智能技術在電力系統自動化中的應用研究

梁雪青，杜舒明，劉 超，趙小凡

（廣東電網有限責任公司廣州供電局 廣東 廣州 510000）

1 引言

對電力系統進行自動化控制能從本質上加快系統運行效率，這是電力企業在激烈的市場競爭當中獲得發展的重要舉措。對自動化控制而言，智能技術是不可缺少的，對自動化控制實現進程有很大的推動作用。因此有必要加強電力系統自動化中智能技術應用方面的分析與研究。

2 智能技術在電力系統的引用方案及措施

智能控制是在控制理論不斷發展進程中提出的新型控制技術，致力于解決采用傳統控制方法難以解決的問題，在對適用性有很高要求和具有較強非線性與不確定性的系統中尤為適用。電力系統就是這樣的系統，不僅包含很多動態部分，而且分布地域往往十分廣泛，所以對其開展控制，尤其是智能控制是有很大難度的[1]。另外，伴隨我國經濟建設與科技快速發展，以往的電網調度及控制方式已經無法滿足當前的實際要求，不僅缺少技術，而且在設備上也表現出不足，導致系統控制容易產生誤動或拒動，對電力系統運行效率造成很大的影響。為了能有效解決上述實際問題，在電力系統中引入智能技術是十分重要且必要的，需要引起相關人員的高度重視。

在電力控制領域引入智能技術前，相關人員需要做好方案規劃與編制，在現有控制理論和方式基礎上，排查并處理原系統存在的問題與缺陷，然后據此引入智能技術來解決實際問題，提供必需的功能。與此同時，相關人員還需要以確定引入的智能技術具有的功能為依據明確應用措施并編寫任務書，按照任務書提到的要求，繪制相應的應用圖紙，接著編制詳細的應用方案，以此為智能技術更好地引入奠定良好基礎，提供應有的保障。在獲得應用方案以后，需要按照方案部署技術應用，并根據圖紙為現有的控制系統做相應的改造。此時，相關技術人員必須擔起責任，對技術應用時產生的所有問題進行分析，并采取有效措施加以解決，不可擅自對圖紙進行修改，確保智能技術的應用發揮出理想的作用及效果。

3 智能技術在電力系統的詳細應用

3.1 專家系統

專家系統對電力系統而言有著廣泛的作用，除了能對電力系統實施狀態識別，同時針對不同狀態采取針對性處理措施，還能在系統規劃與調度人員培訓等方面發揮作用，預報所有類型的短期負荷，分析動態和靜態下的系統安全；此外，在專家系統的加持下，還能實現故障點隔離，將故障可能造成的影響減至最低[2]。盡管該智能技術存在很多作用，但依然存在一定局限性，如不具備創造性，掌握的知識還停留在相對較淺的等級，無法理解當前深層技術，不能進行學習，對電力系統中存在的新問題缺乏解決的能力，對系統運行時產生的復雜度較高的問題無法進行分析與組織。基于此，將這項技術引入電力系統時，應注意該技術和其他技術或工具之間的結合，以此實現對專家系統的有效完善。

3.2 模糊控制

自動控制目標的實現需要以構建數學模型為前提，然而建模過程比較復雜，尤其是電力系統這種數據量十分龐雜的系統，利用如此龐雜的數據進行系統模型構建有很大的難度。針對這種情況，采用模糊控制對邏輯推理與語言變量等實施模糊處理，能有效簡化系統控制，降低復雜性，保證操作便利性，適用于非線性與時變性均較強的系統。模糊控制在實際生活中也有廣泛的應用，比如微波爐采用的就是模糊控制理論。大多數微波爐都借助恒溫器進行溫度控制，為使用者提供不同的溫度檔位，如低溫檔、中溫檔和高溫檔等。如果微波爐內食物溫度在100 ℃以下，則微波爐將自動加熱，在溫度達到100 ℃以上后加熱自動停止。其中涉及靈敏度問題，若恒溫器靈敏度范圍是-7～7 ℃，則在93～107 ℃的溫度范圍內，微波爐恒溫器將沒有反應，導致微波爐的應用產生下列問題：冷態啟動后，被加熱物體溫度將達到恒溫值以上；在恒溫功能模式下，溫度出現明顯的上下擺動。而引入模糊控制則能從根本上解決以上問題，通過對溫度與其變化這兩個變量的輸入，使控制系統以需要滿足的條件為依據輸出變量，采用“如果，那么”的基本模式，比如如果溫度達到100 ℃，那么微波爐的恒溫器將無需啟動[3]。如此一來可以使恒溫器控制達到簡化，并起到明顯的節能作用。對于模糊控制，是一項強健性及適用性都很強的技術，對系統也有很高的容錯性，可以有效減少錯動與誤動，是一種比較理想和可行的控制技術，逐漸在電力系統當中得到廣泛應用。然而，這項技術的應用還存在穩定性相對較差的問題，在今后的工作中還需要相關人員對此引起重視。

3.3 人工智能

在電力系統中，人工智能主要用于故障診斷方面。在過去，故障診斷大多采用人工通過分析預測實現，以收集到的各類故障信息為依據，確定故障位置和產生原因，同時對故障可能造成的影響進行分析預測。這種方式不僅效率較低，而且還會影響到系統運行。采用人工智能技術就能從根本上解決這一問題，目前可以在電力系統中引入的人工智能技術有很多，其中，ES系統是應用與發展都比較成熟的一種，除了包含與電力系統相關的所有理論知識，還融入了相關實踐經驗，通過對知識表達及獲取方式的適當改進，確保系統控制中設備故障診斷工作效率得以有效提升[4]。除這項技術外，近幾年ANN技術也得到了廣泛關注，該技術主要特點在于可以對專家實例開展自學習與自組織，不再需要專門的知識形成及獲取，同時能以學習結果為依據建立故障診斷等方面的樣本，在實際的故障診斷過程中以樣本集為依據確定故障類型與產生位置，極大地方便了實際診斷工作。

3.4 最優控制

這是最優理論應用于系統控制的主要體現，其作用原理為在一定條件之下，確定與系統最適合的控制方式及策略，確保性能指標達到預期水平。這項技術在電力系統的實際應用可謂由來已久，相關研究成果證明，通過對這項技術的應用能增強電網自身遠距離輸電能力，同時還能提高電能品質[5]。然而，考慮到這項技術僅可以對系統中部分線性模型確定最優策略，所以控制作用存在一定局限性，不能在非線性系統中應用，即便可以應用，所得到的控制效果也十分有限。目前，這項技術大多應用在線性模型當中。

3.5 監控技術

在當前的電力系統當中，監控已經成為重要組成部分，在監控作用下，能使控制中心的工作人員了解系統不同部分實際運行狀況。如今，伴隨電力行業不斷發展，智能監控同樣得到了較快發展，并得到越來越廣泛的應用。通過對智能監控的合理應用，可以為用戶提供一個數字化的顯示與控制界面，能十分方便地對系統運行狀況做地形圖或數據分析，進而為工作人員的正確決策提供可靠參考依據。此外，當前的智能控制還能實現遠程遙控、動態報警與閉鎖，使電力系統的控制效率得以顯著提升，減少人力投入，保證電力系統運行安全性與可靠性，提高整個系統的自動化程度，從而更好地滿足時代進一步發展提出的要求。電力系統監控的智能化表現在以下幾個方面：在對電力系統的高低壓進線與電源切換開展分析時，能優先使用具有分布分層式特點的系統結構，同時能對不同分層溫度等產生的變化進行動態監控[6]。另外，采用智能監控系統還可以對各種遙信量信號進行監測，并隨時將這些信號反饋至電力系統的監控中心[7]。

3.6 綜合智能系統

對于綜合智能系統，實際上就是將不同的智能技術結合到一起，一同引入電力系統當中，為自動化控制等提供更多的功能。它將不同智能技術具有的優點集于一身，能使不同智能技術達到優勢互補[8]。在這一系統中，神經網絡控制可以對非結構性信息進行處理，模糊技術則能對結構性信息進行處理，這樣一來，可以有效增大系統實際適用范圍，加快信息處理的工作效率，適用于十分龐雜的電力系統，在提高系統綜合控制水平與自動化程度等方面都有重要作用和價值。就目前來看，很多電力行業的工作人員都在致力于研究綜合智能系統，目前它已經成為電力系統中智能技術應用大勢所趨。

4 結語

綜上所述，通過對智能技術的合理應用可以從根本上提高整個電力系統運行及控制的自動化程度，這已經得到了大量實踐的驗證。此外，在相關技術人員不斷加大智能技術分析和研究深度的進程中，不同智能技術間保持的關聯將越發緊密，形成將不同智能技術優點集為一體的綜合智能系統，它在電力系統當中的應用能使系統整體自動化程度得到質的提高。因此，對相關技術人員而言，應逐步加強相關技術的研究與實踐，促進智能技術發展，實現智能控制，使電力系統適應當前經濟發展與人們生活質量快速提高的需要。