Agent-based provision of system services
Creators: name: Trojan, Przemyslaw
Publisher: name: Otto von Guericke University Library, Magdeburg, Germany
Year: 2019
Subjects: subject: Elektrische Energieübertragung
subject: 621

description: The increasing complexity of power systems places special demands on management processes that must be performed to maintain stable and efficient system operation. The large amount of data to be processed poses great challenges for the central computing units of the system. Distributed systems, on the other hand, offer the possibility of distributing tasks and reducing the amount of computation required for centralized units. One form of these decentralized systems, where actors can model their own goals and interact to achieve common goals, are multi-agent systems that are proposed in this dissertation to model control schemes for providing system services. The presentation of multi-agent systems, including their functional principle, design aspects and constraints adopted in this dissertation, is preceded by a basic account of control in power systems, such as voltage regulation, congestion management and grid restoration. The core of the work is the modeling of interactions between agents and their interactions in various systems management processes. The method for voltage control is modeled within the first system considered, in which the detection of critical system conditions is performed based on the results of load flow calculations. The cooperation and interactions between the agents are aimed at remedying voltage band violations and calculating new setpoints using the Jacobi matrix method. The control process proposes the strategy in which all agents can participate in the voltage control. Based on this, it is possible to select one or more of all the ways of providing reactive power proposed to remedy the voltage problem. The approach of calculating new set points based on the Power Flow Decomposition method is followed when presenting the problem of agent-based congestion management. In addition, it will be possible to make the redispatch efficient both from a technical and economic point of view with the introduction of the new merit order, which combines generation costs and sensitivity factors. The last aspect considered in this dissertation is agent-based grid restoration. The restoration strategy proposed uses a methodology based on the Dijkstra algorithm that determines the shortest path to restored components. The determination of weights required within this algorithm are adjusted based on the number of lines included in the restoration path. The smaller the number of components in the restoration path, the higher the likelihood that the same lines will be selected in the next path. This helps to minimize switching operations and makes it possible to find routes to prioritized loads according to their position in the system. In addition, the availability of components, such as lines and non-black start generators, during the restoration is checked regarding whether the restoration intended can be performed. The problematic attained in the scope of this dissertation shows the complexity and importance of a correct assignment of agent tasks. The approaches presented show an overall example of decentralized agent-based energy management and demonstrate systems for decentralized information flow modeling.
description: Die zunehmende Komplexität von Stromversorgungssystemen stellt besondere Anforderungen an Managementprozesse, die ausgeführt werden müssen, um einen stabilen und effizienten Systembetrieb aufrechtzuerhalten. Die große Menge an zu verarbeitenden Daten bringt große Herausforderungen für die Rechenprozesse in zentralen Einheiten des Systems mit sich. Dezentrale Systeme hingegen bieten die Möglichkeit der Aufgabenverteilung auf verteilte Systeme und reduzierten Rechenaufwand für zentrale Einheiten. Eine Form dieser dezentral organisierten Systeme, in dem Akteure ihre eigenen Ziele selbst modellieren und zur Erreichung gemeinsamer Ziele interagieren können, sind Multi-Agenten-Systeme, die in dieser Dissertation zur Modellierung von Steuerungsprozessen zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen vorgeschlagen werden. Der Darstellung von Multi-Agenten-Systemen einschließlich deren Funktionsprinzip, Design-Aspekten und Randbedingungen, die in dieser Dissertation angenommen werden, geht eine grundlegende Darstellung über die Steuerung in Stromversorgungssystemen wie Spannungsregelung, Engpassmanagement und Netzwiederherstellung voraus. Der Kern der Arbeit besteht in der Modellierung von Beziehungen zwischen Agenten und deren Interaktionen in verschiedenen Systemmanagementprozessen. Innerhalb des ersten betrachteten Systems, in dem die Erkennung von kritischen Systemzuständen basierend auf Ergebnissen von Lastflussberechnungen durchgeführt wird, wird das Verfahren zur Spannungshaltung nachgebildet. Die Kooperation und Interaktionen zwischen den Agenten zielen darauf ab, Abhilfemaßnahmen bei Verletzung von Spannungsbändern durchzuführen und neue Sollwerte mithilfe der Jacobi-Matrix-Methode zu berechnen. Im Steuerungsprozess wird die Strategie vorgeschlagen, in der alle Agenten an der Spannungssteuerung teilnehmen können. Darauf aufbauend es ist möglich, eine oder mehrere von allen vorgeschlagenen Möglichkeiten der Blindleistungsbereitstellung auszuwählen, um das Spannungsproblem zu beheben. Bei der Darstellung der Problematik eines agentenbasierten Engpassmanagements wird der Ansatz verfolgt, neue Sollwerte basierend auf der Power Flow Decomposition Methode zu berechnen. Darüber hinaus wird mit der Einführung der neuen Merit-Order, welche Erzeugungskosten und Sensitivitätsfaktoren verbindet, die Möglichkeit geschaffen, den Redispatch, sowohl aus technischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht effizient zu gestalten. Der letzte innerhalb dieser Dissertation betrachtete Aspekt ist der agentenbasierte Versorgungswiederaufbau. In der vorgeschlagenen Strategie wird eine Methodik eingesetzt, die auf dem Dijkstra-Algorithmus basiert und den kürzesten Weg des Wiederaufbaus bestimmt. Die innerhalb dieses Algorithmus erforderlichen Gewichte zur Bestimmung des kürzesten Weges werden basierend auf der Anzahl der Leitungen angepasst, die in dem Wiederaufbauweg enthalten sind. Je kleiner die Anzahl der Komponenten im Wiederaufbauweg, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass dieselben Leitungen im nächsten Weg ausgewählt werden. Dies trägt zur Minimierung von Schaltvorgängen bei und ermöglicht es, Wege zu priorisierten und Lasten entsprechend ihrer Position im System zu finden. Zusätzlich wird während des Wiederaufbaus die Verfügbarkeit von Komponenten wie Leitungen und Nicht-Schwarz-Start-Generatoren geprüft und darauf aufbauen, ob der vorgesehene Weg des Wiederaufbaus ausgeführt werden kann. Das im Rahmen dieser Dissertation dargestellte Vorgehen zeigt die Komplexität und Wichtigkeit einer korrekten Zuordnung von Agentenaufgaben. Die vorgestellten Ansätze zeigen ein Gesamtbeispiel zum dezentralen agentenbasierten Energiemanagement und demonstrieren Systeme zur dezentralen Informationsflussmodellierung.