電力自動化系統(tǒng)中的智能技術應用

國網(wǎng)寧夏電力有限公司吳忠供電公司 王 磊 冉慶禹

隨著國家經(jīng)濟能力的日益增強，對電力工業(yè)改造的投入愈來愈大，各種智能化裝置和高科技技術的使用也愈來愈多。不同電氣裝置的聯(lián)絡復雜密切，不同電力系統(tǒng)運行的智能化工作又相互聯(lián)絡和相互控制。目前，智能技術在電力自動化中的運用還面臨著很大的局限性。其一，智能技術的發(fā)展并不能形成聯(lián)合合作，而是一起發(fā)展，而且很多資源還不可以實現(xiàn)共享；其二，中國國內(nèi)許多高新技術的運用還僅僅存在于理論階段，沒有投入實際應用的可行性；其三，我國對智能技術的投入還不夠全面不充分[1]。

1 智能技術和電力系統(tǒng)自動化概述

電力系統(tǒng)運行全智能化，主要是指以計算機為基礎而開發(fā)的專門管理電力系統(tǒng)的新型發(fā)電技術，其運行的主要方法是對系統(tǒng)實施有效的監(jiān)測與管理，并利用自動控制器和自動管理系統(tǒng)保證電力系統(tǒng)的平穩(wěn)與安全。而實現(xiàn)系統(tǒng)的全智能化管理，是目前發(fā)電事業(yè)高速發(fā)展的主要趨勢。就電力系統(tǒng)運營管理而言，系統(tǒng)智能化意味著調(diào)度電網(wǎng)、變壓器和配電站等將全部進行全智能化管理模式。而這種現(xiàn)代化管理手段的使用，將會極大地提高電力系統(tǒng)的正常工作能力，從而在一定程度上改善電力公司的供電品質(zhì)，并保證了電力系統(tǒng)運營的平穩(wěn)工作。

智能技術系統(tǒng)，是隨著計算機科學的深入發(fā)展，而提出的一個全新概念，具體是指具備協(xié)調(diào)、自主學習和適應性等功用的各種人機接口與結構，能夠比較合理的解析復雜生產(chǎn)現(xiàn)實問題和解決傳統(tǒng)控制技術手段無法解決的復雜問題，所以應用在對非線性和不確定性問題的解決方面。比較于傳統(tǒng)控制技術手段，智能技術控制系統(tǒng)手段具有較突出的技術優(yōu)勢，它不僅簡單的反饋提問，更可以高效的自主解決，極大地提高了控制系統(tǒng)的工作效能。也可以說，智能技術的誕生，完成了計算機技術由輔助性功能向主導性功能的過渡。隨著我國電網(wǎng)改造的逐步開展，智能科技的優(yōu)勢地位也越來越的受到了重視，現(xiàn)在很多電力系統(tǒng)企業(yè)已經(jīng)開始把智能科技與電力系統(tǒng)正常運作有機的融合起來，以保障整個電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運轉[2]。

2 常見的電力自動化系統(tǒng)中的智能技術

在當前中國電力工業(yè)改革發(fā)展的過程中，由于人們想要保證整個電力系統(tǒng)工作的安全，以及進行電力系統(tǒng)運營的智能化管理，所以人們就把智能檢測技術運用在工作當中，以便于對各類重大安全事故做出合理的防范。在一般情況下，智能檢測技術的運用一般是用來降低因電氣安全施工的事故，使整個電力系統(tǒng)能夠安全平穩(wěn)的正常工作，從而達到對電力系統(tǒng)正常運營的智能化管理水平。但是由于科技的不斷進步，同時人類也把一些新興的設備和技術手段運用在生活當中，這也導致了智能檢測技術的功效在逐漸的增強，使智能檢測技術能夠同步規(guī)范和動態(tài)檢測，對其有關的運行參數(shù)進行了收集管理，從而使人類能夠更有效的找到在電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的故障問題，并通過相應的技術手段，來對之加以解決。

目前的經(jīng)濟社會蓬勃發(fā)展中，互聯(lián)網(wǎng)科技可以說早已覆蓋了社會的所有角落，為所有行業(yè)的產(chǎn)品蓬勃發(fā)展打下了很好的基礎前提。不過，在目前社會中，人們最常用的工作平臺還只是一種虛擬性的操作網(wǎng)絡平臺，而這些操作網(wǎng)絡平臺的使用都是以智能控制技術與管理手段的使用為基礎的，是對傳統(tǒng)的工作平臺與網(wǎng)絡功能加以優(yōu)化與完善的重要成果。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，選用較高科學化的模式與技巧對平臺工作方面的管理也十分必要，這對電力行業(yè)的蓬勃發(fā)展也非常有效，同樣，這些技術在實際使用中對人類經(jīng)濟社會的蓬勃發(fā)展也具有著至關重要的意義和影響[3]。

伴隨著科技的日新月異與不斷發(fā)展，電力管理系統(tǒng)也在逐步呈現(xiàn)多元化、個性化的發(fā)展狀態(tài)，而智能化管理系統(tǒng)也在這個社會趨勢下，逐步形成了以新穎化、個性化為追求的全新管理發(fā)展模式。神經(jīng)網(wǎng)絡控制作為智能控制技術中較為常見的環(huán)節(jié)，在社會發(fā)展的現(xiàn)階段正日益引起著人們的注意和關心。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡于一九四三年出現(xiàn)，之后經(jīng)過了六、七十年代的時間低潮才發(fā)展到現(xiàn)在，在模型構造、機器學習計算等方面都獲得了巨大的成果。神經(jīng)網(wǎng)絡能夠引起人類的廣泛重視，是因為其有著人類本質(zhì)的非線條特征、高并行處理能力、強魯棒性和自組裝自我學習機器的能力。神經(jīng)網(wǎng)絡是將大量單一的神經(jīng)元，以特定的方法相互連結而成的。神經(jīng)網(wǎng)絡理論將大量的信息都隱含于其連結權值上，并通過特定的機器學習算法調(diào)整連結權值，從而使得神經(jīng)網(wǎng)絡完成了由m 維空間至n 維空間之間復雜的非線性映射。目前，神經(jīng)網(wǎng)絡理論研究重點主要集中于神經(jīng)網(wǎng)絡建模方法與架構的研究、神經(jīng)網(wǎng)絡學習算法的研制以及神經(jīng)網(wǎng)絡的硬件實現(xiàn)問題研究等。

集成智能控制技術，集成化智能控制技術現(xiàn)如今已經(jīng)開發(fā)的相當完善，在電網(wǎng)智能化管理方面也已經(jīng)有著相當?shù)膽靡?guī)范，把集成化智能控制技術合理運用在供電系統(tǒng)中能夠很好地提升系統(tǒng)的整個智能化程度。但是這個技術在原始開發(fā)時期受到了相當?shù)闹萍s，后來隨著神經(jīng)與網(wǎng)絡科學技術的持續(xù)發(fā)展，以及智能控制系統(tǒng)運用能力的增強，集成化控制技術才得到了相應的改善和發(fā)展。而從中也可以發(fā)現(xiàn)，集成化控制技術也才得到了相應的改善和發(fā)展。從中可以發(fā)現(xiàn)，集成控制技術實際上是在神經(jīng)網(wǎng)絡控制理論與智能控制系統(tǒng)不斷融合基礎上才能夠完成的，它是現(xiàn)代社會各種先進智能技術的組合，結構也相對比較繁雜，工作規(guī)則也不易總結，這就要求有關研究者與專家們加強對它的深入研究力度。與其他一些先進智能技術相比較，集成控制技術結構盡管相對復雜，但是由于各種智能化控制技術的不斷發(fā)展和融合，它已經(jīng)在當前電力系統(tǒng)智能化監(jiān)控工作中起到了日益關鍵的作用[4]。

3 智能技術在電力系統(tǒng)自動化中的應用

電力系統(tǒng)中神經(jīng)網(wǎng)絡的廣泛使用，本構非線性三神經(jīng)網(wǎng)絡的主要特點，有助于很好的在電力系統(tǒng)中進行使用，同時，復雜神經(jīng)網(wǎng)絡還具有優(yōu)秀的數(shù)據(jù)處理能力和自主管理能力。由于利用把多個神經(jīng)元加以結合，就能夠形成復雜神經(jīng)網(wǎng)絡的控制機理，在使用復雜神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)控制系統(tǒng)的過程中，還能夠采用某些特殊的計算方法，把各種隱含的數(shù)據(jù)信號挖掘起來，從而達到非線性映射的目的。在電力系統(tǒng)智能化管理工作的過程中，人們能夠更充分的運用神經(jīng)網(wǎng)絡的特性，實現(xiàn)對電網(wǎng)的有效控制管理。例如：在圖像的管理、自動化控制系統(tǒng)管理等方面，都能夠?qū)崿F(xiàn)有效運用。

模糊控制技術的運用方法，模糊方式指的是在管理智能化體系的時代，通過構建一定的模式來實現(xiàn)操控電器的目的。而這種操控方式大多在家電中進行了應用，例如日常生活中的電風扇、電磁爐等，基本都是通過使用模糊操控的原理實現(xiàn)操控的目的，而通過在整個電力系統(tǒng)中應用模糊操控，則能夠讓構建整個電力系統(tǒng)運行模式的步驟變得更為的方便，從而簡單化了模式的建立流程，操作起來也更為簡單。而通過建立一個模式來對整個電力系統(tǒng)中實現(xiàn)監(jiān)控，是一個全新的電氣系統(tǒng)監(jiān)控方法，與傳統(tǒng)的監(jiān)控方法一樣，這種方法運用起來也更為的簡單方便，采用根據(jù)輸入量重新定義了環(huán)境溫度變化和溫度，然后再描述為不同變數(shù)的描述方式。模糊監(jiān)控是一個運用起來非常容易、非常簡單的智能控制，被廣泛應用于所有行業(yè)，例如模糊控制技術就能夠?qū)囕v的手動變速器進行調(diào)控，能夠?qū)Φ缆沸盘枱舻纳首龀鲎兓Ｋ阅：刂萍夹g在汽車電力系統(tǒng)中具有十分廣闊的使用空間，并且能夠在汽車電力系統(tǒng)的各種領域中加以廣泛應用。

在現(xiàn)代控制理論中，線性最優(yōu)控制也是一種十分主要的基礎理論組成內(nèi)容，在許多現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)理論研究中，線性最優(yōu)控制應用范圍是十分的廣泛的，技術上相對來說也較為完善，對于改善輸電線路能源的輸送距離和電力品質(zhì)等相關方面都具有著十分關鍵的意義，在大規(guī)模機組建設中常通過采用最佳預測勵磁控制方法代替了傳統(tǒng)的勵磁方法，來實現(xiàn)了提高電力品質(zhì)的目的。同時在對水輪發(fā)電機電阻優(yōu)化工作時間的限制等工作方面也應用了最優(yōu)控制技術理論。但是在現(xiàn)實的使用過程中，因為此技術主要是針對于電力系統(tǒng)的特性進行設定的，所以只能將其運用在整個電力系統(tǒng)中，才能夠使其優(yōu)點完全的充分發(fā)揮出來，而一旦運用在除了電力系統(tǒng)之外的系統(tǒng)中，就不可以達到如此良好的效果。

電力系統(tǒng)中專家系統(tǒng)的控制的有效使用，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，專家制度可以獲得一定的管理效果和管控力量，也可以利用計算機分析在現(xiàn)代電力系統(tǒng)工作流程中出現(xiàn)的問題，并使用系統(tǒng)編程，自動處理或修復了一些相對不嚴重的故障問題，極大地降低了電網(wǎng)系統(tǒng)故障的發(fā)生率，并有效的對重大故障問題做出反應，從而有效的降低了故障問題造成的損失[5]。所以，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中采用專家系統(tǒng)控制，能夠有效的發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的問題，并對該問題做出解決，從而有效的降低因網(wǎng)絡信號延遲和網(wǎng)絡信號滯后而造成的系統(tǒng)不便利性和不穩(wěn)定性。在電力系統(tǒng)中專家制度具有十分廣闊的應用范圍，例如專家控制技術能夠在最短的時間內(nèi)診斷出電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的重大安全隱患，從而進入到控制系統(tǒng)中對該問題加以解決。同時，專家管理制度在電梯的建造過程中也具有相當大的應用空間，能夠更有效的提高電梯的實用性和安全系數(shù)。所以，在電力系統(tǒng)的智能化系統(tǒng)中應用專家系統(tǒng)控制技術是具有十分重大的意義的。

4 展望電力系統(tǒng)自動化智能技術的未來前景

隨著中國科學技術的日益發(fā)達，近年來中國的電力系統(tǒng)自動化等智能科技也正不斷完善。當前的電力系統(tǒng)已經(jīng)正在逐步由但一元向功能單元去轉化，并進一步提升控制范圍。目前為了的自動化核心技術中，主要有：人工智能故障診斷、智能現(xiàn)場監(jiān)控、以及綜合的智能控制系統(tǒng)。

人工智能診斷技術。但由于以往的故障狀態(tài)判斷大多是對單一線路的故障狀態(tài)做出判斷，因此存在著很大的科技局限，跟不上了時代發(fā)展的節(jié)奏。而人工智能設備故障判斷技能則是對設備中可能發(fā)生的故障狀態(tài)做出合理的判斷，而不再是根據(jù)單一過程、單設備故障狀態(tài)進行處理。而是能夠合理的對故障狀態(tài)做出預防和處理。比如在對車輛的發(fā)動機進行針對檢查時，通過人工只能故障狀態(tài)判斷技術就能夠合理的分析機組的制動狀態(tài)等。

智能實時監(jiān)測技術。智能實時監(jiān)測技術是指：對電力系統(tǒng)運營數(shù)據(jù)有效的檢測、管理與數(shù)據(jù)分析。為了增強對電力系統(tǒng)運營的管理力度，也就是需要對智能實時監(jiān)控技術加以有效的強化，同時又能夠有效的減少系統(tǒng)的風險系數(shù)。而隨著中國目前科學技術的日益發(fā)達，對于電力系統(tǒng)運營自動化對只能技術的需求也愈來愈高。而智能實時監(jiān)控技術又能夠有效的減少系統(tǒng)故障的出現(xiàn)概率，從而降低資源消耗，是中國未來電力系統(tǒng)運營智能化的重點發(fā)展方向。

綜合的智能控制系統(tǒng)。綜合智能控制是在未來的電力系統(tǒng)運行自動化智能技術中發(fā)展最大的一種技術，它融合了其他系統(tǒng)的優(yōu)勢，能夠更合理的對故障做出預警，也迎合了現(xiàn)代智能技術優(yōu)化設計的發(fā)展趨勢，在未來的電力系統(tǒng)運行自動化智能技術發(fā)展中占有很重要的地位。