芻議電力系統(tǒng)自動(dòng)化中智能控制的應(yīng)用

馮志昕

摘 要：在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，應(yīng)用智能控制不僅能夠提升電力系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，還能提高供電的安全性和可靠性。簡(jiǎn)單介紹了智能控制技術(shù)，并闡述其在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的具體應(yīng)用，供有關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；自動(dòng)化；智能控制技術(shù)；供電

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）21-0144-02

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，電力行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)逐漸加強(qiáng)，為了提高電力企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，不僅需要加強(qiáng)對(duì)企業(yè)的管理，還需要通過(guò)有效的控制技術(shù)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。智能控制在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用能夠有效提升系統(tǒng)的安全性。在我國(guó)電力事業(yè)快速發(fā)展的今天，智能控制技術(shù)有廣闊的發(fā)展前景。

1 智能控制技術(shù)概述

智能控制技術(shù)主要是基于人工智能技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的，它屬于一門新興的交叉學(xué)科。智能控制技術(shù)能夠感知系統(tǒng)環(huán)境，獲取相關(guān)的信息，通過(guò)信息分析感知系統(tǒng)中的不確定因素，并加以控制，提升系統(tǒng)的控制能力。

智能控制在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，包括模糊控制方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)和遺傳算法。

模糊控制方法：模糊控制主要是通過(guò)系統(tǒng)的具體行為，利用模擬人的模糊推理和決策過(guò)程得到相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行相應(yīng)的控制。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：按照一定的方式將若干個(gè)簡(jiǎn)單神經(jīng)元連接在一起，形成一個(gè)系統(tǒng)、并行、分布式的信息結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)行電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控。

專家系統(tǒng)：從實(shí)質(zhì)上講，專家系統(tǒng)屬于智能化程序，主要是將大量的專業(yè)知識(shí)和控制程序編寫到系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的智能化控制。

遺傳算法：遺傳算法是將電力系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)中的每個(gè)個(gè)體作為編碼對(duì)象實(shí)施編碼，并將編碼數(shù)據(jù)按照隨機(jī)方式編投到參數(shù)空間中實(shí)施高效搜索。

實(shí)踐證明，智能控制具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力、組織能力和學(xué)習(xí)功能，能夠通過(guò)不同的方法對(duì)系統(tǒng)環(huán)境作出判斷，并自主獲取相應(yīng)的知識(shí)，突破了傳統(tǒng)控制方法對(duì)模型的依賴，提高了對(duì)電力系統(tǒng)控制的多元性和實(shí)時(shí)性等。

2 智能控制技術(shù)的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，智能控制技術(shù)主要體現(xiàn)在對(duì)模糊控制方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和專家系統(tǒng)等的應(yīng)用上，具體應(yīng)用有以下幾方面。

2.1 模糊控制方法

模糊理論就是將經(jīng)典理論模糊化，將通過(guò)模糊推理得出的結(jié)果變量引入模糊邏輯中，形成一個(gè)完整的推理體系。模糊推理的過(guò)程實(shí)際上是一種實(shí)用的控制方法，根據(jù)已知的數(shù)據(jù)和控制規(guī)則，通過(guò)模糊變量進(jìn)行推導(dǎo)，得出主要的模糊控制輸出，主要包括模糊判決、模糊推理和模糊化三部分。隨著時(shí)間的推移，模糊理論被不斷地完善，模糊控制方法也被廣泛應(yīng)用，并取得了一定的成績(jī)，具體體現(xiàn)在以下三方面：①該方法適用于處理不確定的、不精確的和噪聲帶來(lái)的相關(guān)問(wèn)題；②模糊知識(shí)是使用語(yǔ)言變量來(lái)表述專家的經(jīng)驗(yàn)，更接近人的表達(dá)方式，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的抽取和表達(dá)；③該方法具有較強(qiáng)的魯棒性，被控對(duì)象參數(shù)的變化對(duì)模糊控制的影響不明顯等。近年來(lái)，模糊控制方法在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并且隨著科技水平的發(fā)展，獲得了越來(lái)越多的研究成果，這也間接說(shuō)明了模糊控制在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

電力系統(tǒng)傳統(tǒng)的控制方法為模型控制，一般的線性模型相對(duì)簡(jiǎn)單，但是，在電力系統(tǒng)控制中，多應(yīng)用非線性模型系統(tǒng)，這不僅增加了控制難度，控制效果也差強(qiáng)人意。加入了模糊理論、建立模糊關(guān)系模型后，可以有效地模擬非線性過(guò)程，并描述了系統(tǒng)輸出、輸入量關(guān)系，克服了傳統(tǒng)模型的不足。

2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是通過(guò)對(duì)人類思維、推理過(guò)程的模擬，建立多個(gè)簡(jiǎn)單的神經(jīng)元，并利用一定的方式進(jìn)行連接，形成完整的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于單個(gè)神經(jīng)元在輸入與輸出之間存在非線性關(guān)系，所以，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間也具備非線性特點(diǎn)，并且相對(duì)復(fù)雜。在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)勢(shì)：①人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，能夠自我組織相關(guān)知識(shí)適應(yīng)不同的信息處理要求；②采用分布儲(chǔ)存的方式存儲(chǔ)信息，其容錯(cuò)能力強(qiáng)；③人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)神經(jīng)元相對(duì)獨(dú)立，能夠獨(dú)立處理數(shù)據(jù)信息，具有較高的處理速度。

現(xiàn)階段，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在具體應(yīng)用過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，例如學(xué)習(xí)算法的速度慢，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間訓(xùn)練；在數(shù)據(jù)信息收斂方面有一定的局限性?？梢哉f(shuō)，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化中目前還處于初級(jí)階段，需要加強(qiáng)科研力度，提高算法速度和效率，使其在電力系統(tǒng)智能控制中發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)。

2.3 專家系統(tǒng)

相對(duì)上述兩種智能控制方法來(lái)說(shuō)，專家系統(tǒng)發(fā)展較早，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為一項(xiàng)較為成熟的控制技術(shù)。專家系統(tǒng)主要是由推理結(jié)構(gòu)和知識(shí)庫(kù)構(gòu)成，主要的控制方法是根據(jù)某一領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R(shí)進(jìn)行特定推理，并模擬人類專家進(jìn)行相關(guān)分析，最終根據(jù)分析結(jié)果作出相應(yīng)的決策?，F(xiàn)階段，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中，電力調(diào)度和運(yùn)行控制主要調(diào)度人員利用自動(dòng)化技術(shù)完成的，傳統(tǒng)的數(shù)值分析缺乏推理性，并且在知識(shí)積累上存在一定的欠缺。另外，電力系統(tǒng)本身的復(fù)雜性也決定了建立數(shù)學(xué)模型和獲取狀態(tài)量的難度。應(yīng)用專家系統(tǒng)能夠很好地解決上述問(wèn)題。

專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用已經(jīng)初見成效，但同時(shí)也存在一些問(wèn)題需要解決：①專家系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，其推理速度會(huì)受到系統(tǒng)規(guī)模和規(guī)則的限制，同時(shí)，只能在離線或在線時(shí)解決系統(tǒng)問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制；②建立專家系統(tǒng)需要花費(fèi)大量的時(shí)間，并且知識(shí)庫(kù)建立工程量大，增加了系統(tǒng)維護(hù)的難度；③在應(yīng)對(duì)新問(wèn)題方面，專家系統(tǒng)的相關(guān)能力還有待加強(qiáng)，并且其容錯(cuò)能力比較弱。當(dāng)設(shè)備改動(dòng)或發(fā)生故障后，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤碼。以上問(wèn)題需要相關(guān)領(lǐng)域的專家共同努力。解決這些問(wèn)題，將為電力系統(tǒng)智能控制貢獻(xiàn)力量。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，并取得了顯著的成效。智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化的應(yīng)用主要體現(xiàn)在模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)和遺傳算法等方法上，但是，目前在具體應(yīng)用中還存在一定的問(wèn)題，需要將各種方法有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)方法互補(bǔ)，形成一套有效的智能控制體系，為電力系統(tǒng)智能化發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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〔編輯：白潔〕

Discussion of Intelligent Power System Automation Control Applications

Feng Zhixin

Abstract： In the power system automation， the application of intelligent control can not only improve the level of automation of the power system， but also improve security of supply and reliability. Introduces the intelligent control technology， and explains its specific application in the automation of power systems for the relevant officers.

Key words： power systems； automation； intelligent control technology； power