白曉昆范琳琳

（1. 國(guó)網(wǎng)北京市電力公司 2.北京京電電網(wǎng)維護(hù)集團(tuán)有限公司變電工程公司）

基于智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

白曉昆1范琳琳2

（1. 國(guó)網(wǎng)北京市電力公司 2.北京京電電網(wǎng)維護(hù)集團(tuán)有限公司變電工程公司）

智能技術(shù)的出現(xiàn)，一方面為日漸龐大的電力系統(tǒng)的有效控制提供了平臺(tái)，另一方面有效地推動(dòng)了電力事業(yè)的發(fā)展。本文首先對(duì)計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了說明，然后對(duì)現(xiàn)階段電力系統(tǒng)自動(dòng)化的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了概述，最后從不同的角度，對(duì)智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用做出了詳盡的分析。

智能技術(shù)；電力；自動(dòng)化；應(yīng)用

0 引言

科技智能技術(shù)的出現(xiàn)，為各行各業(yè)的發(fā)展提供了便利，尤其為推動(dòng)電力系統(tǒng)自動(dòng)技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的促進(jìn)作用。電力系統(tǒng)作為一種復(fù)雜的、巨型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其在有效控制方面存在一定的難度。而伴隨著社會(huì)生產(chǎn)生活水平的提高，電力系統(tǒng)無(wú)論是質(zhì)量方面，還是數(shù)量方面的要求都有所提高，尤其對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行提出了更高層次的要求。而將智能技術(shù)和電力系統(tǒng)高效融合在一起，不僅保障了電力系統(tǒng)高效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，而且大大降低了電力系統(tǒng)控制的難度，極大的推動(dòng)了電力系統(tǒng)的發(fā)展。

1 智能技術(shù)

智能技術(shù)是指具有自主學(xué)習(xí)、快速應(yīng)變、強(qiáng)適應(yīng)力等功能的一種人機(jī)接口和體系結(jié)構(gòu)，具有分析產(chǎn)品故障，解決傳統(tǒng)控制無(wú)法解決的突發(fā)性、非線性和時(shí)變性等問題。雖然，現(xiàn)階段的智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化方面的應(yīng)用尚不成熟，但是智能技術(shù)所具備的經(jīng)濟(jì)潛力，已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注，并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，取得了卓越的成就。

2 電力系統(tǒng)自動(dòng)化

2.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述

電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電力系統(tǒng)發(fā)展的方向，其本質(zhì)是借助計(jì)算機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、調(diào)度上的自動(dòng)化。具體來(lái)說，是指在電能的生產(chǎn)、傳輸、管理及調(diào)控方面，利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控，以提高電力系統(tǒng)的工作效率。除此之外，還可以利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

2.2 智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

在經(jīng)濟(jì)和科技的推動(dòng)下，雖然電力系統(tǒng)的科技含量得到了提升，但研究發(fā)現(xiàn)智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用仍受到不同條件的制約。智能技術(shù)在國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的時(shí)間短，其應(yīng)用于電力系統(tǒng)自動(dòng)化的時(shí)間相對(duì)有限，兩者之間由于資源共享度不夠，時(shí)有失配現(xiàn)象的出現(xiàn)，因而影響電力系統(tǒng)自動(dòng)化的程度。先進(jìn)的電網(wǎng)技術(shù)仍停留在理論階段，真正能應(yīng)用于實(shí)踐操作的還很少。目前投入智能技術(shù)研發(fā)的力度有限，限制了電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

目前研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論智能技術(shù)發(fā)展的時(shí)間有多短，無(wú)論智能技術(shù)發(fā)展的程度有多低，其都對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展起到極大的推動(dòng)作用。同時(shí)，由于現(xiàn)代電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷擴(kuò)大，迫使電力系統(tǒng)運(yùn)作的自動(dòng)化成為電力系統(tǒng)發(fā)展的核心部分。就目前而言，整個(gè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展朝著以下三方面發(fā)展：由開環(huán)監(jiān)控向閉環(huán)控制方向發(fā)展；由單一原件向部分區(qū)域及安全系統(tǒng)發(fā)展；由簡(jiǎn)單功能向復(fù)合功能、整體化功能方向發(fā)展。

3 智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

智能技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上使電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展更加完善。實(shí)際工作中，智能技術(shù)的應(yīng)用，一方面解決了電力系統(tǒng)工作中的嬗變性，而且滿足了社會(huì)公眾對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)質(zhì)和量的需求。

3.1 模糊控制技術(shù)的應(yīng)用

模糊控制技術(shù)的構(gòu)建源自于來(lái)源于數(shù)學(xué)模型。電力系統(tǒng)作為一種動(dòng)態(tài)模式，這種動(dòng)態(tài)模式的精確度直接決定了控制技術(shù)的效果，但其變化情況復(fù)雜且難以控制，應(yīng)用模糊控制技術(shù)能夠解決這一難題。模糊控制系統(tǒng)利用數(shù)學(xué)模型，通過對(duì)完整數(shù)據(jù)的分析并得出精確度高的結(jié)果，以用于模糊控制輸出。因此，模糊控制技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，解決了電力系統(tǒng)工作中的嬗變性，提高了電力系統(tǒng)工作的精確性，降低電力設(shè)備因噪音而產(chǎn)生的不良后果。模糊控制技術(shù)的應(yīng)用涉及到我們生活中的方方面面。如電熱爐的恒溫控制就是由模糊控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，不僅解決了由啟動(dòng)冷態(tài)向恒溫值的躍升現(xiàn)象，而且解決了恒溫過程中的擺動(dòng)震蕩問題。

3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的應(yīng)用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是一種基于人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論而構(gòu)建的新型智能控制技術(shù)，具有“非線性”特征。眾所周知，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是成千上萬(wàn)種神經(jīng)元組建而成，不僅復(fù)雜，而且多變，具備組織管理能力、記憶學(xué)習(xí)能力、信息開發(fā)及處理能力，逐步成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，其蘊(yùn)含的科技潛力也慢慢的被人們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中所挖掘。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，其信息的傳遞主要是通過神經(jīng)元接頭處的特殊連接方式而實(shí)現(xiàn)的，這種特殊的連接方式蘊(yùn)含了大量的信息權(quán)值，不僅可以傳導(dǎo)信息，而且可以整合信息。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用，主要集中于圖像的處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用廣博，其中包括了數(shù)學(xué)分析系統(tǒng)、智能人工系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，如利用數(shù)學(xué)分析系統(tǒng)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息自動(dòng)分析，并可以折算出電力設(shè)備的工作過程中的能耗等。

3.3 專家控制系統(tǒng)的應(yīng)用

專家控制系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種，主要是利用計(jì)算機(jī)模擬專家，從專家的視角看問題、解決問題。專家控制系統(tǒng)的內(nèi)部由多領(lǐng)域、多專業(yè)、多層次的知識(shí)構(gòu)建而成，以保證解決問題的準(zhǔn)確性和權(quán)威性，集人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體。在實(shí)際工作中，專家控制系統(tǒng)主要用于警戒狀態(tài)的鑒別，以利于快速、準(zhǔn)確的采取應(yīng)急方案。專家控制系統(tǒng)通過動(dòng)態(tài)和靜態(tài)監(jiān)控，識(shí)別臨界警戒狀態(tài)，并迅速的自動(dòng)處理故障，以確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。除此之外，電力設(shè)備的自動(dòng)化操作、運(yùn)轉(zhuǎn)、監(jiān)控也需要專家控制系統(tǒng)。由此可見，專家控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化的施行，發(fā)揮著巨大作用。但其系統(tǒng)運(yùn)行需要大量的專家知識(shí)的支撐，因此，在解決復(fù)雜問題、突發(fā)問題時(shí)，還存在有明顯的不足，通常只用于簡(jiǎn)單問題、常見問題的解決，因此，專家控制系統(tǒng)還有待進(jìn)一步的完善和發(fā)展。

3.4 線性最優(yōu)控制技術(shù)的應(yīng)用

線性最優(yōu)控制是電力系統(tǒng)施行自動(dòng)化的不可或缺的組成部分，其最常見的技術(shù)為最優(yōu)勵(lì)磁控制。最優(yōu)勵(lì)磁控制其本質(zhì)是：首先采用勵(lì)磁控制器檢驗(yàn)、測(cè)試發(fā)電設(shè)備中的實(shí)際電流強(qiáng)度，然后經(jīng)過自動(dòng)分析對(duì)比系統(tǒng)的分析和PID的調(diào)節(jié)作用，得出控制電流的大型，最后換算成成移相角，以實(shí)現(xiàn)對(duì)硅整流橋轉(zhuǎn)子電壓有效控制。最優(yōu)勵(lì)磁控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，不僅提高了輸電線路的輸電力，而且有助于優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率、提高電力設(shè)備質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化提供了便捷。另外，大型水輪機(jī)組上，線性最優(yōu)控制技術(shù)的運(yùn)用，能夠有效地減少發(fā)電設(shè)備的制動(dòng)阻力，能夠很好地調(diào)控大型機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)，但需要指出，要保證線性最優(yōu)技術(shù)的工作效果，一般需要電力系統(tǒng)的局部線性化模型做支撐，如果是非線性系統(tǒng)的操作模型，其控制的效果將大大縮水，因此技術(shù)方面的缺陷還有待進(jìn)一步改善。

3.5 綜合智能系統(tǒng)的應(yīng)用

綜合智能系統(tǒng)涵蓋了兩方面的內(nèi)容，其一融合了智能控制和現(xiàn)代控制技術(shù)，其二將多種智能控制技術(shù)融會(huì)貫通。電力系統(tǒng)是多層次的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，內(nèi)部的構(gòu)造同樣繁雜，無(wú)論是模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，還是專家控制系統(tǒng)、線性最優(yōu)控制技術(shù)，都存在不同程度的缺陷，為了保證這樣龐大、復(fù)雜的電力控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行，更離不開綜合智能控制系統(tǒng)。綜合智能控制系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動(dòng)化過程中應(yīng)用最頻繁的技術(shù)，主要是將模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、專家控制技術(shù)、線性最優(yōu)控制技術(shù)，以不同的方式有效地結(jié)合起來(lái)。如前所述，各個(gè)控制技術(shù)各有所長(zhǎng)，其各自應(yīng)用的范圍如下表所示，模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用的范圍分布是：結(jié)構(gòu)化信息和非結(jié)構(gòu)化信息，如兩者之間相互結(jié)合組成綜合智能系統(tǒng)，就能夠很好的彌補(bǔ)自身的不足。

表 不同智能控制技術(shù)的應(yīng)用范圍

4 結(jié)束語(yǔ)

電力系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定、安全工作離不開智能技術(shù)。先進(jìn)的智能技術(shù)不僅提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且為未來(lái)電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了更為廣闊的空間。本文在闡明電力系統(tǒng)自動(dòng)化和智能技術(shù)的基礎(chǔ)上，從不同的技術(shù)角度，詳細(xì)地分析了智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用，為未來(lái)智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的廣泛應(yīng)用提供參考。

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（2016-06-27）