智能控制在電力工程中的應(yīng)用探究

楊新鳳

石家莊開發(fā)區(qū)明達(dá)電子技術(shù)有限公司 河北石家莊 050011

高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)推動(dòng)了各行業(yè)的技術(shù)升級(jí)。在電力工程的發(fā)展過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)所起到的作用正變得越來越大，智能電網(wǎng)已成為國際公認(rèn)的電力工程發(fā)展方向。其智能控制系統(tǒng)可有效控制電網(wǎng)安全問題的出現(xiàn)，為各類新型能源的接入提供條件。智能化技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用策略仍處于研究探索階段，研究智能控制在電力工程中的應(yīng)用策略，有助于推動(dòng)我國電力工程的智能化發(fā)展。

智能控制技術(shù)以受控對(duì)象所處的環(huán)境、目標(biāo)或任務(wù)為理論基礎(chǔ)。不同于傳統(tǒng)控制模式，智能控制能夠解決非模型化的控制對(duì)象問題。根據(jù)智能控制技術(shù)的發(fā)展階段與基礎(chǔ)理論進(jìn)行劃分，智能控制技術(shù)主要包含以下4個(gè)類別：基于專家系統(tǒng)的智能控制、分層遞階智能控制、模糊邏輯控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。

1 專家控制系統(tǒng)

專家控制系統(tǒng)是智能控制技術(shù)在電力工程中的主要應(yīng)用方式之一，其主要載體為計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)中內(nèi)置了海量的電力領(lǐng)域?qū)＜夜芾碇R(shí)與經(jīng)驗(yàn)案例，以對(duì)知識(shí)與案例的大數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果總結(jié)實(shí)踐規(guī)律，從而為計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)提供解決問題的基本方法。專家控制系統(tǒng)中的知識(shí)架構(gòu)主要包括知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫、邏輯推理系統(tǒng)、知識(shí)數(shù)據(jù)分析功能與知識(shí)獲取功能[1]。專家控制系統(tǒng)的存在能夠提升電力工程管理系統(tǒng)的安全性和可靠性，能夠根據(jù)具體問題的具體情況進(jìn)行針對(duì)性分析，在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)預(yù)警，并通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果給出問題的最佳解決方法。但這種模式有個(gè)明顯的缺點(diǎn)，即在知識(shí)獲取渠道不穩(wěn)定的情況下難以解決不確定性高的問題，在數(shù)據(jù)庫中的知識(shí)內(nèi)容無法解釋突發(fā)問題的時(shí)候無法采取足夠有效的解決措施。專家控制系統(tǒng)的問題解決能力主要來源于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，無法通過問題的具體情況創(chuàng)新出不屬于原數(shù)據(jù)庫范圍的解決策略。但總體而言，其功能基本滿足電力工程對(duì)智能控制系統(tǒng)的技術(shù)需求，能夠解決絕大部分的電力工程問題，是一種行之有效的智能控制方式。

2 分層遞階技術(shù)

分層遞階技術(shù)主要以分層遞階控制理論為依據(jù)，通過組織級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)與執(zhí)行級(jí)三層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力工程系統(tǒng)的控制。分層遞階技術(shù)產(chǎn)生于機(jī)器人制造領(lǐng)域，原本用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能分析功能，后逐漸應(yīng)用于其他需要智能控制技術(shù)的領(lǐng)域[2]。現(xiàn)實(shí)世界中的所有問題都具有層次性，人類在分析問題的時(shí)候都會(huì)在潛意識(shí)中將問題進(jìn)行分層分析，在高級(jí)層次通過分析的方式制定宏觀角度上的信息處理與策略決斷，在低級(jí)層次通過對(duì)現(xiàn)狀的觀察制定處理策略中的具體數(shù)值與控制方法。分層遞階技術(shù)的實(shí)現(xiàn)思路也是如此，其基礎(chǔ)原力為IPDI原理（Increasing Precision with Decreasing Intelligence）。其主要包括三個(gè)層級(jí)，每個(gè)層級(jí)的具體工作原理如下所述。

（1）組織級(jí)。組織級(jí)是分層遞階系統(tǒng)的最高層級(jí)，負(fù)責(zé)整個(gè)控制系統(tǒng)的邏輯推理、步驟規(guī)劃、方法決策、信息處理與記憶等功能的實(shí)現(xiàn)。該層級(jí)以人工智能技術(shù)為核心，是整個(gè)系統(tǒng)的決策起點(diǎn)。

（2）協(xié)調(diào)級(jí)。協(xié)調(diào)級(jí)是組織級(jí)與執(zhí)行級(jí)之間的過渡層級(jí)，是直接執(zhí)行組織級(jí)決策的層次，負(fù)責(zé)將組織級(jí)提出的宏觀策略細(xì)化，將單一的決策分化為層次不同的目標(biāo)與任務(wù)，將其分配給下屬層級(jí)與功能。

（3）執(zhí)行級(jí)。執(zhí)行級(jí)是分層遞階系統(tǒng)的最低層級(jí)，其核心指標(biāo)為控制精度，要求在實(shí)際的管理過程中不出現(xiàn)精度失誤。執(zhí)行級(jí)負(fù)責(zé)直接執(zhí)行協(xié)調(diào)級(jí)發(fā)布的具體任務(wù)，不需要評(píng)價(jià)任務(wù)的正誤，只需要直接執(zhí)行，所以常由硬件控制器組成，直接操控硬件實(shí)現(xiàn)任務(wù)。

3 模糊邏輯控制

模糊邏輯控制是以人類思維模式的模糊屬性為基本模板，以模糊邏輯推導(dǎo)的方式為基本方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)非模型化不確定問題的控制。這種控制會(huì)要求計(jì)算機(jī)盡量模擬人類的智能思維，以人類的角度對(duì)情況進(jìn)行判斷、分析與控制。該技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的核心是模糊控制的規(guī)則設(shè)定與隸屬度函數(shù)的設(shè)計(jì)。其實(shí)這種技術(shù)也需要引入模型計(jì)算，只是這種模型屬于模糊模型，可以分辨狀態(tài)模糊的各類情況，將輸入與輸出之間的關(guān)系利用數(shù)學(xué)表達(dá)式的方法總結(jié)歸納[3]。例如，某情況的模糊關(guān)系表達(dá)式為A1=B1×R，其中，A1與B1就是定義論域A和B中的模糊集合。這種模糊公式計(jì)算方式常用于電力工程的系統(tǒng)故障排查決策工作中，用以實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)處理系統(tǒng)。

4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制則以模擬人體大腦的結(jié)構(gòu)與運(yùn)作方式為主要思路，通過模擬人腦的科學(xué)決策過程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的目的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)能夠展現(xiàn)出卓越的學(xué)習(xí)能力、非線性影射能力與并行計(jì)算能力[4]。該種方法實(shí)現(xiàn)的電力系統(tǒng)控制能夠處理絕大部分的電力系統(tǒng)問題，尤為擅長解決傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無法解決的非線性、強(qiáng)耦合、不確定性問題，提升電力系統(tǒng)的控制效率和強(qiáng)度。在實(shí)際應(yīng)用過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用范圍極廣，具體的應(yīng)用手法較為多樣。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的學(xué)習(xí)能力可逐漸降低缺乏處理經(jīng)驗(yàn)帶來的決策失誤，隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)充，出現(xiàn)決策失誤的概率將會(huì)越來越低，每次問題處理過程都會(huì)提升系統(tǒng)的決策能力，真正實(shí)現(xiàn)電力工程系統(tǒng)的智能化管理。

5 結(jié)語

智能控制在電力工程中的應(yīng)用可推進(jìn)整個(gè)電力產(chǎn)業(yè)的信息化、智能化發(fā)展。不同智能控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)思路不同，其表現(xiàn)出的實(shí)際應(yīng)用效果也不同。電力系統(tǒng)應(yīng)加大智能控制計(jì)劃的研究力度，使電力工程的發(fā)展跟上信息技術(shù)的發(fā)展腳步，實(shí)現(xiàn)時(shí)代性進(jìn)步。