智能技術在電力調度自動化系統中的應用探析

【關鍵詞】智能技術；電力調度；自動化系統

引言

隨著全球能源結構轉型和數字化浪潮的深入融合，電力系統正在向更加“安全、高效、智能”的方向發展。當前，智能技術的快速發展，為解決傳統規劃系統處理海量數據、復雜故障診斷與動態優化等瓶頸問題帶來全新機遇。智能技術既是推動電力系統智能化現代化的重要理論需求，又是智能電網發展的必然趨勢其正推動著供電自動化系統技術體系與運行模式的多維度變革，為此文章深入探索智能技術的應用路徑與價值。

一、智能技術在電力調度自動化系統中的應用價值

（一）經濟方面

將智能化技術應用于電力系統，可有效地提高電力系統的運行效率，降低運行費用。利用智能技術對電網運行數據進行實時采集、分析與處理，能夠更加準確地檢測出電網負荷變化情況，進而對發電、輸電、配電進行最優規劃[1]。例如，智能技術能夠根據負荷預測結果對機組啟停出力進行合理安排，避免機組啟停過多，減少能源消耗和設備損耗。另外，智能技術可以改善電力系統的拓撲，降低電力系統的損失，改善電力系統的輸電性能，是一種具有發展潛力的新型電力系統。另外，將智能化技術應用于電氣設備的故障狀態監測與預警，能夠對設備潛在的故障隱患進行預警，并對其進行維修或更換，避免設備故障帶來的損失，減少設備維修費用[2]。

（二）安全方面

提高電網的可靠性，是保證電網正常運行的關鍵。將智能化技術應用于電力系統，是保證電力系統安全運行的有力保證，智能化技術對電網運行狀態進行實時監測，及時發現并報警[3]。文章提出一種新的故障診斷方法，通過建立智能故障診斷模型，在故障發生時，迅速確定故障位置及類型，為故障快速處理提供依據，縮短故障處理時間，降低故障對電網的沖擊。與此同時，智能技術可對電力系統穩定性進行分析與評估，對可能發生的失穩問題進行預測，并采取相應的控制措施，如調整機組功率、關閉無功補償裝置等，保證電網在各種工況下的穩定運行。另外，將智能化技術應用到電力系統中，可以增強電力系統的抗故障能力與自愈能力，降低因外界因素引起的故障與破壞，保證電網安全可靠運行[4]。

（三）環境方面

隨著全球能源轉型與環境保護，將智能化技術引入電力自動化系統，對降低電力系統的環境影響意義重大。智能化技術可以最大限度地利用可再生能源，隨著新能源（如風電、太陽能）在電網中所占比例的不斷增加，其擾動、波動等特性給電網規劃帶來了嚴峻的挑戰。準確預測可再生能源發電量并靈活調整電網運行，是實現可再生能源高效利用、減少風電、光能浪費、降低化石能源消耗、降低二氧化碳等溫室氣體排放量的有效途徑。同時，智能化技術為供電自動化提供了支撐，達到了經濟規劃、節能運行的目的。通過優化機組組合與分配，實現機組高效運行，減少單位電能能耗及污染物排放[5]。在此基礎上，擬將智能技術應用到電力系統，通過分析并引導用戶用電行為，達到節能降耗的目的，進而降低電網整體環境效應。

在電網中引入了智能化技術，使電網的主要性能得到了明顯的提高。電廠的綜合利用效率由原來的56%提高到了68.5%，大大改善了機組的運轉效率。輸電線的網損比例從8%下降到5%以內，輸送效率從50%上升到87.5%，輸送損失明顯減少。負載變動反應時間由原來的30 min減少到10 min，負載反應速率由原來的30%提高到96.7%，反應更加迅速和敏感，錯誤的合格率由原來的49%上升到75%，同時提高了系統的運行可靠性。新能源棄電率從15%降至5%以下，清潔能源資源整合與利用水平顯著優化（具體數據見表1）。

二、智能技術在電力系統中的應用現狀

近年來，電力系統智能化技術得到了長足的發展，并已滲透到電力系統的每一個環節。在發電領域，利用智能技術對發電機進行控制與優化，如利用智能控制系統對發電機轉速、功率等參數進行精確調節，提高機組運行效率與可靠性。同時，智能技術被越來越多地應用于新能源發電領域，如風電、光伏電站等，以提升電網互聯穩定性及新能源發電效率，同時極大地提高了電網的運行效率和可靠性。智能電網功能模塊分布如圖1所示。

在輸電領域中，智能技術主要應用于對輸電線路的監測與維修，在輸電線路上安裝智能傳感設備，實時監測輸電線路的溫、濕、風、冰等參數，以便及時發現線路異常，及時預警、處理。同時，智能化技術能優化輸電網絡拓撲，提高輸電能力以及系統可靠性。在配電系統中，智能化技術的應用越來越廣泛，智能配電網是目前電力系統的一個重要發展方向。例如，通過在線監控配電網絡的運行狀況，實現對配電網絡的快速準確的定位和絕緣，實現電網的安全穩定，提高配電網絡的供電可靠性[6]。

此外，智能化技術還可以應用于電力市場需求管理與交易，如利用智能電表對用戶用電行為進行監測與管理，為電力市場精準定價與交易提供支撐。近年來，在電力系統智能化方面取得了一定的成績，但是在實際應用中還存在著許多問題，如智能技術應用標準與規范不統一，不同廠家生產的智能裝備與系統間無法兼容。隨著電力系統智能化應用面臨網絡攻擊、數據泄露等安全威脅，智能化技術的可靠性與安全性亟待提升。另外，由于智能化技術的應用成本較高，中小型能源企業難以推廣應用智能技術。

三、智能技術在電力調度自動化系統中的應用

（一）專家系統的運用

專家系統是一種以知識為基礎的智能系統，它模仿人的思維過程，對復雜問題進行分析判斷。將專家系統應用于電力系統自動化系統，可提高其故障診斷與處理能力，達到對電力系統最優規劃的目的。首先，利用專家系統建立電力系統故障診斷知識庫，介紹電力系統各類故障的特點、成因及處理方法。當電廠出現故障時，通過對知識庫中實時采集到的故障數據的整理與化簡，快速定位故障位置及類型，提出相應的處理意見。其次，將專家系統應用于電力系統規劃決策中，根據電網運行狀況與負荷需求，結合規劃規則與知識基礎，制定合理的規劃方案，實現源-網-網-網的最優規劃。此外，還可以利用專家系統對電力系統的運行狀況進行分析與評價，對其經濟性、安全性、可靠性等進行分析與評價，為電網規劃與改造提供參考依據。將專家系統應用于供電自動化系統，具有兩點優勢。一是充分發揮專家知識與經驗，提高了決策水平與處理效率；二是該系統具有較強的自適應性與可擴充性，能夠根據電力系統的發展與變化，不斷地對知識庫進行更新與完善。另外，該系統可以24小時連續工作，不受人工操作時間、人力等因素的影響，提高了系統的可靠性與穩定性[7]。

（二）可視化技術的應用

可視化是將數據以直觀的方式呈現出來的一種技術，它可以幫助使用者對數據進行直觀的理解與分析。將可視化技術應用于供電規劃自動化系統，可使規劃人員更好地了解電力系統的運行狀況，從而有效地規劃與管理電網。可視化技術可將電力系統的運行數據以曲線等形式顯示出來，使規劃人員直觀地了解電網的運行狀況及變化趨勢。利用可視化技術將電力系統的拓撲結構及復雜電網圖形化呈現出來，便于規劃人員了解和分析電網結構與聯系。在此基礎上，將可視化技術應用于電力系統故障預警與分析中，突出顯示故障信息，結合地理信息系統等技術，實現故障位置的精確定位與可視化表達，為故障快速處理提供支撐。將可視化技術應用于供電自動化系統，其優勢在于能夠直觀地表達復雜的數據與信息，提高調度人員的工作效率與決策精度，能夠利用可視化技術提高調度員對電力系統的總體認識與了解，有助于調度員掌握電力系統運行規律及存在的問題。同時，可視化技術為電力自動化系統的人機交互提供了良好的人機交互界面，增強了用戶友好性與可操作性。

（三）人工神經網絡的應用

人工神經網絡能有效地處理負荷數據之間的非線性關系及復雜度。用電負荷受天氣、節假日、經濟發展水平等多種因素影響，且兩者之間存在著復雜的非線性關系。利用人工神經網絡對歷史負荷及相關影響因子進行學習，建立精確的負荷預測模型，實現對未來負荷的準確預測。與傳統預測方法相比，人工神經網絡能更好地應對負荷波動與不確定因素。利用人工神經網絡技術對電力系統進行狀態評估，可以把噪聲、不良數據轉化為測量值，從而提高狀態評估的精度。電力系統狀態估計是指通過測量儀表采集到的電壓、電流等信息，對電網運行狀態進行實時估計。由于測量設備故障或外界干擾等原因，測得的數據往往含有噪聲或不良數據，這些都會對狀態估計精度產生影響[8]。

在此基礎上，提出了一種基于神經網絡的電力系統狀態估計方法，通過對歷史數據與實際運行數據的學習，有效地濾除噪聲與有害數據，提高電力系統狀態估計的精度，為電網規劃決策提供更加可靠的依據。另外，人工神經網絡還可以應用于電力系統穩定分析與控制中，建立電力系統的神經網絡模型，可快速評估其穩定性，并據此制定相應的控制策略。當系統出現故障時，人工神經網絡能夠快速地估計出系統的穩定狀態，并給出最優的控制信號，如設定機組出力、切掉電容器等，從而保證系統的穩定運行。

結語

將智能化技術應用于電力自動化系統，既有理論意義，又有實際意義。從應用價值上講，采用智能化技術可大大提高電力系統的經濟性、安全性及環境友好性。在經濟性方面，智能化技術能夠提高電網運行效率，降低運行費用。從安全角度看，智能技術能夠增強電力系統的安全性和穩定性，增強其抵御風險的能力。在環境方面，智能化技術能夠有效地推動電力系統節能減排、實現綠色發展。從目前的應用情況看，智能技術已經在發電、輸電、配電等各個領域得到了廣泛的應用，并取得了一定的成果。但是，在實際應用中還存在著應用標準不統一、可靠性和安全性有待進一步提高、應用成本較高等問題。智能技術如專家系統、可視化技術和人工神經網絡等，在電力系統中有著廣泛的應用前景和優勢。專家系統能提高系統故障診斷能力，并能進行計劃決策。可視化技術使調度員能夠更好地了解電網狀況。采用人工神經網絡技術，可有效地提高系統的控制精度和可控性。隨著智能化技術的不斷發展與進步，電力自動化系統的智能化將會得到更廣泛、更深入的應用。因此，必須進一步加強智能技術與供電自動化系統的結合，不斷完善其應用標準與規范，提升其可靠性與安全性，降低其應用成本，為電力系統智能化發展提供支撐。

參考文獻：

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[3] 吳坤，許鵬飛，馮全超.人工智能技術在電力調度自動化系統中的應用研究[J].儀器儀表用戶，2025，32（03）：136138.

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