة الوكيل في منصة ما وكيفية الانتقال من حالة لأخرى، وفيما يلي حالات الوكيل:
6- مهيأ (Initiated): في هذه الحالة يكون الوكيل في إطار الإنشاء لكن لم يتم تسجيله مع النظام (MAS) (ليس له اسم، عنوان، ولا يمكنه التواصل مع باقي الوكلاء).
1- مفعل (Active): في هذه الحالة يكون الوكيل قد تم تسجيله وحصل على اسم وعنوان ويمكنه استغلال الوظائف التي تقدمها المنصة.
2- متوقف (Suspended): الوكيل حالياً متوقف (برامجه الداخلية متوقفة) ولا يوجد أي مهمة في إطار التنفيذ.
3- انتظار (Waiting): الوكيل متوقف ينتظر شيء ما (برامجه الداخلية في حالة سبات وستنشط في حال توفرت شروط معينة (اللبي، 2014 ).
4- محذوف (Delete): هنا تم حذف الوكيل، برامجه الداخلية تم تنفيذها والوكيل لم يعد مسجلا على المنصة.

 الشكل (1) دورة حياة الوكيل (اللبي، 2014 )

 الشكل ( 2(  المخطط العام لآلية العمل

 الشكل ( 3) مخطط صندوقي لنظام الوكلاء المتعددين

يعبر عن كل حماية بوكيل حماية بالتالي لدينا 58 وكيل حماية وهؤلاء الوكلاء يرتبطون مع مركز تنسيق عمل الحمايات الذي يقوم بتحديد مكان العطل وإرسال أوامر الفصل لوكيل القواطع كما يقوم مركز التنسيق بإعلام مركز التنسيق العام بالأمر المتخذ من قبله.
بعد هذا التعديل يقوم مركز تنسيق الأحمال والتوليد بموازنتهم وفي حال نقصان التوليد يقوم بإدخال أحد وكلاء التوليد المدرجة في الشكل (3) (رياح – شمس – مدخرات).
4-1- دراسة حالة:
تمت دراسة حالة على الشبكة السورية المختارة مقسمة على برنامجين مختلفين:
الأول: Matlab يوضح الشكل (4) المدرج كملحق جزء من الشبكة السورية توتر 66kV التي تم بناؤها ووضع حمايات تيار زائد ذات خواص زمنية عكسية على خطوط النقل بهدف تحديد قيم تيار العطل على طرفي كل خط نقل بالإضافة لزمن الفصل.
تم تطبيق عطل على خط إرسال - جامعة المعبر عنه في جافا ب P16 -P17 وكانت قيم تيارات الأعطال تتراوح بين 0.1595 على طرفي خط النقل واللانهاية عند الحمايات البعيدة عن العطل.

الثاني: Eclipse المتضمن:
-الحمايات: لدينا 58 حماية تيار معبر عنهم في الشكل(5) ب p1------p58 و58 قاطع معبر عنهم ب CBs بالإضافة لمركز تنسيق عمل الحمايات Protections ومركز التنسيق العام CoordinationCenter، المهمة الأساسية لهذه المنظومة هو التأهيل الذاتي القائم على تحديد مكان العطل بدقة وعزله مع استمرارية تغذية الأحمال.
- التوليد الموزع: تم بناء ثلاث وكلاء توليد موزع على الشبكة معبر عنها ب DG1----DG3 يمكن إضافتها في حال انخفاض التوليد أو زيادة التحميل، يقوم مركز تنسيق التوليد والأحمال coordinator باختيار المصدر الأفضل لإضافته إلى الشبكة المدروسة ويقوم بإعلام مركز التنسيق العام CoorinationCenterبالخيار الذي تم العمل عليه.

 الشكل ( 4) الوكلاء المستخدمين في الحالة المدروسة

 الشكل ( 5) الرسائل المرسلة من الحمايات للقواطع

 الشكل ( 6) الرسائل المرسلة من القواطع لمركز تنسيق الحمايات

Generation = 248.0
Loads = 315.0
need DG
need energy is: 67.0
D-Generation in bus 6
power = 50
energy cost 75
co2 ammission 3
D-Generation in bus 5
power = 100
energy cost 100
co2 ammission 13
D-Generation in bus 8
power = 100
energy cost 125
co2 ammission 3
the solution in bus 8
the solution in bus 5
pest solution in bus 5

هنا لدينا ثلاث مراكز توليد الطاقة المطلوبة منهم تساوي 67 ميغا وات، التوليد عند قضيب التجميع السادس غير قادر على تلبية هذه الطاقة لذلك سيتم التفاضل بين الموجودين عند قضيبي التجميع 5 و 8،وباعتبار أن كلفة التوليد من العقدة 5 أقل بالتالي الخيار الأفصل هو إضافة التوليد الموزع عند قضيب التجميع 5.

 المراجع
References

Almas Muhammad, L. R. (2012). Over-Current Relay Model Implementation for Real Time Simulation & Hardware-In-the-Loop (HIL) Validation. IEEE.
Chathurika Chandraratne, R. N. (2017). Smart Grid Protection through Self-Healing. IEEE.
HVV Priyadarshana, M. K. (2019). A review on Multi-Agent system based energy management systems for micro grids. AIMS Energy.
Kaygusuz, M. C. (2018). Self-Healing In smart Grid: A Review. BEU Journal of Science.
Liu, H., Chen, X., Yu, K., & Hou, Y. (2012). The Control and Analysis of Self-Healing Urban Power Grid. IEEE.
Mr. Saurabh Kamble, a. o. ( 4 April, 2017). Transient Stability Analysis of IEEE-9 Bus Electrical Power System. international Journal Of Engineering And Computer Science, 20847-20850.
others, S. D. (NOVEMBER 2007). Multi-Agent Systems for Power Engineering Applications—Part I: Concepts, Approaches, and Technical Challenges. IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS.
Robin Roche, F. L. (June 2013). Multi-Agent Technology for Power System Control. Chapter in Green Energy and Technology .
Staron, P. T. ( 2010). Multi-Agent Technology for Fault Tolerant and Flexible Control. Berin Heidelberg.
U Sheng, K. W. (n.d.). Agent-based Self-healing Protection System.

اللبي, ز. (2014 ). الوجيز في البرمجة متعددة العملاء على المنصة Jade.