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

柯子桓、岳 思

1.廣東電網(wǎng)公司，廣東廣州 510600 2.中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院，湖北武漢 430071

電力系統(tǒng)是一個(gè)巨維數(shù)的典型動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化的工作原理是將一些設(shè)備進(jìn)行就地監(jiān)控或者遠(yuǎn)程監(jiān)控電力系統(tǒng)中的安全運(yùn)行，各個(gè)系統(tǒng)元件的安全運(yùn)行以及整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其特點(diǎn)是時(shí)變性較強(qiáng)，非線性較強(qiáng)，同時(shí)具有不確切可知的參數(shù)。此外，還有許多沒有建模的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)包含在電力系統(tǒng)中。電力系統(tǒng)分布在全國(guó)各地，電力系統(tǒng)的元件的物理特性非常復(fù)雜，比如飽和性、磁滯和延遲等等。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)這樣的系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制具有較大的難度。從本質(zhì)上來講，作為非線性和動(dòng)態(tài)性的系統(tǒng)，電力系統(tǒng)包含許多非常復(fù)雜的工程計(jì)算和非線性的優(yōu)化問題。同時(shí)，這些特征也使得人們對(duì)電力系統(tǒng)的要求越來越高。這就使得電力系統(tǒng)不斷的引進(jìn)一些先進(jìn)的控制手段如智能技術(shù)等。

1 模糊控制

模糊控制主要采用的是一種模糊的宏觀控制系統(tǒng)，它具有易操作性、非線性、隨機(jī)性、簡(jiǎn)單化和不確定性等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得相關(guān)的監(jiān)理模型越來越簡(jiǎn)單，并且其優(yōu)越性也越來越明顯。模糊控制方法的優(yōu)越性在任何地方都體現(xiàn)出來，包括家用電器中，他使得控制操作變得非常容易掌握并且十分的簡(jiǎn)單。雖然有時(shí)候建立常規(guī)的數(shù)學(xué)模型十分困難，但是就現(xiàn)代而言，通過建立模型來實(shí)現(xiàn)控制是比較先進(jìn)的方法。

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中，模糊理論的應(yīng)用價(jià)值非常大，非常實(shí)用。這是由于模糊理論能夠?qū)⑷嗽跊Q策和推理過程中的概念進(jìn)行模擬。模糊理論在進(jìn)行工作時(shí)主要是將已經(jīng)生成的控制規(guī)則和相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行推導(dǎo)，對(duì)輸入的模糊量進(jìn)行推導(dǎo)，從而計(jì)算出相應(yīng)的輸出。輸出結(jié)果由以下幾部分組成：模糊判決、模糊推理和模糊化。這種智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用具體表現(xiàn)有：能夠智能的處理一些家用電器可能產(chǎn)生的噪聲以及由此帶來的問題，如日常我們使用的電風(fēng)扇、電熱器等家用電器；具有較強(qiáng)的自學(xué)能力，并且能夠很好的進(jìn)行糾錯(cuò)；如果電力系統(tǒng)中改變了環(huán)境變量的設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D或者出現(xiàn)了一些其他類型的問題，那么通過模糊理論的智能技術(shù)應(yīng)用，就可以給出正確的解決方法并且做出及時(shí)的反應(yīng)來進(jìn)行應(yīng)對(duì)；模糊智能技術(shù)能夠使知識(shí)的獲得和表達(dá)非常容易的完成實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槟：悄芗夹g(shù)能夠模擬專家的經(jīng)驗(yàn)并且利用與人的表達(dá)方式更加接近的形式進(jìn)行語(yǔ)音變量的表達(dá)；另外，模糊智能技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是能夠有效的處理那些具有不精確性的問題和不確定性的問題，使其變得精確和確定。

2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的發(fā)展與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是分不開的，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在某些方面的應(yīng)用已經(jīng)初步取得了一定的成效，比如在學(xué)習(xí)方面和模型結(jié)構(gòu)方面等。同時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的傳播也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，人們最關(guān)注的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的非線性部分。同時(shí)，人們常用并且喜歡的還有其自主學(xué)習(xí)和處理能力，以及魯棒能力。在實(shí)踐中得到了一定程度的驗(yàn)證，為數(shù)據(jù)傳輸提供了依據(jù)的網(wǎng)絡(luò)資源載體。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成是通過一定的方式將大量并不復(fù)雜的神經(jīng)元連接在一起，具體問題具體分析。目前，許多不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其訓(xùn)練算法在電力系統(tǒng)中得到了有效的作用，使電力系統(tǒng)中的元件有效互動(dòng)，加快運(yùn)行的速度和效果，使其優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。主要的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論研究有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件實(shí)現(xiàn)問題研究和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法研究等，利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，在進(jìn)行電力系統(tǒng)故障檢查診斷的過程中，利用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和元件關(guān)聯(lián)分析等，取得了較好的效果。

3 專家系統(tǒng)控制

專家系統(tǒng)是一個(gè)程序系統(tǒng)，這個(gè)程序系統(tǒng)具有非常多的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，相當(dāng)大的規(guī)則，以及專門的知識(shí)。專家系統(tǒng)的操作時(shí)由相關(guān)領(lǐng)域的專家根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行推理并作出判斷，同時(shí)，對(duì)決策過程進(jìn)行專家式模擬，其目的是為了將各種復(fù)雜問題進(jìn)行專家式的解決。進(jìn)而使問題明顯化，減少了繁瑣的程序，使解決問題過程越來越規(guī)范、科學(xué)。專家系統(tǒng)控制的適用范圍目前來說比較廣泛，也受到了好評(píng)，但也是有不適用和欠缺之處，比如它的創(chuàng)造性差、自主學(xué)習(xí)能力差、深層適應(yīng)差、淺層知識(shí)面差、分析能力差、組織能力差、驗(yàn)證能力差以及應(yīng)付能力差等等因素，這些技術(shù)弱點(diǎn)使專家控制系統(tǒng)還需要不斷加強(qiáng)技術(shù)完善。

4 線性最優(yōu)控制

最優(yōu)控制在現(xiàn)代控制化理論中，具有非常重要的作用。在現(xiàn)代控制問題中，線性最優(yōu)控制能夠成分體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。目前，現(xiàn)代化的控制理論當(dāng)中，線性最優(yōu)控制的應(yīng)用非常多，因此其技術(shù)也最成熟。但是，當(dāng)前在電力系統(tǒng)中，對(duì)于非線性系統(tǒng)的控制，其控制效果并沒有達(dá)到預(yù)期目的。這主要是由于線性最優(yōu)控制的設(shè)計(jì)和制造主要是針對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)局部線性模型的。

5 綜合智能系統(tǒng)

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，如模糊變結(jié)構(gòu)控制，自適應(yīng)或自組織模糊控制等。另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉結(jié)合。電力系統(tǒng)是一個(gè)大系統(tǒng)，非常復(fù)雜。在電力系統(tǒng)中，綜合智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用還有很多功能沒有發(fā)揮出來。在智能系統(tǒng)中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的服務(wù)功能角度不同。前者主要是在較低層次的計(jì)算中應(yīng)用，而后者主要是較高層次的推理，是對(duì)非統(tǒng)計(jì)性的不確定性問題進(jìn)行處理。這兩種技術(shù)正好起互補(bǔ)的作用，使彼此的優(yōu)點(diǎn)得到最大效益化。

綜上所述，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電能需求力度的增加，我國(guó)電力系統(tǒng)也得到了逐步的發(fā)展和完善，電力數(shù)據(jù)總量也不斷得以增加，以及大幅度增長(zhǎng)的復(fù)雜管理和電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)的不斷加劇?；诖?，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生巨大的正能量效益的影響，在未來電力市場(chǎng)具有更為廣闊的發(fā)展空間。我們也期待在未來的時(shí)間里，能夠利用各自優(yōu)勢(shì)而組成的綜合智能控制系統(tǒng)將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)起到更加重要的作用，使電力系統(tǒng)更為完備，電力效益也將得到不斷提升。

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