淺析智能化技術在電力系統工程自動化中的應用

廣東旭能建設有限公司 林惠平

電力系統工程自動化中應用智能化技術的優勢如下：一是智能化技術的運用顯著提升了電力系統采集模擬量、開關量等基礎數據信息的效率，且數據分析處理效率也明顯提升[1]；二是智能化技術的運用實現了電力系統運行狀態及電力設備運行狀態的智能化實時監測，并可自動生成運行趨勢圖，工作人員通過觀察趨勢圖可掌握電力系統以及電力設備的運行情況，便于適時采取干預措施；三是智能化技術的運用實現了對波捕捉以及順序記錄的智能化控制；四是智能化技術的運用實現了智能化電力系統故障診斷分析，一旦出現異常情況會自動發出報警信息；五是智能化技術的運用提供了在線修改參數功能，針對電力系統不對稱運行的情況可給予進行在線分析，并精準計算出負序量，進而采取措施。

1 智能化技術在電力系統工程自動化中的應用

1.1 智能化軟件

1.1.1 智能化人機交互界面

智能化人機交互界面是操作人員與系統對話的窗口，是智能化系統的核心構成之一，可實現人與系統的友好、智能化交互。目前，關于智能化人機交互界面的設計可在多種環境下進行，如與西門子PLC 相關的WINCC 界面開發環境，與STM32相關的STemWin 界面開發環境，與Windows 相關的Visual Studio 界面開發環境，與JAVA 語言相關的Android Studio 和eclipse 界面開發環境，基于MATLAB 的GUI 界面開發環境等。

1.1.2 多任務并行處理技術

電力系統運行控制是一項復雜化的工作，采用多任務并行處理技術顯著提升系統運行效率，同時也能簡化系統控制操作。多任務并行處理技術作為智能化電力系統的基礎技術手段，需依賴于智能化操作系統，當前應用比較廣泛的系統包括FreRTOS、Linux、UCOS 以及Windows 系統[2]，在電力行業，應用最為廣泛的是FreRTOS 和UCOS 操作系統，不僅程序簡潔且體積小，不會占用太大空間，多應用于單片機以及嵌入式處理器當中。搭載操作系統后，開發者可基于操作系統設計人機交互界面，進而是實現智能化控制。

1.1.3 智能化故障診斷技術

電力系統在運行過程中，受包括自然因素、環境因素及人為因素在內的多種因素影響，可能出現故障，這會嚴重影響電力系統運行的穩定性與連續性，可能造成電力資源供應中斷。一般情況下，大部分故障在發生前會有預兆，如果能及時發現并采取有效措施，則可提前解除故障或者控制因故障造成的影響。在電力系統的維修和檢測中，電氣工程智能技術可起到舉足輕重的作用。傳統的電力系統檢修方法多為手工檢修，不僅檢修速度慢，檢修過程復雜，有時還會危及檢修工人的生命安全。在維修的時候，往往要關掉電源，從而導致電力供應中斷等問題，給區域的工業和消費行業帶來巨大的經濟損失，同時也會對人們的正常生活造成一定影響。

利用智能技術實現了對電力系統故障的快速準確定位，不僅能夠代替大部分人工工作，提高檢修效率，還能夠保障檢修人員的人身安全。智能化技術的應用實現了對電力系統運行狀態以及設備狀態的實時監測，一旦系統或者設備運行出現異常，故障診斷系統會進行智能識別以及處理，做出判斷后會發出預警信息，工作人員可根據系統提供的信息采取針對性措施，及時解除故障狀態，使系統保持穩定運行。如，變壓器在運行過程中狀態異常，故障診斷系統會智能化識別故障信息、分析故障原因，為檢修人員提供完善的信息，工作人員可快速解除變壓器故障，避免電力系統運行中斷。

此外，電氣工程智能技術還可采集到大量的故障信息，為以后的維護工作等數據的處理奠定了依據。采用智能技術可實現對各種設備的故障進行模擬，以便在出現事故后進行實時的數據對比，減少了資源的消耗。同時在維修期間，利用人工智能系統對故障點進行準確定位，將監測到的區域信息反饋給控制中心，大大提升了診斷工作的效果。

2.2 智能化硬件

2.2.1 智能算法電路

目前，所采用的每種算法都有相應的數學模型，以電子電路技術搭建數學模型，可將電路中的電流、電力以及功率等參數的運算以及算法的模式進行，即算法電路化。通過這種方式可顯著提升系統運算效率，降低系統程序運算的復雜性，并可保障運算結果的精確度。如華為采用的麒麟芯片采用的神經網絡處理單元，不僅可顯著提升處理速度，同時能效明顯降低。智能化電力系統需要實時監系統以及設備運行狀態，智能化判斷不同狀態下系統運行參數并作出智能化的調整優化，這些都需要基于先進算法，智能算法電路的應用有效解決這一問題。

2.2.2 特種IC 芯片

這是一種支持達成某一種特定功能的芯片，是智能化電力系統的核心構成。由于智能控制算法一般以軟件代碼的形式搭建軟件或執行程序，軟件或是執行程序的運行須以運行內存與CPU 為基礎，并需一定的運行時間，而特種IC 芯片可實現算法硬件化，進而解放CPU 與運行內存、使算法實現獨立運行，這不僅可降低CPU 能耗，同時也能節省運算時間。在電力系統中，針對某些特殊的電路可采用特種IC 芯片，如運算放大電路、功率放大電路或者是三極管組合電路。

2.3 智能信息采集

當前，由于大數據等技術的飛速發展，數據的信息量對于提高電力系統技術水平具有非常重大的意義。而當前電力系統規模巨大且復雜，使得數據的收集成為了各電力企業工作的難點。將電力信息采集系統與電氣工程電氣化技術有機地融合在一起，可對電力系統的各種工況進行數據的調節，實現對電力系統的動態監測。該系統還可實現對電力系統的檢修全流程數據進行收集和處理，極大地改善了電力系統的檢修工作。

另外，采用大數據、智能分析等技術，可對所收集到的數據進行有效的管理和處理，從而提高了數據的使用效果。在我國電力系統的建設中，計算機技術對我國電力系統的發展起到了巨大的推動作用，不但提高了電力系統的自動化水平，同時通過自動化配電、自動化調度等手段，有效地提高了電力系統的資源利用率。通過利用計算機技術，不僅實現對發電站和變電站的實時監測，還實現了對數據的智能化傳輸，使電力系統的整體運行效率大大提升。

2.4 電力系統促進生產

電網是指各種設備、電線、電路以及變電等組成的電力系統。由于電網分布范圍廣，電網結構比較復雜，電網的運行受到地理、氣候等因素的制約，使得電網的更新相對較慢，電網的協同問題也長期困擾著我們。為了充分發揮國家電力資源的作用，就必須對電網調度工作進行科學的規劃。如何合理安排電網的調度，對提高國家電力資源的利用率和提高電力系統的安全、有效地運行具有重要意義。采用常規的人工方法進行電力系統的優化改造，不但要花費大量的時間和精力，而且還會給維護工人帶來安全隱患。利用電氣工程智能技術實現電力系統的智能調度，可提高電網調度的工作效率，同時通過對不同地區的用電需求進行合理的配置，以防止電網供應短缺、電源過量等問題，從而有效地提升電網的運行效率。

另外，該技術不僅可構建電網調配系統，還可通過電氣工程智能技術實現設備自動化調配，對電力系統中的各種設備資源進行匹配。通過對變電站和發電廠的具體要求對其進行自動調節，從而使整個電力系統的運行效率得到有效控制。采用電氣工程自動化系統，不但可代替人工完成的傳統的電力調度任務，而且可保證整個電網的各部分的工作效率和安全。通過采用自動化技術代替人工操作，還可保證電力系統員工的人身安全，從而大大地提升了工作的效率和質量。

2.5 優化工作結構

目前，各種工業都在致力于智能化和自動化，而在電力系統中，怎樣實現智能化已成為電力企業的一個重要課題。而將電氣工程智能技術應用于電力系統中，將有助于提高電力系統的智能化程度。運用電氣工程智能技術，不但可逐步推動電氣行業的發展，而且可使整個電網的體系架構得到進一步的優化和完善，從而推動整個電網的健康發展。

另外，利用智能技術可有效地減少電力企業的人工、材料、能源等方面的成本，從而改善電力企業的管理效率，使其內在的組織結構得到了最優的改善，從而使整個企業的運行更加高效。而在過去的電力系統管理中，由于生產、檢修、管理等環節的不連續性，使電力系統在運行過程中產生不協調、不統一的問題。利用智能技術建立智能化數據管理平臺，可使電力企業各個部門之間的信息共享和情況互通得以實現，大大提高了企業的統一化、數字化管理水平。另外，電氣工程智能技術集成了各種技術，可將其與電力系統的各個環節有機地結合起來，充分利用了智能技術在電力系統實際運用中的優越性，從而保證了電網的可靠性。

2.6 推動信息網絡一體化管理

在這個新的時代，很多高科技都被運用到了各行各業，并且取得了很好的效果。在此背景下，若想將電氣工程智能技術運用于電力系統中，就必須運用信息技術和網絡技術，使其能更好地發揮自身優勢。從實際應用中可看到，在各種電氣智能設備中正確使用各種軟件，可提高電氣智能設備的信息準確率，從而保證電氣自動化設備的運行更安全、更穩定。從這方面講，它還可提高電力系統安全性能。因此，今后相關企業和單位需要實現對電力系統進行統一的信息化管理，并對相關的問題進行及時地解決，全面維護整個網絡系統。

2.7 確保相關標準的實現

在電力系統實際操作過程中，電氣智能設備相對較多。由于廠家和制造企業的差異，對相關的電氣智能設備產生了一定的沖擊，主要體現在信息共享方面，從而使后續的電網運行管理工作陷入了一片混亂之中。所以，為了進一步提高電氣智能技術的應用水平，就必須根據國家的標準來生產和制造相應的設備，以確保不同電氣智能設備之間的兼容性，從而使不同電氣智能設備之間的數據實現共享，這對于當前的電力系統來說十分重要。

3 電力系統工程智能化發展趨勢

毋庸置疑的是，智能化必然會成為現階段以及未來電力系統發展的主要方向。從當前電力系統智能化的發展趨勢來看，未來智能化電力系統在性能方面將更加準確、高效；在功能方面將向多元化發展；在系統結構方面將向模塊化與集成化發展。現階段智能化技術雖然已經在電力系統中廣泛應用，但是由于實踐時間尚短，在很多方面缺乏可借鑒的經驗，以此，仍需要進行不斷的摸索。

可預見的是，隨著智能化技術的發展成熟，無論是智能化軟件還是硬件在性能與功能方面都會進一步優化，系統運行效率會越來越高，能耗必然越來越小。無論是狀態監測、故障診斷、數據信息采集與處理都將實現高度智能化，電力系統受人為因素的影響會越來越小。此外，在智能化電力系統結構方面，必然會向標準化、規范化發展，系統功能會向模塊化發展，而智能化電力系統會向集成化發展，在管理以及操作方面將更為便捷。

4 結語

當前智能化技術在電力系統中的應用雖然時間較短，尚未形成完整的技術體系，積累的經驗還不夠豐富，但是就目前的成果來看已經取得了重大突破，隨著智能化技術的發展完善，必然會在電力系統中發揮更為重要的作用。