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

王晉鵬

(四川省電力公司樂(lè)山城電電力工程設(shè)計(jì)有限公司，四川 樂(lè)山 614000)

電力系統(tǒng)在本質(zhì)上為典型動(dòng)態(tài)巨維數(shù)系統(tǒng)，它具有一定的時(shí)變性、非線(xiàn)性等特點(diǎn)，并且參數(shù)并不確定，含有很多沒(méi)有進(jìn)行建模的動(dòng)態(tài)部分。在電力系統(tǒng)中，地域的分布十分廣泛，很多元件具有磁滯、遲延、飽和等物理特性，要對(duì)這種系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制是十分困難的。此外，因?yàn)楣姴粷M(mǎn)意新建線(xiàn)路的造價(jià)以及數(shù)量的增加，尤其是在走廊使用權(quán)方面的費(fèi)用不斷增加等，同時(shí)電力網(wǎng)在范圍方面不斷擴(kuò)大，因此人們?cè)诳刂齐娏ο到y(tǒng)方面的要求越來(lái)越高。也是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)具有此種特征，需要將先進(jìn)的控制技術(shù)引入到電力系統(tǒng)。所以，新形勢(shì)新條件下，我們應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的智能技術(shù)加大研究的力度，實(shí)現(xiàn)其更好的發(fā)展。筆者在此對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)行一定的分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其智能技術(shù)加以探討，以期能夠促進(jìn)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中智能技術(shù)的應(yīng)用。

一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化簡(jiǎn)述

電力系統(tǒng)的自動(dòng)化主要是指電工的二次系統(tǒng)，也就是說(shuō)在電力系統(tǒng)的自動(dòng)化過(guò)程中使用各種具有一定自動(dòng)檢測(cè)、決策、控制功能的設(shè)備，并且通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)中的各個(gè)元件、局部系統(tǒng)、全系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程或就地的自動(dòng)調(diào)節(jié)、監(jiān)視、控制、協(xié)調(diào)，通過(guò)上述措施來(lái)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、健康、穩(wěn)定運(yùn)行。

二、電力系統(tǒng)自動(dòng)化在目前的主要形勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)

企業(yè)要想獲得生存和一定的發(fā)展就必須不斷提高其科學(xué)技術(shù)的水平，而在一定程度上科學(xué)技術(shù)應(yīng)用能夠影響到電力企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)。也就是說(shuō)技術(shù)先進(jìn)能夠使得電力生產(chǎn)力得到不斷提高，確保企業(yè)經(jīng)濟(jì)獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展和永久的效益。電力系統(tǒng)的自動(dòng)化能夠體現(xiàn)出電力企業(yè)在先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用方面的綜合實(shí)力，是其智能技術(shù)應(yīng)用的綜合體現(xiàn)，能夠不斷優(yōu)化電力企業(yè)的管理模式，因此，電力系統(tǒng)自動(dòng)化的能力和水平直接影響著電力企業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益的提高。電力是特殊商品，它具有普通產(chǎn)品所不具有的特性，所以對(duì)于電力生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)也有不同的規(guī)定。在電力的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，電力經(jīng)營(yíng)的自動(dòng)化在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中具有重要的地位和意義，在電力生產(chǎn)和電力市場(chǎng)中具有連接紐帶的作用，其結(jié)合了供電企業(yè)以及相關(guān)的技術(shù)。當(dāng)前，我國(guó)的電網(wǎng)還處于發(fā)展的階段。

隨著不斷發(fā)展的區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)技術(shù)和逐步擴(kuò)大的電網(wǎng)規(guī)模，電力企業(yè)需要對(duì)其自身的駕馭能力進(jìn)行不斷提高，尤其是在對(duì)大電網(wǎng)進(jìn)行駕馭方面的能力，此外還應(yīng)使得電力系統(tǒng)自動(dòng)化能力和水平得到大力提高，只有這樣才能使得電網(wǎng)獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，也只有這樣才能滿(mǎn)足電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的基本要求。電力系統(tǒng)自動(dòng)化在當(dāng)前具有以下幾種主要的發(fā)展趨勢(shì)：

1.模糊控制的趨勢(shì)

模糊控制的方法能夠使得控制變得簡(jiǎn)單而且容易被掌握，在對(duì)家用電器進(jìn)行控制的過(guò)程中也具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行建立的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制在當(dāng)今時(shí)代還是一種比較先進(jìn)的方式和方法，但通過(guò)對(duì)常規(guī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建立的方式，通常難度較大，但是模糊關(guān)系模型的建立卻是比較簡(jiǎn)便的，通過(guò)實(shí)踐我們可以發(fā)現(xiàn)其有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。對(duì)模糊控制理論進(jìn)行應(yīng)用的范圍具有廣泛性。比如在我們?nèi)粘Ｉ钪兴夭豢缮俚碾婏L(fēng)扇、電熱爐等家用電器。

在這里我們主要通過(guò)介紹模糊控制器對(duì)常規(guī)恒溫器進(jìn)行改進(jìn)的例子來(lái)展示其優(yōu)越性。我們都清楚電熱爐通常是采用用恒溫器來(lái)對(duì)幾檔溫度進(jìn)行保持，供烹飪者進(jìn)行選用，那么在實(shí)際的應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩方面的問(wèn)題，一方面便是在啟動(dòng)冷態(tài)時(shí)會(huì)有對(duì)恒溫值進(jìn)行越過(guò)的躍升現(xiàn)象，另一方面便是在應(yīng)用恒溫時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)恒溫?cái)[動(dòng)和振蕩的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)模糊控制器進(jìn)行改用以后，我們發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象都清除了。

2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的趨勢(shì)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)是在二十世紀(jì)四十年代，到二十世紀(jì)的六、七十年代出現(xiàn)了研究的低潮時(shí)期，但是在學(xué)習(xí)方法、模型結(jié)構(gòu)方面還是取得了巨大的成績(jī)。人們普遍關(guān)注神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要原因就是它具有本質(zhì)化的處理能力、非線(xiàn)性特性、自學(xué)組織能力、強(qiáng)魯棒性等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是由簡(jiǎn)單神經(jīng)元通過(guò)特定方式進(jìn)行連接而形成的。其能夠?qū)⒋罅啃畔⒃谶B接權(quán)值上進(jìn)行隱含，通過(guò)特定學(xué)習(xí)算法對(duì)權(quán)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)維空間和n維空間內(nèi)的復(fù)雜非線(xiàn)性進(jìn)行科學(xué)映射。當(dāng)前對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究主要體現(xiàn)在研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和模型、研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法、研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件等方面。

3.專(zhuān)家系統(tǒng)控制的趨勢(shì)

在電力系統(tǒng)中專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常廣泛，其主要包括辨識(shí)電力系統(tǒng)是否處于緊急狀態(tài)或警告狀態(tài)，以進(jìn)行緊急的處理，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)控制，將慢狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換分析，系統(tǒng)規(guī)劃、切負(fù)荷，隔離故障點(diǎn)，控制電壓無(wú)功，培訓(xùn)調(diào)度員，配電系統(tǒng)方面的自動(dòng)化，分析動(dòng)態(tài)和靜態(tài)下的安全，預(yù)報(bào)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的短期負(fù)荷，和對(duì)先進(jìn)人機(jī)進(jìn)行接口等主要內(nèi)容。雖然在電力系統(tǒng)中專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，但還是有一定的缺陷，比如不能對(duì)電力專(zhuān)家所具有的創(chuàng)造性進(jìn)行模仿；而只是使用較淺的知識(shí)并且沒(méi)有深層適應(yīng)和對(duì)功能進(jìn)行理解；沒(méi)有完善的學(xué)習(xí)機(jī)制，在新情況的處理方面具有十分有限的能力；驗(yàn)證知識(shí)庫(kù)十分困難；缺乏好的組織和分析工具來(lái)處理復(fù)雜情況和問(wèn)題等。所以，在對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和研究時(shí)必須對(duì)對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)的代價(jià)和效益進(jìn)行科學(xué)的分析，找出專(zhuān)家系統(tǒng)軟件中所包含的有效性以及對(duì)問(wèn)題和缺陷進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)知識(shí)來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行獲取，有效解決專(zhuān)家系統(tǒng)結(jié)合其他計(jì)算工具的問(wèn)題。

4.線(xiàn)性最優(yōu)控制的趨勢(shì)

在現(xiàn)代控制化理論中，最優(yōu)控制是重要的部分，它能夠體現(xiàn)出最優(yōu)化理論在控制問(wèn)題中的應(yīng)用。線(xiàn)性最優(yōu)控制在當(dāng)前的現(xiàn)代化控制理論中是最成熟、應(yīng)用數(shù)量最多的一個(gè)部分。其主要是通過(guò)對(duì)最優(yōu)勵(lì)磁進(jìn)行控制的方式來(lái)使得動(dòng)態(tài)品質(zhì)和輸電線(xiàn)在遠(yuǎn)距離輸電能力方面的問(wèn)題得到改善。其主要是在大型機(jī)組的過(guò)程中使用最優(yōu)勵(lì)磁控制的方式來(lái)取代古典勵(lì)磁的方式。在當(dāng)前條件下，最優(yōu)勵(lì)磁控制具有最佳的控制效果。同時(shí)，在水輪發(fā)電機(jī)對(duì)電阻進(jìn)行制動(dòng)的過(guò)程中，最優(yōu)控制理論在控制時(shí)間方面取得了很好的效果。電力系統(tǒng)的線(xiàn)性最優(yōu)控制在電力系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程中獲得了更好的應(yīng)用，其具有一定的重要作用。但是我們必須注意的是，因?yàn)榫€(xiàn)性最優(yōu)控制的控制器主要是對(duì)電力系統(tǒng)中的局部線(xiàn)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的，所以其在電力系統(tǒng)控制非線(xiàn)性系統(tǒng)的效果并不十分理想。

5.綜合智能系統(tǒng)的趨勢(shì)

綜合智能化的控制包含很多方面的內(nèi)容，其中有結(jié)合現(xiàn)代控制方法和智能控制方法，比如控制模糊結(jié)構(gòu)，控制自動(dòng)組織和適應(yīng)結(jié)構(gòu)，控制自動(dòng)適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)等等。同時(shí)其還包含了對(duì)各種智能技術(shù)進(jìn)行交叉結(jié)合的方法，電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、龐大的系統(tǒng)，其對(duì)綜合智能的控制在應(yīng)用潛力方面具有更大使用空間。當(dāng)前，在電力系統(tǒng)中進(jìn)行較多研究的是對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)模糊控制和專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合，以及將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)適應(yīng)控制進(jìn)行有機(jī)結(jié)合等很多方面。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于對(duì)非結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行處理，而在對(duì)結(jié)構(gòu)化知識(shí)進(jìn)行處理方面模糊系統(tǒng)具有更好的效果。所以，人工神經(jīng)系統(tǒng)和模糊邏輯的結(jié)合在技術(shù)基礎(chǔ)方面非常深厚。這兩種技術(shù)能夠從不同方面對(duì)智能系統(tǒng)加以服務(wù)，其中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在低層計(jì)算方法上進(jìn)行應(yīng)用，而模糊邏輯主要對(duì)不確定性的問(wèn)題進(jìn)行處理，這些技術(shù)之間具有互相補(bǔ)充的作用，避免單項(xiàng)技術(shù)所不可消除的缺陷性，更好的起到電力系統(tǒng)自動(dòng)控制的作用。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，時(shí)代要想獲得發(fā)展就必須大力發(fā)展自動(dòng)化的技術(shù)，但是自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)智能技術(shù)的保障作用，近幾年來(lái)，在對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化發(fā)展中，控制技術(shù)有了很大的進(jìn)步，在電力企業(yè)中更是具有不可替代的作用，其對(duì)現(xiàn)代化技術(shù)中的特有魅力進(jìn)行了展示，并且使得工作成果得到不斷鞏固。所以我們應(yīng)對(duì)當(dāng)前形勢(shì)進(jìn)行認(rèn)真分析，對(duì)電力系統(tǒng)中智能技術(shù)的創(chuàng)新方法、應(yīng)用途徑進(jìn)行認(rèn)真的思考，對(duì)智能技術(shù)進(jìn)行不斷改良和創(chuàng)新，從而使得電力系統(tǒng)時(shí)效性、經(jīng)濟(jì)性不斷得到提高，不斷提升電力企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，確保電力企業(yè)獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

[1]張風(fēng)祥.中國(guó)電力工業(yè)與電力系統(tǒng)自動(dòng)化[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化2008.1.

[2]汪秀麗.中國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化綜述[J].水利電力科技.2007.6.

[3]姚建國(guó)，嚴(yán)勝，楊勝春，等.中國(guó)特色智能調(diào)度的實(shí)踐與展望[J].電力系統(tǒng)

[4]李妍.淺論電力系統(tǒng)自動(dòng)化中智能技術(shù)的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息.2010(8).

[5]劉進(jìn)升.智能控制方法在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2008(34)：79.

[6]莫娜，田建設(shè).模糊電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的研究[J].華北電力大學(xué).2006.2