智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用研究

吳仁貴

（國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司永州供電分公司，湖南 永州 425000）

0 引 言

隨著信息技術(shù)水平的不斷提升，電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平也在不斷提高。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中引入智能技術(shù)，能夠提升信息技術(shù)應(yīng)用的水平，增強(qiáng)整個(gè)電力系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的重要途徑。智能技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)控制的推動(dòng)價(jià)值越來(lái)越高，可以解決系統(tǒng)中的多種問(wèn)題。因此，研究智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，可以提升電力系統(tǒng)的控制水平。

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制和智能技術(shù)概述

1.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制

電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制是在信息技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的技術(shù)，具有自動(dòng)化控制的效果，能自動(dòng)化調(diào)度電能傳輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用自動(dòng)化的控制方式，可以確保整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，有助于推動(dòng)電力事業(yè)的發(fā)展。電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制主要包括對(duì)變電站、調(diào)度電網(wǎng)、配電網(wǎng)等進(jìn)行自動(dòng)化控制，以實(shí)現(xiàn)通信、測(cè)量、設(shè)備等方面的自動(dòng)化控制。

1.2 智能技術(shù)

智能技術(shù)涵蓋了專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和綜合控制等領(lǐng)域，是智能化計(jì)算機(jī)技術(shù)的統(tǒng)稱。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能技術(shù)可以推動(dòng)電力系統(tǒng)的新發(fā)展，優(yōu)化電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的控制方法。同時(shí)，能夠提升電力系統(tǒng)的信息感知控制能力，有效控制一些不確定的因素[1]。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中應(yīng)用智能技術(shù)，能夠基于環(huán)境的判斷確保整個(gè)系統(tǒng)具備適應(yīng)性和多樣性。電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)與智能技術(shù)的有效結(jié)合，可以改變電力系統(tǒng)控制的單一性，使系統(tǒng)滿足新時(shí)期電力事業(yè)的發(fā)展需求。

智能技術(shù)可以改善設(shè)備的工作環(huán)境，提升工作效率，降低應(yīng)用成本。智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中呈現(xiàn)出高精準(zhǔn)度、實(shí)時(shí)智能化和柔性化等特點(diǎn)。

第一，高精準(zhǔn)度。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能系統(tǒng)時(shí)，可以通過(guò)配備高速芯片來(lái)提升整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行精度，從而提升設(shè)備的運(yùn)行效率。同時(shí)，結(jié)合高分辨率檢測(cè)元件，能夠進(jìn)一步提升系統(tǒng)的整體性能，使電力系統(tǒng)控制的效率得到顯著提升。

第二，實(shí)時(shí)智能化。通過(guò)加入大量的傳感器，可以提升系統(tǒng)的處理能力，使系統(tǒng)能在短時(shí)間內(nèi)處理大量信息。借助智能技術(shù)，模擬人的行為并及時(shí)分析電力系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，以滿足用戶的實(shí)際生產(chǎn)生活需求，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)與智能技術(shù)的融合，提高系統(tǒng)整體的智能化水平[2]。

第三，柔性化。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用柔性設(shè)備可以降低故障率，且滿足整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行需求，提升電力系統(tǒng)的性能。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中，設(shè)備相對(duì)較多，對(duì)控制的要求也不斷提升，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的柔性化可以滿足整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行要求。

2 電力系統(tǒng)控制中智能技術(shù)應(yīng)用的內(nèi)容

應(yīng)用電力系統(tǒng)自動(dòng)化智能技術(shù)可以提升整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，并達(dá)到節(jié)約資源的目的，滿足新時(shí)期人們的日常生活生產(chǎn)需要。目前，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制以及線性最優(yōu)控制的應(yīng)用較為廣泛。

2.1 模糊控制

模糊控制的操作性較高，具有簡(jiǎn)單、隨機(jī)等特點(diǎn)。模糊控制數(shù)學(xué)模型的建立相對(duì)困難，但在現(xiàn)代應(yīng)用中，利用模糊控制來(lái)提升電力系統(tǒng)控制效果是較為先進(jìn)和有效的。

模糊理論的應(yīng)用價(jià)值相對(duì)較高，可以模擬決策和推理過(guò)程。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中應(yīng)用模糊控制理論，可以經(jīng)過(guò)判決、推理、模糊化來(lái)解決常見(jiàn)的問(wèn)題，尤其適用于家用電器產(chǎn)生的噪聲。模糊控制的自學(xué)能力較強(qiáng)，可以及時(shí)進(jìn)行糾錯(cuò)。在電力系統(tǒng)中，當(dāng)環(huán)境量設(shè)置值發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)應(yīng)用模糊理論來(lái)給予相應(yīng)的解決辦法，并迅速作出應(yīng)對(duì)。應(yīng)用用戶智能技術(shù)可以使整個(gè)系統(tǒng)中知識(shí)的獲取更加便捷，通過(guò)模擬專家經(jīng)驗(yàn)和人的表達(dá)方式，有效地處理一些不確定性問(wèn)題，從而使整個(gè)電力系統(tǒng)的發(fā)展質(zhì)量得到顯著提高。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在學(xué)習(xí)和模型結(jié)構(gòu)方面具有較高優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用范圍十分廣泛，尤其是非線性內(nèi)容。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)和處理能力，在實(shí)踐中具有較大的優(yōu)勢(shì)，可以使數(shù)據(jù)傳輸獲得穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)資源載體。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以將連接一些簡(jiǎn)單的神經(jīng)元，并對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行具體分析，給出針對(duì)性的解決方案。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以使算法得到有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中元件的互動(dòng)，加快整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度，充分發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)[3]。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以解決硬件問(wèn)題，并結(jié)合學(xué)習(xí)算法研究進(jìn)行有效的故障診斷和檢查，從而提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制中，主要是通過(guò)挖掘隱藏信息來(lái)實(shí)現(xiàn)非線性映射，尤其是在圖像處理自動(dòng)化控制方面表現(xiàn)尤為突出。

2.3 專家系統(tǒng)控制

專家系統(tǒng)控制具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)運(yùn)用大量的規(guī)則和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行操作。專家系統(tǒng)是由相關(guān)領(lǐng)域的專家利用自身積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行推理和判斷，以模擬決策過(guò)程，從而解決各種復(fù)雜的問(wèn)題，使整個(gè)過(guò)程更加規(guī)范。

專家控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍較為廣泛，但是具有自主學(xué)習(xí)能力差、深層適應(yīng)能力差等缺點(diǎn)，需要在實(shí)際應(yīng)用中不斷地進(jìn)行優(yōu)化。專家控制系統(tǒng)能夠高效地處理一些相對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題，有效辨識(shí)系統(tǒng)中的警告狀態(tài)，包括緊急狀況的處理、控制系統(tǒng)的恢復(fù)等。同時(shí)，在警告狀態(tài)轉(zhuǎn)換方面也可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。近年來(lái)，專家控制系統(tǒng)在推動(dòng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提升方面發(fā)揮了重要作用。

2.4 線性最優(yōu)控制

在電力系統(tǒng)中存在較多的遠(yuǎn)距離輸電線，通過(guò)線性最優(yōu)控制可以改善電壓控制效果。例如，應(yīng)用線性最優(yōu)控制調(diào)節(jié)控制電壓。線性最優(yōu)控制理論能夠與最優(yōu)勵(lì)磁控制結(jié)合，實(shí)現(xiàn)線性模型局部?jī)?yōu)化的效果。但線性最優(yōu)控制在其他模型體系的應(yīng)用效果相對(duì)較差，特別是非線性系統(tǒng)控制方面，無(wú)法滿足實(shí)際需求。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要結(jié)合其他智能控制理論對(duì)線性最優(yōu)控制進(jìn)行整體優(yōu)化[4]。

3 智能技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

新時(shí)期，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用正朝著實(shí)時(shí)智能化、綜合智能化、人工智能判斷的方向發(fā)展，具有較好的發(fā)展前景。智能技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的發(fā)展趨勢(shì)如圖1 所示。

圖1 智能技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 實(shí)時(shí)智能化控制

實(shí)時(shí)智能化控制指在電力系統(tǒng)中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，以強(qiáng)化實(shí)時(shí)自動(dòng)化控制，提升整個(gè)系統(tǒng)的控制力度和控制質(zhì)量。隨著我國(guó)信息化水平的不斷提升，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平也不斷提高，社會(huì)各界對(duì)智能化控制的要求越來(lái)越高。通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)智能化控制，可以更直觀地反映電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和整體運(yùn)行狀況，有效解決系統(tǒng)存在的設(shè)備損耗問(wèn)題，降低故障發(fā)生率[5]。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用智能化控制器，可以提升系統(tǒng)的工作效率，降低響應(yīng)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操縱，降低投入成本，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)。

3.2 綜合智能控制

在電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中，綜合智能控制是根據(jù)電力系統(tǒng)整體的控制要求結(jié)合多個(gè)技術(shù)的結(jié)合體，包括模糊控制、線性最優(yōu)控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等，實(shí)現(xiàn)智能化控制與電力系統(tǒng)控制的統(tǒng)一結(jié)合。根據(jù)電力系統(tǒng)控制中的資源配置要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并滿足智能技術(shù)的應(yīng)用要求，推動(dòng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的發(fā)展。電力系統(tǒng)的整體控制相對(duì)復(fù)雜，不同控制理論的應(yīng)用角度存在較大差異。例如，人工智能網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于較低層次的計(jì)算機(jī)，而模糊理論則應(yīng)用于較高層次的推理。通過(guò)多種技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，可以達(dá)到互補(bǔ)的效果，使電力系統(tǒng)控制的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.3 人工智能判斷

人工智能判斷可以針對(duì)電力系統(tǒng)存在的故障進(jìn)行智能化診斷，克服了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)故障診斷的單過(guò)程、單理論的局限性，滿足新時(shí)期電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的需求。人工智能判斷可以滿足大型電力系統(tǒng)的設(shè)備需求，可以對(duì)系統(tǒng)中的故障進(jìn)行多層次、多角度的分析。例如，對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位分析，達(dá)到改善故障的效果，并在系統(tǒng)故障預(yù)防中得到了廣泛應(yīng)用。人工智能故障判斷還可以高精度分析機(jī)組的自動(dòng)化動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性，是新時(shí)期故障診斷發(fā)展的重要趨勢(shì)。在傳統(tǒng)的控制方式中，如果控制對(duì)象過(guò)于復(fù)雜，控制效果就會(huì)相對(duì)較差，同時(shí)會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。但是，人工智能判斷可以通過(guò)模型設(shè)計(jì)來(lái)解決傳統(tǒng)控制所存在的局限性，提高系統(tǒng)整體的控制效果。

4 結(jié) 論

在新時(shí)期電力系統(tǒng)發(fā)展中，智能技術(shù)的應(yīng)用起到了巨大的推動(dòng)作用，不僅可以滿足生產(chǎn)需求，還可以優(yōu)化生產(chǎn)模式。應(yīng)用智能化控制技術(shù)可以提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，需要加強(qiáng)對(duì)智能技術(shù)的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)力度，降低資源分配過(guò)程中的能耗，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的多層次控制，滿足新時(shí)期企業(yè)的發(fā)展需求。