電力系統運行中人工智能的應用研究

摘要：如今，人工智能在多個行業和領域得到了運用，甚至電力部門也在使用人工智能技術。因為這種技術能夠用機器去模仿人腦，進行一系列的思考、規劃、設計等活動，并保護繼電裝置，防止電力運行系統出現故障。同時，這種人工智能的技術還能減少人工管理時出現的差錯，提高運行效率。針對電力系統運行中的人工智能做了一些探討，希望對廣大的相關工作者能夠有所幫助。

關鍵詞：電力系統；人工智能；運行

作者簡介：郭云川（1971-），男，四川達川人，國網四川省電力公司攀枝花供電公司，工程師。（四川 攀枝花 617067）

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）27-0204-02

電力系統內部非常復雜，涉及到大量的數據和信息，人工管理不但費時費力，還容易出現差錯。而人工智能技術卻能夠解決這些問題，在將來，我國的電力系統必定會往智能化、自動化的方向發展。

一、人工智能技術概述

人工智能技術集腦科學、神經學、信息技術為一體，目前廣泛運用于多個領域，同時也是近年來科技領域的一個研究熱點。它通過對人腦的原理和行為進行模仿，從而研制出一種自動化的機器，這種機器能分析、識別、發現問題。很多電力企業都運用了這種技術，它提高了電力運行的效率，減少了故障發生的機率，還節約了人力、物力、財力。同時，它也能解決電力系統中非常復雜的問題，比如非線性映射。不僅如此，它還被繼電保護所應用。人工智能技術中的神經網絡方法，通過采集大量的故障樣本，使設備對故障有一定的印象。因此，在發生故障的時候，設備能夠快速反應并且發出警報。

二、人工智能技術的種類

1.人工神經網絡

人工神經網絡是人工智能技術中的一種，它的非線性問題非常復雜，這種技術主要是用在繼電保護上，它是通過模仿人的神經系統而研制出來的。此外，人工神經網絡還具有比較快的反應能力，能夠及時對電力系統進行監控、評估等等。即便是發生了故障，它也能夠進行快速的判斷，并且對故障的距離、情況等一一進行探測。

2.智能模糊邏輯

智能模糊邏輯通過運用模糊理論，輸入變量，建立數學模型，能夠很好地對電力系統進行規劃，并且診斷電力系統故障。如今，智能模糊邏輯已經成為了一種比較成熟和完善的人工智能技術，廣泛應用于電力系統當中。

3.遺傳算法

遺傳算法的理論基礎是數學模型，它通過借鑒自然遺傳機制的隨機搜索算法，從而對群體和個體之間的信息進行交換。一般情況下，電力系統中比較難的非線性問題都是采用遺傳算法來解決。

4.混合技術

所謂的混合技術，就是將遺傳算法、人工神經網絡、智能模糊邏輯等幾種技術合在一起，因為上面所說的幾種方法有一定的局限性，甚至還有一些難以克服的缺陷。將這些技術合在一起，就能夠更好地解決電力系統中的問題。

三、人工智能技術的特點

1.優點

（1）并行性。該技術具有高度的并行性，因為它的內部由多個簡單處理單元組成，這些小單元雖然比較簡單，但是處理能力卻很高。不僅如此，這些小單元相組合，還能夠處理并行活動，對信息的處理速度更是驚人。

（2）記憶性。人工智能技術也具有記憶性，因為它能夠對信息進行記憶，然后將這些記憶信息存儲在權值當中。從這些權值中就可以看出電力系統中的信息。另外，它還能對信息進行特征提取、特殊處理，給電力系統的工作帶來了很大的方便。

（3）非線性全局作用。這種技術中的神經元能夠接受其他神經元的輸入，并且經過并行網絡產生輸出，從而對其他的神經元造成一定的影響。整個電力系統是相互制約、相互影響的，這樣就可以達到非線性映射，從而表現出一種集體性的行為。

2.缺點

（1）需要較長訓練時間。對于一些比較復雜的問題，遺傳算法需要進行較長時間的訓練。這是因為其學習的速率太慢。

（2）訓練的難度較大。如果網絡出現了故障，或者權值調得過大，就會使人工智能中的加權總和增加，從而導致導數非常小，而網絡權值的調節過程也會隨之而停頓。因此，訓練的難度較大。

四、電力系統運行中人工智能的具體應用

電力系統中有很多非線性問題，里面的方程式也有一定復雜性和系統性，但是可以應用人工智能技術來解決這些問題。

1.人工神經網絡在繼電保護中的應用

過去的繼電保護裝置是運用的普通計算機，后來開始運用人工神經網絡，因為這種技術比普通的計算機更加可靠和穩定。在運行過程中，人工神經網絡的運行效率非常高，而且速度也很快，不僅如此，人工神經網絡還可以實現精準度比較高的算法，從而更好地保護電力系統。

人工神經網絡中又包括三個部分，這三個部分分別是前置信號處理子系統、故障區域判定子系統以及故障判定網絡。在操作之前，先要對輸電線路旁邊的電流、電壓信號進行處理，從而得到一些數據。之后再把故障的特征輸入故障區域判定子系統當中，這樣就可以判斷系統的故障了。最后再使用第三部分的故障判定網絡對故障的性質進行分析。

第一個部分是前置信號處理子系統，要采取合適頻率來對繼電保護中的電流、電壓進行采集，收集到了故障樣本之后再將其輸入到處理信號的子網絡當中，對其進行處理。最后再將剛才的電流、電壓的特征進行輸出。

第二個部分是故障區域判定子系統，這個系統能夠對故障進行判定，用于快速判定故障發生的位置，從而對故障采取合理的解決措施。電力系統發生故障是不可避免的，系統運行了一段時間之后，難免會出現問題，比如金屬故障、非線性故障、設備故障等等。

第三個部分是故障判定網絡，這個部分會自動對發生的故障進行分析，它有三個層面和節點。必須在其中輸入電力系統中的突變量，然后再對得到的這些值進行處理。

2.人工智能算法在電力系統運行中的應用

人工智能算法主要的原理是無功優化，通過無功優化，能夠提高電力運行效率，使電力傳輸達到一個最佳的狀態。

人工智能算法采取記憶指導搜索的辦法來提高搜索速度，從而使全局達到最優的狀態。它還有禁忌搜索方法，這種方法在跳出局部方面有很大的優勢。此外，它還能解決多變量、非線性、離散性的問題，而且操作手法簡單，易于使用。

3.模糊理論在電力系統運行中的應用

模糊理論突破了經典集合中的一些概念，它采用的是模糊搜索的原理來對一些不明確、不精準的事情和現象進行分析。首先要在其中加入一些近似推理的模糊邏輯和引入語言變量，從而對事情和現象進行分析與描述。如今，這種模糊理論已經具有比較成熟的技術，它的應用已經相當廣泛，遍及多個行業、多個領域。電力系統中有非線性，而線路通過非線性的時候，就會產生一些分量，這些分量能夠重疊在故障上面，并且不會被消除掉。而模糊理論中的技術可以消除輸電線路中互相影響的現象，使之相互獨立。

4.專家系統在電力系統運行中的應用

專家系統也是人工智能中的一種，它在很多年前就開始被應用。同時，它還能解決電力系統中的疑難問題，并且提高運行效率和解決問題的速度。

與上面的幾種人工智能技術相比，專家系統同樣能夠保護電力、控制電力、規劃電力。此外，它還能夠支持消息發送、防止停電、移除一些負荷較大的設備，從而降低電力系統運行的負荷。因此，專家系統可以說是一種比較可靠、技術含量較高的電力保護系統，適宜被大力推廣和使用。

五、人工智能在電力系統中的發展與前景

目前，人工智能在電力系統運行中得到了廣泛應用，隨著經濟發展和社會進步，人們對供電的質量和要求也越來越高，這使得電力企業必須采取科學的手段來提高電力系統的運行效率，應用新方法來解決問題，促進電力的發展，并且運行更加方便簡單、易于操作。這也是人工智能在電力系統中的發展與前景。

在將來，電力系統還會不斷發展，因為其復雜性在不斷提高，所以一些影響因素也會隨之而產生，再加上人工管理的方法容易出差錯。因此，電力企業必須使用人工智能的技術和方法。人工智能技術仍然在開發當中，技術人員在原有的技術基礎上對其進行改進和完善，這樣不但能夠提高技術，還能夠為電力系統的發展提供新的活力。

六、總結與體會

人工智能技術已被大部分電力企業所應用，這種技術不但能為電力企業節省人力、財力、物力，還能提高供電質量，其發展前景非常可觀。未來，這種技術將會越來越成熟，并且變得容易操作、方便，從而為電力企業和廣大用戶提供更優質的服務。

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