智能控制方法在電力系統自動化的應用

李存彥 劉玉臣 過春明

【摘要】隨著智能技術的研究進一步深入，兩者的有效結合，在一定程度上促進了電力系統的自動化。因此，研究智能技術在電力系統自動化中的應用狀況，對提高電力系統自動化控制、減少人力投入，降低作業成本有著劃時代的重大意義。

1、引言

隨著我國經濟技術的發展，人們對電力系統自動化的關注也與日俱增。電力系統的自動化控制，是指利用具有自用檢測、決策和控制功能的設備確保電力系統安全穩定運營的技術。近年來，自動化智能控制已經廣泛應用于電力系統建設的各個方面，智能技術的應用提高了電力系統自動化的性能，為我國電力工業的發展起到了不可磨滅的作用。

2、智能控制在電力系統自動化控制中的應用

智能技術因其能夠解決傳統控制技術解決不了的問題（如不確定性、時變性和非線性的控制問題） 而受到電力工作者的高度重視，這也促進智能控制方法在電力系統自動化中得到了廣泛的應用和快速的發展一般來說， 目前在電力系統自動化控制的應用中主要有專家系統、模糊控制方法、神經網絡系統、綜合智能控制系統組成。

（1）專家系統控制的應用。

專家系統在電力系統中的應用范圍很廣，包括對電力系統處于警告狀態或緊急狀態的辨識，提供緊急處理，系統恢復控制，非常慢的狀態轉換分析，切負荷，

系統規劃，電壓無功控制，故障點的隔離，配電系統自動化，調度員培訓，電力系統的短期負荷預報，靜態與動態安全分析，以及先進的人機接口等方面。雖然專家系統在電力系統中得到了廣泛的應用，但仍存在一定的局限性，如難以模仿電力專家的創造性、只采用了淺層知識而缺乏功能理解的深層適應、缺乏有效的學習機構，對付新情況的能力有限、知識庫的驗證困難、對復雜的問題缺少好的分析和組織工具等。因此，在開發專家系統方面應注意專家系統的代價/效益分析方法問題，專家系統軟件的有效性和試驗問題，知識獲取問題，專家系統與其他常規計算工具相結合等問題。

（2）模糊理論的應用。

模糊理論是模糊化經典集合理論，將語言變量和近似推理的模糊邏輯引入進來，是一種包含一套完備的推理體系的智能技術。這種智能技術在電力系統自動化控制中非常實用，它能夠對人的模糊推理和決策過程進行有效的模擬。通過已經存在的控制規則和數據，模糊理論可以對模糊輸入量進行推導，得到模糊控制輸出，輸出結果的組成部分是：模糊化、模糊推理與模糊判決。模糊理論在電力系統自動化控制中的應用越來越廣泛，這種智能技術的優勢為：對于那些具有不確定性、不精確性的問題能夠進行有效的處理，也能夠處理由于噪聲而造成

的問題；專家的經驗通過模糊知識的語言變量進行表達，與人的表達方式更接近，知識的抽取和表達更加容易完成；魯棒性強，提高了自學習能力和容錯能力，如果電力系統出現問題或者改變了網絡拓撲圖和環境變量的設置等，那么通過模糊理論的應用，能夠進行及時應對并且給出完全正確的解決方法。

（3）神經網絡控制的應用。

人工神經網絡從1943年出現，經歷了六、七十年代的研究低潮發展到現在，在模型結構、學習算法等方面取得了大量的研究成果。神經網絡之所以受到人們的普遍關注，是由于它具有本質的非線性特性、并行處理能力、強魯棒性以及自組織自學習的能力。神經網絡是由大量簡單的神經元以一定的方式連接而成的。神經網絡將大量的信息隱含在其連接權值上，根據一定的學習算法調節權值，使神經網絡實現從m維空間到n維空間復雜的非線性映射。目前神經網絡理論研究主要集中在神經網絡模型及結構的研究、神經網絡學習算法的研究、神經網絡的硬件實現問題等。

（4）綜合智能系統的應用。

綜合智能控制一方面包含了智能控制與現代控制方法的結合，另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉結合，對電力系統這樣一個復雜的大系統來講，綜合智能控制更有巨大的應用潛力。目前在電力系統中研究得較多的有神經網絡與專家系統的結合、專家系統與模糊控制的結合、神經網絡與模糊控制的結合、神經網絡、模糊控制與自適應控制的結合等方面。神經網絡適合于處理非結構化信息，而模糊系統對處理結構化的知識更有效。因此，模糊邏輯和人工神經網絡的結合有良好的技術基礎。這兩種技術從不同角度服務于智能系統，人工神經網絡主要應用在低層的計算方法上，模糊邏輯則用以處理非統計性的不確定性問題，是高層次的推理，這兩種技術正好起互補作用。神經網絡把感知器送來的大量數據進行安排和解釋，而模糊邏輯則提供應用和挖掘潛力的框架。因此，將二者結合起來的研究成果較多。

3、電力系統自動化中智能技術發展趨勢

隨著我國電力系統自動化要求的標準越來越高，智能技術越來越能適應并引導電力系統自動化。我國電力系統自動化程度也是不斷提高和完善，單元模塊慢慢的由單一單元模塊轉換為多功能單元模塊，監控方式慢慢的由單項監控轉變為多線控制，電壓等級慢慢的由實現高電壓等級調節轉變為低電壓調節。電力系統建設將朝著智能化實時控制、人工智能故障診斷、綜合智能控制等方向展開深入的研究。

（1）智能化實時控制。

智能化實時控制技術在電子系統控制得到了很好的應用，它對電力系統數據能做到實時監測，并能對監測的數據進行分析，把分析得出的結論采取一定手段進行控制。在智能化實時控制的基礎上采取強化智能化實時控制技術，通過這種強化智能化才能從根本上提高電力系統控制質量，在保障質量的基礎上加強電力系統控制力度，在控制力度基礎上降低系統風險。智能化實時控制技術有很多原有技術不具備的優勢，它能夠采用圖形化用戶界面的方式，真實有效的對電力系統數據、運行狀況等進行直觀反映，避免了之前一些技術的弊端，如故障發生率、設備資源的損耗等。

（2）人工智能故障診斷。

傳統電力系統故障診斷基本上都是采用了簡單的處理方法，只是針對簡單的過程、故障、獨立理論體系進行的故障診斷，這種方法有一定的局限性，很難滿足電力系統的發展，需要更高的技術來進行取代。人工智能故障診斷技術的出現填補了之前只能處理單過程、單故障、獨立理論的故障診斷，它可以依照大型電力系統設備需求，對設備可能出現的故障、異常等數據參數進行多過程、全方位的分析，可以從根本上診斷出來故障，并且進行相應的質量控制。人工智能故障診斷能準確地對動態及靜態安全進行分析，并采取有效的措施，該功能已經成為機械故障診斷中新的發展方向。

（3）綜合智能控制。

綜合智能控制技術要求設計人員有良好的技術背景，隨著電力系統自動化的發展過程規范化，設計人員將相關的控制技術依照智能技術控制要求有機結合在一起，實現智能控制與現代控制的統一。綜合智能技術由于它能滿足電力系統自動化控制的資源配置內容要求，又能滿足智能技術優化設計目標，毋庸置疑該技術已經成為電力系統自動化智能技術發展的必然方向。

4、結語

總之，智能技術的廣泛運用，推動了電力系統的自動化進程。隨著對各種智能控制理論研究的進一步深入，它們之間的聯系也會更加緊密，利用各自優勢而組成的綜合智能控制系統，會對電力系統起到更加重要的作用。隨著科學技術的飛速發展，智能技術在電力系統自動化控制中的應用，將會越來越廣泛。

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