電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)探討

摘要: 本文在對(duì)五種典型智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的運(yùn)用進(jìn)行初步的分析，結(jié)合現(xiàn)有電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，，提出了電力系統(tǒng)自動(dòng)化方案的應(yīng)用模型，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化能有效提高電力部門的管理水平與效率。

關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)自動(dòng)化智能技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)

1電力系統(tǒng)自動(dòng)化的概念

電力系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)一般是指電工二次系統(tǒng)，即電力系統(tǒng)自動(dòng)化指采用各種具有自動(dòng)檢測(cè)、決策和控制功能的裝置并通過(guò)信號(hào)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)各個(gè)元件、局部系統(tǒng)或全系統(tǒng)進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方自動(dòng)監(jiān)視、協(xié)調(diào)、調(diào)節(jié)和控制以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定健康地運(yùn)行和具有合格的電能質(zhì)量[1]。

2電力自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成

電力系統(tǒng)自動(dòng)化是電力行業(yè)發(fā)展的高階段，是電力行業(yè)不斷加強(qiáng)新技術(shù)引進(jìn)與應(yīng)用的突出成就，當(dāng)前的電力系統(tǒng)自動(dòng)化主要包括以下設(shè)備和部件:

2.1系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是當(dāng)前電力系統(tǒng)中發(fā)展最快的技術(shù)領(lǐng)域之一，它的主要功能構(gòu)成為:電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，其是實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化的基礎(chǔ)和前提;電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與調(diào)度、電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)與可靠性、發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)決策等;變電站綜合自動(dòng)化等[2]。電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化是電力系統(tǒng)自動(dòng)化的核心與關(guān)鍵，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的質(zhì)量與穩(wěn)定性有著重要影響。

2.2變電站自動(dòng)化

變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站二次設(shè)備(包括繼電保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)裝置等的功能進(jìn)行重新組合、優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站全部設(shè)備的運(yùn)行情況執(zhí)行監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)[3]。變電站綜合自動(dòng)化是提高變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平、降低運(yùn)行維護(hù)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益、向用戶提供高質(zhì)量電能的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。

2.3配電網(wǎng)自動(dòng)化

配電網(wǎng)長(zhǎng)期以來(lái)只能采用手工操作進(jìn)行控制，自90年代開(kāi)始逐步發(fā)展實(shí)現(xiàn)了一批功能獨(dú)立的孤島自動(dòng)化，其今后的發(fā)展趨勢(shì)必然走向基于先進(jìn)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化。配電網(wǎng)自動(dòng)化主要包括饋線自動(dòng)化、自動(dòng)制圖/設(shè)備管理/地理信息系統(tǒng)及配電網(wǎng)分析軟件，它是配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)部分。與傳統(tǒng)的孤島自動(dòng)化相比，基于信息技術(shù)的配電網(wǎng)自動(dòng)化的關(guān)鍵在于以下三點(diǎn):大量的智能終端、通信技術(shù)和豐富的后臺(tái)軟件[4]。針對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)的具體情況，配電網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)當(dāng)分期分批逐步發(fā)展完善，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)資源的綜合利用。

3電力自動(dòng)化的智能技術(shù)

隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電力系統(tǒng)的控制提出了越來(lái)越高的要求，一些先進(jìn)的控制手段不斷地引入電力系統(tǒng)[5]。目前主要有五種典型智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用十分常見(jiàn)。

3.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有本質(zhì)的非線性特性、并行處理能力、強(qiáng)魯棒性以及自組織自學(xué)習(xí)的能力，所以受到人們的普遍關(guān)注。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量簡(jiǎn)單的神經(jīng)元以一定的方式連接而成的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將大量的信息隱含在其連接權(quán)值上，根據(jù)一定的學(xué)習(xí)算法調(diào)節(jié)權(quán)值，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)從m維空間到n維空間復(fù)雜的非線性映射[6]。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論研究主要集中在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及結(jié)構(gòu)的研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件實(shí)現(xiàn)問(wèn)題等。

3.2模糊邏輯控制技術(shù)

模糊方法使控制十分簡(jiǎn)單而易于掌握，在家用電器中也顯示出優(yōu)越性建立模型來(lái)實(shí)現(xiàn)控制是現(xiàn)代比較先進(jìn)的方法，實(shí)踐證明它有巨大的優(yōu)越性。模糊控制理論的應(yīng)用非常廣泛。例如我們?nèi)粘Ｋ玫碾姛釥t、電風(fēng)扇等電器。這里介紹用模糊邏輯控制器改進(jìn)常規(guī)恒溫器的例子。電熱爐一般用恒溫器來(lái)保持幾檔溫度，以供烹飪者選用，模糊控制的方法很簡(jiǎn)單，輸入量為溫度及溫度變化兩個(gè)語(yǔ)言變量，每個(gè)語(yǔ)言的論域用5組語(yǔ)言變量互相跨接來(lái)描述[7]。

3.3專家系統(tǒng)控制技術(shù)

專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍很廣，包括對(duì)電力系統(tǒng)處于警告狀態(tài)或緊急狀態(tài)的辨識(shí)，提供緊急處理，系統(tǒng)恢復(fù)控制，非常慢的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分析，切負(fù)荷，系統(tǒng)規(guī)劃，電壓無(wú)功控制，故障點(diǎn)的隔離，配電系統(tǒng)自動(dòng)化，調(diào)度員培訓(xùn)，電力系統(tǒng)的短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，靜態(tài)與動(dòng)態(tài)安全分析，以及先進(jìn)的人機(jī)接口等方面[8]。雖然專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，但仍存在一定的局限性，如難以模仿電力專家的創(chuàng)造性。

3.4線性最優(yōu)控制技術(shù)

最優(yōu)控制是現(xiàn)代控制理論的一個(gè)重要組成部分，也是將最優(yōu)化理論用于控制問(wèn)題的一種體現(xiàn)。線性最優(yōu)控制是目前諸多現(xiàn)代控制理論中應(yīng)用最多，最成熟的一個(gè)分支。盧強(qiáng)等人提出了利用最優(yōu)勵(lì)磁控制手段提高遠(yuǎn)距離輸電線路輸電能力和改善動(dòng)態(tài)品質(zhì)的問(wèn)題，取得了一系列重要的研究成果。該研究指出了在大型機(jī)組方面應(yīng)直接利用最優(yōu)勵(lì)磁控制方式代替古典勵(lì)磁方式。另外，最優(yōu)控制理論在水輪發(fā)電機(jī)制動(dòng)電阻的最優(yōu)時(shí)間控制方面也獲得了成功的應(yīng)用。

3.5綜合智能控制技術(shù)

綜合智能控制一方面包含了智能控制與現(xiàn)代控制方法的結(jié)合，在電力系統(tǒng)中研究得較多的有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與專家系統(tǒng)的結(jié)合，專家系統(tǒng)與模糊控制的結(jié)合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制的結(jié)合，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制與自適應(yīng)控制的結(jié)合等方面。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適合于處理非結(jié)構(gòu)化信息，而模糊系統(tǒng)對(duì)處理結(jié)構(gòu)化的知識(shí)更有效。因此，模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

4結(jié)語(yǔ)

電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)近年來(lái)得到了快速的發(fā)展，并在電力行業(yè)展示出其獨(dú)有的魅力，自動(dòng)化控制技術(shù)的改進(jìn)和自動(dòng)化元器件性能的提高，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性起重要的作用。

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