淺論電力系統(tǒng)自動(dòng)化中智能技術(shù)的主要應(yīng)用

任妍妍

【摘要】文章首先對(duì)電力系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行介紹，從管理控制、信息反饋、指令傳輸?shù)确矫孢M(jìn)行。其次重點(diǎn)分析智能技術(shù)在自動(dòng)化系統(tǒng)中的運(yùn)用，詳細(xì)探討控制過程中使用到的技術(shù)方法。最后對(duì)控制階段技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)做出總結(jié)，可為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供保障，減輕技術(shù)人員工作壓力，是現(xiàn)代化電力企業(yè)發(fā)展壯大的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】電力系用；自動(dòng)化；智能技術(shù)

一、電力系統(tǒng)自動(dòng)化簡(jiǎn)介

自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用在電力系統(tǒng)中，可做到自動(dòng)控制調(diào)度、故障模擬檢修，將多種使用功能編定到統(tǒng)一的程序中?？梢詼p少人力資源的投入量，在電力輸送環(huán)節(jié)更安全穩(wěn)定，系統(tǒng)運(yùn)行階段檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差也可在第一時(shí)間反饋至總控制中心，降低系統(tǒng)發(fā)生故障的幾率。自動(dòng)化與智能技術(shù)密不可分，借助計(jì)算機(jī)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，這一理念在電力系統(tǒng)運(yùn)行中得到落實(shí)，并且技術(shù)手段也在不斷進(jìn)步。

二、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的詳細(xì)內(nèi)容

1、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

電網(wǎng)調(diào)度是對(duì)電力系統(tǒng)的控制，由信號(hào)發(fā)生器對(duì)外發(fā)出指令，用來調(diào)節(jié)設(shè)備使用過程中的導(dǎo)通功率。硬件主要由信號(hào)發(fā)生、采集裝置與液晶顯示屏組成，在其控制模塊中使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)調(diào)度功能。軟件部分則需要技術(shù)人員編寫特定的程序，用來計(jì)算采集到的數(shù)據(jù)信息。

2、電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動(dòng)化

電力系統(tǒng)規(guī)模龐大，設(shè)備導(dǎo)通后流經(jīng)高壓電，很難進(jìn)行人工管理，通常是基于計(jì)算機(jī)設(shè)備來完成的。在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段需要根據(jù)使用功能及建設(shè)規(guī)模對(duì)自動(dòng)化管理進(jìn)行優(yōu)化，要包含運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的全部指令。企業(yè)也要考慮財(cái)政支出能力，滿足使用功能的前提下盡量降低造價(jià)成本。

3、供電自動(dòng)化系統(tǒng)

在供電環(huán)節(jié)運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，可減輕技術(shù)人員工作壓力，供電站向外輸送電壓時(shí)，需要根據(jù)使用方向?qū)﹄妷鹤龀稣{(diào)節(jié)。例如常規(guī)居民用電是220V，動(dòng)力電在380V之上，都可以通過自動(dòng)化變電裝置來完成，無需人工操作，這樣工作人員與設(shè)備之間的操作距離可以達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。在控制基站中，可以安裝多臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域劃分，分別由不同設(shè)備監(jiān)管，方便對(duì)局部指令做出更改。

4、電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)

自動(dòng)化技術(shù)在信息采集與傳輸方面已經(jīng)足夠成熟，可以做到不受距離影響，第一時(shí)間將系統(tǒng)變化反饋至控制中心。這一功能需要借助遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，接收到信息后控制中心會(huì)快速運(yùn)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)出調(diào)度指令，是智能技術(shù)的表現(xiàn)形式之一，常用在大型發(fā)電廠中。將信息傳感與指令發(fā)出控制相結(jié)合，能后在使用區(qū)域內(nèi)形成完善的自動(dòng)化體系，電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)得到監(jiān)管，不需要工作人員深入到生產(chǎn)車間做出調(diào)度，節(jié)省時(shí)間還能夠提升安全性。

三、智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用探究

1、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制

1943，人們就研究出了人造的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其發(fā)展至今，已有六七十年歷史，無論在算法還是模型結(jié)構(gòu)方面，其對(duì)社會(huì)都有一定的影響意義。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)因其具有強(qiáng)魯棒性、非線性的特性、自主組織學(xué)習(xí)能力以及本質(zhì)的并行處理能力而一直受到人們的廣泛關(guān)注。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要由某一特定方式把許多簡(jiǎn)單的小神經(jīng)元進(jìn)行有序連接而組成，它具有以下作用：把大量信息資料都隱含在其連接的權(quán)值上，然后在某一特定算法的作用下來調(diào)節(jié)權(quán)值，以使m維空間向n維空間的復(fù)雜非線性的映射能在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用下得到有效實(shí)現(xiàn)。

至今，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論研究的主要方向是：神經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)算法的研究、結(jié)構(gòu)的研究、硬件的實(shí)現(xiàn)問題以及其模型等。

2、模糊控制

對(duì)控制系統(tǒng)而言，模型的建立是一種比較先進(jìn)的方法，和常規(guī)模型的建立相比，模糊模型的建立顯得比較簡(jiǎn)單，從這方面來看，模糊模型有一定優(yōu)越性。因此，在電力系統(tǒng)（如電熱爐、電風(fēng)扇等）中，常通過模糊控制理論對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。

現(xiàn)主要分析模糊邏輯控制器對(duì)常規(guī)恒溫器的改進(jìn)效果。電熱爐通常是在恒溫器的作用下來使某檔的溫度得到一定程度的保持，對(duì)其進(jìn)行保溫的實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題：①在恒溫的過程中出現(xiàn)圍繞恒溫?cái)[動(dòng)的問題；②冷啟動(dòng)的過程中，出現(xiàn)越過恒溫值的現(xiàn)象。把模糊控制器應(yīng)用在電熱爐中后，上述現(xiàn)象基本消失。模糊控制法主要對(duì)輸入的量及溫度變化情況這兩個(gè)語言實(shí)施操作控制。通過5組語言的變量及相互跨接情況對(duì)每個(gè)語言進(jìn)行描述，因此，可使用一張二維的查詢表來表示輸出量，而總的輸出量（及控制量）就以每條規(guī)則來表示。把模糊控制器應(yīng)用在電器中，能夠起到良好的節(jié)電作用。

3、專家系統(tǒng)的控制

專家系統(tǒng)是智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用比較廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，其具有以下功能：①當(dāng)電力系統(tǒng)處警告或緊急狀態(tài)時(shí)，能對(duì)其進(jìn)行有效識(shí)別，對(duì)系統(tǒng)有比較好的恢復(fù)及控制功能，而且還能提供相應(yīng)的緊急處理方法；②具有切荷功能，對(duì)運(yùn)行較慢的狀態(tài)進(jìn)行分析轉(zhuǎn)換；③對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行有效隔斷；④對(duì)電力系統(tǒng)的短期負(fù)荷進(jìn)行預(yù)先報(bào)告；⑤對(duì)調(diào)度人員進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)；⑥對(duì)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的安全運(yùn)行情況進(jìn)行有效分析等。近幾年來，雖然專家系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)的自動(dòng)化體系中，但是其還會(huì)出現(xiàn)一定的局限性，如不能電力專家所特有的創(chuàng)造性進(jìn)行有效模擬，其所使用的知識(shí)還比較有限，且在功能性的深層次方面還缺乏一定程度的理解。另一方面，沒有比較完善的管理及學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)；當(dāng)遇到復(fù)雜問題時(shí)不能采取有效措施進(jìn)行解決；對(duì)某些高難度的知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)比較困難等。因此，對(duì)專家系統(tǒng)的開發(fā)還有待進(jìn)一步研究，在研究的過程中，應(yīng)對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行有效驗(yàn)證及嘗試，并使用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行不斷改善，以使專家系統(tǒng)及對(duì)知識(shí)的獲取能力及對(duì)問題的解決能力能夠得到有效提高。

4、線性最優(yōu)的控制

在現(xiàn)代控制的眾多理論中，線性的最優(yōu)控制占據(jù)著非常重要的地位，它把最優(yōu)理論運(yùn)用控制問題上，因此是一種比較好的表型形式。就目前而言，線性的最優(yōu)控制手段是現(xiàn)代控制理論中應(yīng)用最廣泛且最成熟的一個(gè)主要部分。

線性最優(yōu)控制主要通過最優(yōu)勵(lì)磁控制的方法來使距離較遠(yuǎn)的輸電線路的輸電能力得到一定程度的提高，此外，它對(duì)輸電線路輸電動(dòng)態(tài)的品質(zhì)也有比較有效的改善作用。根據(jù)線性最優(yōu)控制可知，在大型機(jī)組中，可直接使用最優(yōu)的勵(lì)磁控制方法來取代傳統(tǒng)的古典勵(lì)磁方法。另一方面，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)的電阻進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，可通過線性最優(yōu)的控制手段對(duì)時(shí)間進(jìn)行有效控制。

根據(jù)上述兩點(diǎn)可知，在各種電力生產(chǎn)中，線性最優(yōu)的控制器已占據(jù)著越來越重要的地位，但是需注意的是，線性最優(yōu)的控制器主要是根據(jù)電力系統(tǒng)中某些線性化模型進(jìn)行有效設(shè)計(jì)的，因此，其在非線性的電力系統(tǒng)的應(yīng)用還需進(jìn)一步研究。

5、綜合智能系統(tǒng)的控制

和智能控制方法及現(xiàn)代控制方法進(jìn)行巧妙結(jié)合。如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變結(jié)構(gòu)控制、變結(jié)構(gòu)的模糊控制、自適應(yīng)或自組織的模糊控制等。主要包括各種智能控制方法間所用的交叉結(jié)合方式，在電力系統(tǒng)的研究中，常把專家系統(tǒng)和模糊控制進(jìn)行結(jié)合使用，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制進(jìn)行結(jié)合使用，把自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制進(jìn)行結(jié)合使用，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合使用等。除了上述方法，還經(jīng)常把變結(jié)構(gòu)控制、微分幾何控制、白適應(yīng)控制等方法運(yùn)用在電力系統(tǒng)中。智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用能在很大程度上促進(jìn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)程的快速發(fā)展。

小結(jié)：本文主要從電力系統(tǒng)自動(dòng)化簡(jiǎn)介、電力系統(tǒng)自動(dòng)化的詳細(xì)內(nèi)容、智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用探究作了相關(guān)論述，以促進(jìn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化智能技術(shù)的不斷發(fā)展。

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