智能技術在電力系統自動化控制中的應用

王鑫琪

（國網江蘇省電力有限公司蘇州市吳江區供電分公司， 江蘇 蘇州 215200）

0 引言

在現代化社會發展中，對電力能源的需求日益增長，電力系統自動化控制已經成為電力行業中的重要研究領域之一。隨著人工智能技術的不斷發展和應用，智能技術在電力系統自動化控制領域中的運用優勢更加凸顯，不僅可以提高電力系統運行的安全性和效率，還可以縮短電力系統故障恢復的時間，降低人工干預的風險，從而為全社會提供更加可靠、安全、高效的電力服務。

1 智能技術的概述

智能技術是指利用計算機、網絡、傳感器、控制器和機器學習等現代科技手段，模擬人類智能進行信息處理和決策，實現自主、智能化的自動化操作和管理的技術。其主要目的是實現對事物的感知、理解、學習、推理和決策等過程，從而實現更加智能化的應用和服務。相對于自動化技術而言，智能技術能夠根據環境和任務的變化自主調整行為，實現自適應的功能，同時能夠通過觀察和反饋，不斷學習和積累知識和經驗，從而逐漸提升自身的智能水平。智能技術能夠根據當前環境和任務情況，自主決策，實現自主的智能化操作和管理。在電力系統自動化控制中，智能技術有助于電力系統實現自動化、智能化和高效化運行，從而提高電力系統的可靠性、安全性和經濟性[1]。

2 電力系統自動化發展現狀分析

電力系統自動化是指通過計算機控制和監測設備，實現電力系統自動化運行、管理和維護的技術。在傳統的電力系統中，人工干預占據了很大的比重，對于電力系統的可靠性、安全性和經濟性存在一定的影響。隨著計算機技術和集成電路技術全面發展，電力系統自動化技術的硬件和軟件水平不斷提高，并且隨著網絡技術和通信技術的不斷普及，電力系統自動化控制中的信息化應用也越來越廣泛。目前，將智能技術應用到電力系統，實現了電力系統自動化控制水平的全面提高[2]。

3 電力系統自動化控制中智能技術的應用優勢

智能技術在電力系統自動化控制中有著諸多優勢，能夠顯著提高電力系統運行的可靠性、安全性和經濟性。對于電力系統運行而言，智能技術的應用優勢主要體現在發電階段、送配電階段和用電階段，能夠提高電力運輸效率，保證電力生產的穩定性和使用的安全性。

3.1 智能技術在發電階段的優勢

在電力系統自動化控制中，在發電階段應用智能技術，可以提高發電設備的效率，增強電力系統的可靠性和安全性，降低管理成本，提高環保效益。利用智能技術進行電力發電調度和控制，可以對燃料的消耗、設備的運行狀態和風險進行監控和調度，確保電力系統高效、安全運行。智能技術能夠對電力需求進行預測和優化，根據預測結果制定相應的發電計劃，從而降低電力系統的運營成本。在此基礎上，智能技術可以通過機器學習、模型預測等技術，對電力系統持續進行監測，及時發現和診斷電力發電設備故障，減少故障對電網穩定性的影響，縮短恢復時間。另外，智能技術還可以幫助發電企業對電力發電設備和生產過程進行智能化調度和優化，實現節能減排[3]。

3.2 智能技術在送配電階段的優勢

在電力系統自動化控制中，智能技術在配電自動化、故障監測和診斷、遠程監控、能耗監測和優化等方面的應用優勢非常明顯。利用先進的設備控制技術，可以實現高效配電自動化，提高配電系統的效率和可靠性。同時，通過采集和分析電力系統的數據，能夠及時發現和診斷配電系統的故障，提高配電系統的穩定性和可靠性。傳感器技術的應用，可以實現電力系統的遠程監控，減少現場操作人員的人力和時間成本，提高配電系統的效率。通過對電力系統中的能耗進行監測和優化，包括對電力載荷的預測和優化，以及對配電設備的狀態進行監測和管理，能夠進一步實現節能降耗，提升電力系統運行效率。

3.3 智能技術在用電階段的優勢

在電力使用過程中，利用智能技術進行用電管理，可以對用戶的用電情況進行實時監測和控制，實現用電的智能化管理。通過對用戶用電行為進行分析和預測，制定相應的用電計劃，提高用電效率，減少能源浪費。智能技術能夠根據用戶的需求來智能控制家電的開關，用電效率更高，能源利用更為合理。與此同時，智能技術可以監測用電設備的運行狀態，通過數據采集和分析，及時發現用電設備的異常情況，并進行預警，降低用電設備故障的發生率，提高設備的可靠性和安全性。在電力系統的自動化發展中，智能技術的應用可以為用戶提供個性化服務，實現用電的智能化管理和控制，提高用電的效率和安全性，滿足用戶的用電需求，達到節能和環保的目標。

4 電力系統自動化控制中智能技術的應用類型

4.1 神經網絡控制技術的應用

神經網絡是一種基于生物神經系統結構和功能的信息處理模型，通過訓練和學習，可以對復雜的非線性關系進行建模和預測。神經網絡結構包括單層感知器、多層感知器、卷積神經網絡和循環神經網絡等，不同的結構適用于不同的應用場景。在電力系統的自動化控制中，神經網絡可以通過歷史負荷數據來訓練模型，預測未來負荷的變化趨勢，并根據預測結果來制定相應的電力調度方案，提高電力系統的效率和可靠性。同時，神經網絡還可以通過訓練模型來識別和預測電力設備的故障，及時發現和診斷設備故障，減少故障對電網穩定性的影響，并優化電力系統的控制策略，實現智能控制和調度，提高電力系統的效率和可靠性。在此基礎上，神經網絡還可以通過對電力系統的數據進行采集和分析，提高電力系統的資源利用效率，包括能源、人力和物力等資源，從而降低運營和維護成本，增強電力系統自動化的運行管理效益[4]，神經網絡控制技術原理如圖1 所示。

圖1 神經網絡控制技術原理圖示

4.2 模糊控制技術的應用

模糊控制是一種基于模糊邏輯原理的控制方法，其主要思想是在不確定性和復雜性的環境下，通過建立模糊規則庫和模糊推理算法，對系統進行控制，如圖2 所示。在電力系統自動化控制中，模糊控制技術可以應用于輸電線路的安全控制。對于電力系統而言，輸電線路的安全控制是非常重要的，包括電流的過載保護、短路保護和接地保護等。模糊控制技術可以通過建立模糊規則庫和模糊推理算法，實現快速、精確的線路故障檢測和自適應保護，提高輸電線路的安全性和可靠性。而在發電機的調速控制方面，可以通過模糊控制技術進行智能化控制和調整，實現發電機的自適應調速和穩定運行，提高發電效率和電網的穩定性。另外，模糊控制技術可以根據電力系統的運行狀態和負荷需求，建立模糊規則庫和模糊推理算法，實現電力的智能供應和調度，提高電網的效率和可靠性。在設計智能控制系統時，模糊控制技術可以在電力系統自動化控制中，實現控制系統的智能化設計和優化，根據系統的工作狀態和控制目標，自適應地調整控制算法和參數，提高系統的控制精度和反應速度。

圖2 模糊控制理論

4.3 線性最優控制系統的應用

線性最優控制系統是一種基于最優控制理論的控制系統，可以對線性動態系統進行控制和優化，以達到最佳控制效果。在電力系統自動化控制中，線性最優控制系統可以應用于發電機組的控制、輸電線路的控制、控制系統的設計與電力系統的規劃和優化。其中，發電機組作為電力系統中的重要組成部分，線性最優控制系統可以根據發電機組的動態特性和工作狀態，設計最優的控制算法和參數，實現發電機組的性能優化和效率提升。同時，線性最優控制系統可以對輸電線路的動態特性進行建模和分析，設計最優的控制策略和參數，實現輸電線路的優化控制和穩定運行。線性最優控制系統可以應用于電力系統的規劃和優化，根據電力系統的控制需求和目標，設計最優的控制系統結構和算法，根據不同的規劃目標和優化指標，設計最優的控制策略和參數，確保電力系統安全、高效、穩定運行[5]。

4.4 專家控制系統的應用

專家控制系統是一種包括專家知識和推理機制的控制系統，通過建立專家知識庫和推理規則，實現對復雜系統的自動化控制和決策。專家控制系統的原理為：基于人工智能中的知識表示和推理機制，將專家領域知識進行表示和存儲，如通過規則、樹形結構和語義網絡等方式，將專家知識庫中的知識進行組織和管理，并根據推理結果和目標要求，設計出最優的控制策略和算法，執行對應的控制操作和指令。在電力系統自動化控制中，專家控制系統是一種智能化控制系統，可以根據電力系統的運行狀態和控制需求，利用專家知識庫和推理機制，實現電力系統的自動化控制、故障檢測和維護等功能。專家控制系統具有靈活性強、處理能力強、決策精準等優點，可以提高電力系統的效率、可靠性和安全性，是電力自動化控制中的重要技術。在電力系統的故障診斷中，可以通過專家控制系統，建立故障診斷的知識庫和推理規則，實現多維度的線路狀態判斷和問題診斷，并針對相關故障問題進行快速準確的診斷和定位，提高電力系統的效率和可靠性。

4.5 綜合智能系統的應用

綜合智能系統是一種將多種智能技術、方法和模型進行整合和綜合應用的智能化系統。在電力系統自動化控制中，綜合智能系統可以將各種智能化技術進行整合，充分發揮其各自的優點，提高電力系統的控制效率和性能。在電力系統的自動化控制中，綜合智能系統主要包括神經網絡、模糊控制、遺傳算法、專家系統與人工智能等，能夠統籌相關智能技術，構建完整的智能控制系統，由此來實現對電力系統的智能化控制。綜合智能系統的優點是可以綜合各種智能化技術的優勢，處理電力系統中的復雜問題和多維數據，提高電力系統的效率、可靠性和安全性。同時，綜合智能系統也具有缺點，如需要大量的數據和計算資源、對參數和模型的選擇很敏感等。因此，在電力系統自動化控制中，需要根據實際情況和需求進行選擇和調整，加強信息化基礎設施設備建設，合理應用智能電氣設備，為電氣系統的智能化發展奠定堅實基礎，保證電力系統自動化控制水平的全面提高。

5 電力系統自動化控制中智能技術的發展趨勢

在電力系統的運行控制管理中，對智能技術的應用逐漸受到廣泛關注。隨著人工智能技術的不斷發展，電力系統自動化控制中的智能化水平會越來越高。未來，電力系統將會在設備、服務、預測和自適應性方面實現智能化應用，使電力系統更加高效、可靠和安全。同時，隨著電力系統中數據量的不斷增加，大數據和云計算技術將會在電力系統自動化控制中得到廣泛應用，為電力系統的實時監測、故障診斷和負荷預測等方面提供了更加強大的支持。未來，電力系統智能化控制將涵蓋更廣泛的領域，包括更加高效的負荷管理、可再生能源的智能化調度、智能電力網的建設和運營等。智能化技術也將更加關注自主決策方面的發展，為電力系統的決策提供更加靈活和高效的支持，實現電力系統的自動優化和智能決策。除此之外，電力系統中智能技術的應用也將更加標準化和規范化，能夠更加高效地推進智能化技術的運用和推廣，提高電力系統自動化控制的智能化水平和可靠性。

6 結語

智能技術在電力系統自動化控制中的應用，為電力系統帶來了巨大的變革和創新。隨著人工智能技術、大數據技術和自動化技術等的不斷發展，電力系統智能化水平不斷提高，電力系統的自動化控制和管理也更加高效、可靠和安全。因此，相關電力企業應當積極探索智能化技術在電力系統中的應用，推進電力系統的智能化水平，推動電力系統行業的創新和發展。