計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

劉成海

摘 要：在新的時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。同時(shí)，社會(huì)生產(chǎn)和生活用電需求不斷增加，電力生產(chǎn)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性日益提高。為了保證電力設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有必要提高對(duì)其主要運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)、智能監(jiān)控。隨著電力系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，計(jì)量技術(shù)的應(yīng)用逐漸取代了電力設(shè)備的定期維護(hù)，成為國(guó)家智能維護(hù)的一部分。電力設(shè)備維修體制的優(yōu)化已成為電力領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。目前，我國(guó)電力系統(tǒng)正經(jīng)歷著從數(shù)字化向智能化的逐步轉(zhuǎn)變和發(fā)展過(guò)程。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究不斷深入。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一門(mén)綜合優(yōu)勢(shì)和高度感知優(yōu)勢(shì)的交叉學(xué)科，在動(dòng)力傳輸和變電設(shè)備的監(jiān)控方面具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，利用物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)展動(dòng)力傳輸變電設(shè)備智能監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)已成為深入研究和實(shí)踐的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）06-0037-02

0 引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)作為電力自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)，可以有效地提高電力自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低故障率?？陀^(guān)地說(shuō)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用還存在一些不足，如系統(tǒng)存在漏洞，無(wú)人值守系統(tǒng)尚未完全實(shí)現(xiàn)。因此，今后將進(jìn)一步加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究，全面提升電力系統(tǒng)的整體性能。

1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)

（1）傳感層主要負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中一定距離內(nèi)傳輸?shù)母鞣N網(wǎng)絡(luò)信息，通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與通信設(shè)備的連接;（2）網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的傳輸，即保證信息有效傳輸?shù)年P(guān)鍵;（3）應(yīng)用層面向最終用戶(hù)，主要負(fù)責(zé)確保用戶(hù)與計(jì)算機(jī)之間的連接。交互的實(shí)現(xiàn)保證了系統(tǒng)的合理運(yùn)行和功能的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵硬件設(shè)備主要包括路由器、協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備。在基于網(wǎng)格的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中，主控芯片和網(wǎng)關(guān)接口通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，然后通過(guò)路由器連接到網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。根據(jù)實(shí)際需要，路由器的兼容性不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。結(jié)合協(xié)調(diào)器的使用，有效地滿(mǎn)足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅⑦壿嬰娖睫D(zhuǎn)換后的傳輸信號(hào)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)提出了更高的要求。為了提高偵查過(guò)程的智能化水平，滿(mǎn)足大規(guī)模電網(wǎng)信息分發(fā)和處理的需要，分散物聯(lián)網(wǎng)的信息采集點(diǎn)，完成了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建，極大地提高了信息采集的功能，并利用其強(qiáng)大的交互和感知能力對(duì)電力設(shè)備參數(shù)進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)提供了有效支持，提高了輸變電設(shè)備的監(jiān)控效率，保證了通信網(wǎng)絡(luò)的控制和管理能力[1]。

2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

2.1并行性

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有很強(qiáng)的并行性。這是因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部中存在著許多相對(duì)比較簡(jiǎn)單的處理單元，盡管這些小單元很簡(jiǎn)單，但其處理能力卻非常高。另外，這些小單元通過(guò)相互組合的方法，能夠參與或完成并行活動(dòng)，其信息處理效率及能力異常驚人。

2.2記憶性

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在著高度的記憶性，是因?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以很好地記憶各種信息，并將這些記憶信息進(jìn)行存儲(chǔ)，讓記憶信息存在于權(quán)值中。而通過(guò)對(duì)權(quán)值中相關(guān)信息的觀(guān)察可以窺見(jiàn)出電力系統(tǒng)的運(yùn)行信息。不僅如此，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以廣泛提取信息的特征并進(jìn)行特殊處理，為電力系統(tǒng)相關(guān)工作帶來(lái)極大的便利性。

2.3非線(xiàn)性全局作用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中存在著諸多簡(jiǎn)單的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元可以接收其他的神經(jīng)元信息，且在并行網(wǎng)絡(luò)條件下完成輸出，從而影響到其他神經(jīng)元的運(yùn)行狀態(tài)及工作效果。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，其可以制約或影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行功能及狀態(tài)，從而產(chǎn)生非線(xiàn)性映射的效果，呈現(xiàn)出很強(qiáng)的集體性效應(yīng)。

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用分析

3.1人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

保護(hù)繼電器并維護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行性功能，一直以來(lái)都是電力系統(tǒng)發(fā)展中比較關(guān)鍵的問(wèn)題。在社會(huì)科學(xué)技術(shù)的日益成熟和不斷助推下，大眾對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求與過(guò)去相比呈現(xiàn)出越來(lái)越高的特征。而保護(hù)繼電器的相關(guān)工作也在不斷發(fā)展和進(jìn)步，從最初的保護(hù)普通計(jì)算機(jī)到應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，高度體現(xiàn)出了電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員對(duì)繼電器的保護(hù)。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的繼電器保護(hù)中，可以更好地完善繼電器運(yùn)行功能，降低繼電器不良事故的發(fā)生率。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人類(lèi)的思維與行為比較相似，其在電力系統(tǒng)的繼電器保護(hù)中可產(chǎn)生非常良好的效果，對(duì)整個(gè)繼電器系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程起到一種動(dòng)態(tài)監(jiān)控的作用，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種繼電器運(yùn)行問(wèn)題。在當(dāng)下的許多電力系統(tǒng)運(yùn)作中都應(yīng)用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其具有良好的價(jià)值。

3.2網(wǎng)絡(luò)算法在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)算法的基本原理為無(wú)功優(yōu)化，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)展中應(yīng)用無(wú)功優(yōu)化可促進(jìn)運(yùn)行效率的提升，讓提升電力傳輸達(dá)到效果，將電力傳輸維持在一個(gè)相對(duì)良好的狀態(tài)中。而人工智能算法在應(yīng)用中也應(yīng)用了記憶指導(dǎo)搜索功能，通過(guò)該過(guò)程提升信息搜索速度，讓電力系統(tǒng)的全局處于最優(yōu)狀態(tài)下。另外，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)算法的應(yīng)用中其搜索方法也存在著許多禁忌，對(duì)于局部跳出產(chǎn)生積極的影響。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)算法應(yīng)用于電力系統(tǒng)發(fā)展中，可以有效解決各種多變量和非線(xiàn)性問(wèn)題，對(duì)電力離散性問(wèn)題的優(yōu)化產(chǎn)生良好效果。通常情況下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)算法的手法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在使用中也比較容易。在傳統(tǒng)環(huán)境下對(duì)電力系統(tǒng)中的非線(xiàn)性問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，往往需要采取大量復(fù)雜的算法，而在人工智能算法的應(yīng)用下許多流程和程序都得到了優(yōu)化，這對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和發(fā)展尤為重要[2]。

3.3模糊理論在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用

眾所周知，模糊理論不同于一般的人工智能技術(shù)，在應(yīng)用模糊理論的過(guò)程中，其有效突破經(jīng)典集合內(nèi)部的部分特殊概念。在應(yīng)用模糊理論的環(huán)節(jié)中主要采取了模糊搜索基本原理，對(duì)電力系統(tǒng)中一些相對(duì)不明確、不科學(xué)、不精準(zhǔn)的現(xiàn)象實(shí)施分析和整合。首先，在模糊理論中引進(jìn)一些與推理非常相似的模糊邏輯與諸多語(yǔ)言變量，從而對(duì)電力系統(tǒng)中的各種事情與現(xiàn)象完成準(zhǔn)確地描述與分析?，F(xiàn)如今，模糊理論的技術(shù)與過(guò)去相比較，已經(jīng)比較成熟，其應(yīng)用范圍也非常的廣泛，常常涉及到許多行業(yè)及其領(lǐng)域。電力系統(tǒng)中存在著明顯的非線(xiàn)性，而當(dāng)線(xiàn)路在穿過(guò)非線(xiàn)性時(shí)會(huì)形成一些分量，這些分量通過(guò)重疊操作可以呈現(xiàn)在故障上，且不容易被消除。而通過(guò)應(yīng)用模糊理論的相關(guān)技術(shù)可以有效消除電力系統(tǒng)中的各種輸電線(xiàn)路故障因素，降低互相影響效應(yīng)，讓各個(gè)因素處于相互獨(dú)立狀態(tài)，從而提升電力系統(tǒng)運(yùn)作和發(fā)展的穩(wěn)定性、安全性。

3.4專(zhuān)家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用

專(zhuān)家系統(tǒng)作為人工智能技術(shù)的重要內(nèi)容，也是人工智能系統(tǒng)的關(guān)鍵性構(gòu)成元素。早在許多年前，我國(guó)學(xué)者就在電力系統(tǒng)中引進(jìn)了專(zhuān)家系統(tǒng)。近年來(lái)，專(zhuān)家系統(tǒng)更是得到了廣泛應(yīng)用。應(yīng)用專(zhuān)家系統(tǒng)可以有效解決諸多電力系統(tǒng)問(wèn)題，且對(duì)于電力系統(tǒng)中的故障產(chǎn)生很強(qiáng)的處理作用，對(duì)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)條件。通過(guò)對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用還可以提升電力系統(tǒng)運(yùn)作的基本效率，對(duì)優(yōu)化電力系統(tǒng)中的線(xiàn)路運(yùn)行計(jì)劃產(chǎn)生重要意義。關(guān)于專(zhuān)家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是體現(xiàn)在故障的診斷與檢修方面。許多人都知道，在電力系統(tǒng)的日常運(yùn)作中偶爾會(huì)出現(xiàn)一些故障問(wèn)題，而如果通過(guò)傳統(tǒng)人工排查與檢修的方法，很難在短時(shí)間內(nèi)迅速檢查出故障。所以可充分應(yīng)用專(zhuān)家系統(tǒng)，來(lái)輔助電力系統(tǒng)的故障檢查，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的一些不良問(wèn)題，從而迅速地處理各種故障。

4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息對(duì)電力系統(tǒng)的影響

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)可以提升信息資源的利用效率，提高資源的共享能力，提升信息數(shù)據(jù)的傳輸效率。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)之中，就能利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高電力系統(tǒng)的輸電、用電效率，有利于降低輸電過(guò)程中的電能消耗。但是，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)建立起的管理系統(tǒng)，很容易受到來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的黑客攻擊或病毒侵害，如果不能給予相應(yīng)的防護(hù)措施，電力系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)就會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害，系統(tǒng)故障也會(huì)造成電力系統(tǒng)的運(yùn)行故障。因此，電力系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)提高工作效率的同時(shí)，還必須重視起計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全問(wèn)題，建立相應(yīng)的防護(hù)系統(tǒng)，這樣才能避免對(duì)電力系統(tǒng)造成的損害。

為了確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須做好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全工程，加強(qiáng)對(duì)控制系統(tǒng)的防護(hù)。針對(duì)目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息安全問(wèn)題，在電力系統(tǒng)中加入相關(guān)的防護(hù)技術(shù)，利用殺毒軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)病毒的查殺、隔離，利用防火墻防止黑客入侵，通過(guò)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)提高對(duì)信息資料的加密防護(hù)水平，提高操作者的安全用網(wǎng)意識(shí)與知識(shí)，這樣就能最大限度的提升電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息安全水平，更好的為人們提供電力服務(wù)。

5 我國(guó)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向

5.1智能保護(hù)與變電站綜合自動(dòng)化

我國(guó)電力行業(yè)技術(shù)專(zhuān)家對(duì)電力系統(tǒng)保護(hù)的新原理進(jìn)行了研究，國(guó)內(nèi)外最新的綜合自動(dòng)化控制理論、模糊理論、人工智能、自適應(yīng)理論、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等新技術(shù)在新型繼電保護(hù)裝置中的應(yīng)用，新型繼電保護(hù)裝置具有智能控制的特點(diǎn)，大大提高了電力系統(tǒng)的安全水平。此外，對(duì)變電站自動(dòng)化也進(jìn)行了多年的研究，研制的分層分布式變電站綜合自動(dòng)化裝置適用于35～500kV不同電壓等級(jí)的變電站，研究水平已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，微機(jī)保護(hù)領(lǐng)域也處于國(guó)際領(lǐng)先地位[3]。

5.2電力系統(tǒng)仿真系統(tǒng)

通過(guò)對(duì)電力負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)和電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真建模的研究，建立了電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，介紹了加拿大 teqcompany生產(chǎn)的電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)，并在國(guó)立大學(xué)建立了第一個(gè)混合實(shí)時(shí)仿真環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室。該仿真系統(tǒng)不僅可以進(jìn)行各種電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)實(shí)驗(yàn)，為我們提供大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而且還可以與各種控制裝置形成閉環(huán)，幫助研究人員測(cè)試新裝置，為研究智能保護(hù)和柔性輸電系統(tǒng)控制策略提供一流的實(shí)驗(yàn)條件。

5.3運(yùn)行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)

操作人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)的最新成果與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)分析理論相結(jié)合的知識(shí)教學(xué)和培訓(xùn)的有力工具。系統(tǒng)設(shè)計(jì)新穎，軟件資源配置合理，教學(xué)平臺(tái)中軟件結(jié)構(gòu)耦合性較小，系統(tǒng)硬件擴(kuò)展簡(jiǎn)單方便。

5.4配電網(wǎng)自動(dòng)化

在低壓電網(wǎng)數(shù)字載波通信、配電網(wǎng)模型及先進(jìn)應(yīng)用軟件、地理信息、配電網(wǎng)SC-SCDA一體化等方面取得了重大突破，包括：采用了DSP數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，提高了載波接收靈敏度，解決了載波在配電網(wǎng)衰減、干擾、路由等技術(shù)問(wèn)題;先進(jìn)的應(yīng)用軟件pas將輸電網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)的理論算法與實(shí)際配電網(wǎng)相結(jié)合，采用最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC61850和IEC61970CIM公共信息模型;潮流計(jì)算采用配電網(wǎng)的遞歸虛擬潮流算法。將人工智能灰色神經(jīng)元算法應(yīng)用于負(fù)荷預(yù)測(cè)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)逐漸興起，有效地解放了體力勞動(dòng)者。電力自動(dòng)化是電力工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。進(jìn)一步推動(dòng)電力自動(dòng)化發(fā)展需要計(jì)算機(jī)技術(shù)。

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