人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

王邦林 沙桐

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，許多行業(yè)為了能夠占領(lǐng)高端技術(shù)前沿，大都引進(jìn)人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自己的領(lǐng)域相結(jié)合，來進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量和管理的效率，從而為智能化社會的建構(gòu)奠定良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。本文通過人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究作進(jìn)一步的分析，目的在于喚醒人們加大在這一領(lǐng)域的投入，建設(shè)強大的國家智能電網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：人工智能;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);智能電網(wǎng);應(yīng)用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.129

隨著人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起，在電力系統(tǒng)的運行、控制、管理等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，不僅拓寬了人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范圍，而且憑借自動化、信息化和智能化的高度集成，提升了電力產(chǎn)業(yè)的升級換代，人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使電力系統(tǒng)真正實現(xiàn)了決策智能和管理智能。我國的經(jīng)濟在近十幾年來進(jìn)入到了一個飛速發(fā)展的階段，城市化的進(jìn)程不斷加快，完善的、強有力的電力網(wǎng)在城市建設(shè)中顯得越來越重要。十幾年前的美加大停電和俄羅斯大停電時刻在為我們敲響警鐘，電力網(wǎng)的安全運行離不開先進(jìn)的控制技術(shù)。而人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則是對電力網(wǎng)控制技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的完善，同時也是電力系統(tǒng)技術(shù)上的升級，就目前來說，我國人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)還處于初級階段，還有很多技術(shù)問題需要不斷的實踐和探索。

1 人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理論基礎(chǔ)

1.1 基本概念

人工智能（AI）是利用計算機模型模擬思維功能的科學(xué)，是計算機科學(xué)的一個重要分支，是跨學(xué)科的前沿科學(xué)，涉及到心理學(xué)、腦生理學(xué)、計算機科學(xué)和哲學(xué)等學(xué)科。人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均是研究人腦、人的思維和認(rèn)知的科學(xué)技術(shù)，它們之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系，但在認(rèn)模型上又有許多不同之處，人工智能建立的是由符號表示順序處理的認(rèn)知模型;而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是并行分布處理模型，這種模型認(rèn)為通過大量神經(jīng)元的作用產(chǎn)生信息處理，每一個神經(jīng)元在網(wǎng)絡(luò)中將興奮或抑制信號傳送給其它神經(jīng)元?？梢詫⑸窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、魯棒性和一致性與從符號人工智能中繼承的表示、推理和普遍性結(jié)合起來產(chǎn)生期望特性。人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范圍相比于其他技術(shù)來說應(yīng)用更廣泛，一方面體現(xiàn)在性能上，比如可進(jìn)一深入到計算機技術(shù)，精密電子儀表傳感器技術(shù)以及導(dǎo)航系統(tǒng)的定位技術(shù)等;另一方面則是體現(xiàn)在智能上，而智能技術(shù)就是在最大程度上幫助人發(fā)揮潛能，實現(xiàn)人機合一，使得人類能夠在熟練掌握生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上最大程度提升工作效率和使經(jīng)濟效益最大化。

1.2 理論基礎(chǔ)

1.2.1 較高的準(zhǔn)確性

在過去的電力系統(tǒng)中，我們可以看見的是對機器的控制，往往會存在比較高的變更性，這就意味著自動化控制的相關(guān)工作會變得更加具有難度。但是智能技術(shù)卻可以將這個問題恰當(dāng)?shù)亟鉀Q，對這些問題展開客觀的，科學(xué)的以及比以往更加精準(zhǔn)的評估。如果說面向的數(shù)據(jù)是我們平時使用頻率不高的，或者說不是經(jīng)常處理的，也能夠?qū)ぷ鞯母咝市赃M(jìn)行保障。另外，雖然電氣設(shè)備正朝著多方向發(fā)展，但只要在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，對一些常規(guī)問題解決之后，人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)突破。

2 人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 專家系統(tǒng)的應(yīng)用

應(yīng)用知識獲取的多層流式模型，可以自動獲取變電站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和保護(hù)配置等方面的知識，用于產(chǎn)生變電站停電后的恢復(fù)方案;用于以啟發(fā)式優(yōu)化方法確定配電系統(tǒng)中對地電容器和電壓調(diào)節(jié)器的地點;達(dá)到損耗最小和投資費用最少;采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)開發(fā)用于保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計的專家系統(tǒng)，考慮系統(tǒng)設(shè)計與電力網(wǎng)絡(luò)本身設(shè)計的協(xié)調(diào);用于開發(fā)實現(xiàn)電廠內(nèi)部電力設(shè)備系統(tǒng)的管理與運行狀態(tài)監(jiān)視的智能系統(tǒng);以數(shù)字故障錄波器的信息為基礎(chǔ)的自動分析故障和實踐的方法;實現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制等。

2.2 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

采用多個人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)故障診斷;用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)想事故的自動選擇和評估靜態(tài)安全性;用非線性優(yōu)化方法訓(xùn)練多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并估計受擾動的電壓和電流的正弦波形;用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別高壓電氣設(shè)備局部放電現(xiàn)象;用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視高壓充油電纜系統(tǒng)工作狀況，檢測泄露;用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)整定數(shù)字距離保護(hù)，自動適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運行條件變化;用并行自組織分層人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)股及電力系統(tǒng)不安全程度;用不安全運行點和最近的安全運行點距離作為刻畫不安全程度的指標(biāo);評估電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定;采用多層前饋神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)識別配電系統(tǒng)中的多個諧波源位置等。

2.3 模糊進(jìn)化優(yōu)化方法的應(yīng)用

采用遺傳算法，求解火力發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度問題;解決發(fā)電規(guī)則、輸電系統(tǒng)擴展規(guī)劃;實現(xiàn)發(fā)電機勵磁系統(tǒng)參數(shù)協(xié)調(diào)的確定;求解無功和電壓控制問題;求解燃料合同約束下的多時段經(jīng)濟調(diào)度問題等。

2.4 優(yōu)化電氣工程領(lǐng)域自動化設(shè)計

每一項電氣工程從開始到結(jié)束都是一個非常復(fù)雜的過程，其中涉及到的學(xué)科知識也非常的豐富，比如說電子電路、主接線、繼電保護(hù)等。如果讓沒有基礎(chǔ)知識和經(jīng)驗的工作人員來參與，那么一定會很難勝任這些工作。智能技術(shù)則可以在CAD的支持下，實現(xiàn)對電氣工程的自動化設(shè)計，從而將經(jīng)驗積累和學(xué)習(xí)、培訓(xùn)的環(huán)節(jié)大為大縮短，而設(shè)計出來的方案確更加合理，其中遺傳算法就是智能化技術(shù)優(yōu)化設(shè)計的具體方式之一，具有極強的實用性。

2.5 細(xì)化對電力系統(tǒng)運行的故障診斷

過去的實際操作中，必須要依靠相關(guān)的技術(shù)人員來對電氣設(shè)備進(jìn)行檢查才可以發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備當(dāng)中到底出現(xiàn)了什么樣的問題，另外即便是知道了什么樣的問題，但是由于很多的機器都是密封起來的，維修人員對與設(shè)備的內(nèi)部情況都不是非常的了解，那么維修起來就變得非常的困難，要么是隨便維修一下走一個形式，要么就是不維修。這樣就對機器日后產(chǎn)生的事故埋下了隱患，機器的使用壽命也會隨之降低。智能技術(shù)則可以解決這個問題，他的加入可以使得設(shè)備的運行情況時時刻刻處于監(jiān)控之下，故障的根源一旦出現(xiàn)之后可以迅速的找到，并且定位清楚，跟人工來進(jìn)行維修相比較，智能技術(shù)會是一個更好的幫手，并且不會出現(xiàn)較大的安全隱患。此外，智能技術(shù)還可以在輸配電網(wǎng)絡(luò)故障診斷中進(jìn)行應(yīng)用，效果也甚佳。

3 結(jié)束語

在 “智能電網(wǎng)”和傳統(tǒng)電網(wǎng)最大的區(qū)別，在于懂得更“智慧”地獲取和分配電能，以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感器測量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和先進(jìn)控制技術(shù)高度集成，實現(xiàn)電力負(fù)荷需求和各種資源的優(yōu)化配置來確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，優(yōu)化電能質(zhì)量，同時還能為用戶提供各種增值服務(wù)。雖然我國的人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還處在研究初級階段，但是在很多方面的研究已經(jīng)在進(jìn)行電氣工程細(xì)分領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，并且成果斐然;智能技術(shù)是未來技術(shù)發(fā)展的一個大趨勢，因此對其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用要更加廣泛，進(jìn)一步深化、細(xì)化;進(jìn)一步提高國家電網(wǎng)的運行效率和質(zhì)量，建設(shè)強大智能電網(wǎng)。

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