電力系統(tǒng)自動化控制中的智能技術(shù)應(yīng)用

胡尊卿

（國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著智能技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，電力系統(tǒng)的自動化水平也不斷提高，不僅拓展了智能技術(shù)的應(yīng)用范圍，而且推動了我國電力系統(tǒng)自動化水平的提高。

1 電力系統(tǒng)自動化控制技術(shù)概述

發(fā)電企業(yè)、配電系統(tǒng)、輸電網(wǎng)及電力用戶等構(gòu)成了一個完整的電力體系。電力系統(tǒng)以往通過人工方式進(jìn)行運(yùn)行管理，隨著用戶數(shù)量的不斷增多，電網(wǎng)的規(guī)模也在不斷變大，如果僅靠人力方式進(jìn)行運(yùn)行管理，則存在較大的局限。因此，為了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)營，需要引入自動化運(yùn)行管理模式，以保障電力的生產(chǎn)、傳輸、管理以及調(diào)度。電力系統(tǒng)的自動化能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，從而有效地對電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度和控制，方便人工對整個電力系統(tǒng)的監(jiān)視與控制，極大提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2 電力系統(tǒng)自動化控制中智能技術(shù)應(yīng)用的重要性

2.1 具有高性能

電力系統(tǒng)自動化控制中，智能技術(shù)能夠有效保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和高效性。其性能可以通過參數(shù)調(diào)節(jié)進(jìn)行變更，為電力系統(tǒng)自動化控制提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)與技術(shù)保障。

2.2 具有較強(qiáng)適應(yīng)能力

相比于其他控制技術(shù)，智能化技術(shù)的信息處理效果好，在電力系統(tǒng)自動化控制中的控制效果良好，且適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠提高系統(tǒng)性能，有利于提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2.3 具有智能化控制特點(diǎn)

智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠?qū)τ秒娂鞍l(fā)電進(jìn)行智能化控制，從而提高資源的利用效率和電力系統(tǒng)的性能，完善電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[1]。

3 智能技術(shù)優(yōu)勢分析

3.1 智能技術(shù)在發(fā)電階段的優(yōu)勢

發(fā)電階段主要是充分運(yùn)用煤炭等燃燒將傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化為電能。智能技術(shù)能夠?qū)Πl(fā)電設(shè)備和電路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效管理，優(yōu)化發(fā)電過程，提高能源利用率，降低發(fā)電成本。

3.2 智能技術(shù)在送配電階段的優(yōu)勢

送配電是指將電力從發(fā)電企業(yè)傳輸?shù)接脩舻倪^程，如果不對配送電的電力傳輸過程進(jìn)行有效控制，則會影響電力的傳輸效率，增大資源損耗，甚至?xí)斐呻妷翰环€(wěn)等安全隱患，嚴(yán)重危害用電設(shè)備和用電用戶的安全。智能技術(shù)在傳輸過程中的應(yīng)用，可以增強(qiáng)對電力傳輸過程的掌控，管理、統(tǒng)計、分析送配電數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)安全隱患，幫助維修人員查找安全問題的來源并及時進(jìn)行維修維護(hù)，有效提高電力系統(tǒng)的安全水平。此外，智能技術(shù)能夠關(guān)聯(lián)各個控制模塊，通過科學(xué)的管理和調(diào)配讓電力運(yùn)輸更加高效，分配更加科學(xué)。

3.3 智能技術(shù)在用電階段的優(yōu)勢

智能技術(shù)相比于傳統(tǒng)的人工管理，在信息數(shù)據(jù)采集分析方面更及時且準(zhǔn)確。通過智能技術(shù)收集到的用電數(shù)據(jù)能夠掌握電力資源的使用情況，從而為電力相關(guān)單位提供數(shù)據(jù)支持。此外，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用還包括檢測電力系統(tǒng)的安全性和供電穩(wěn)定性，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控與分析。電力系統(tǒng)運(yùn)行會受到多種因素影響，如果不及時發(fā)現(xiàn)其中的問題，則會對用電用戶的人身財產(chǎn)安全造成威脅。如果突然斷電或者電壓不穩(wěn)，則會對電器的使用壽命造成影響，嚴(yán)重的甚至?xí)苯訄髲U或引發(fā)火災(zāi)，造成極大的安全隱患。而利用智能技術(shù)對電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控能夠準(zhǔn)確掌握用電狀況，一旦出現(xiàn)問題能夠及時通過智能設(shè)備對用戶進(jìn)行反饋和風(fēng)險提示，從而讓用電用戶及時掌握狀況并采取相應(yīng)措施，減少了安全隱患的發(fā)生。

4 電力系統(tǒng)自動化控制中智能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1 智能技術(shù)應(yīng)用不成熟

隨著時代的進(jìn)步和智能技術(shù)的迅速發(fā)展，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更加廣泛。智能技術(shù)的發(fā)展時間較短，雖然得到了一定程度上的應(yīng)用，但是技術(shù)的成熟度并不高，應(yīng)用范圍也較小。此外，智能技術(shù)受到的影響因素較多，相關(guān)方面的人才儲備不足，電力系統(tǒng)的自動化控制一旦出現(xiàn)問題很難解決，而且電氣自動化與智能技術(shù)融合缺乏創(chuàng)新，制約了我國智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

4.2 智能技術(shù)應(yīng)用范圍小

智能技術(shù)受到眾多內(nèi)在或外在因素影響，導(dǎo)致應(yīng)用范圍小。大多數(shù)電力單位難以承受投入高額資金進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，導(dǎo)致智能技術(shù)的發(fā)展較為緩慢，且應(yīng)用范圍相對較小。

4.3 智能技術(shù)的應(yīng)用缺乏實(shí)踐性

電力系統(tǒng)自動化控制是大勢所趨，但是其高額的研發(fā)成本和實(shí)際應(yīng)用范圍制約了其發(fā)展速度，且實(shí)際投入使用的數(shù)量太少，實(shí)踐性差，缺乏對實(shí)際應(yīng)用情況和需求的考察，更多的是在“紙上談兵”，尚停留在理論階段，因此導(dǎo)致電力系統(tǒng)自動化控制與智能技術(shù)的融合難度高，出現(xiàn)較多問題，技術(shù)間的關(guān)聯(lián)性和協(xié)調(diào)性差。

5 電力系統(tǒng)自動化控制中智能技術(shù)的應(yīng)用

5.1 專家系統(tǒng)控制技術(shù)

專家系統(tǒng)控制技術(shù)相對于其他控制技術(shù)在我國電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更成熟、普及度更高，能夠快速識別系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)分析提供合理的解決方案。電力系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，專家系統(tǒng)能夠快速進(jìn)行故障識別并以警報方式提示管理人員進(jìn)行故障處理，不但提高了故障處理的效率，而且縮短了故障處理的時間。此外，專家控制技術(shù)的綜合性強(qiáng)，不但能夠通過分析電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)切換模式和分析故障，而且為電力系統(tǒng)管理提供了便利，能夠?yàn)楣芾硪?guī)劃提供數(shù)據(jù)參考，還能夠進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測等任務(wù)，有助于進(jìn)行電力系統(tǒng)管理[2]。雖然專家系統(tǒng)控制技術(shù)的成熟度較高也較為完善，但是如果出現(xiàn)復(fù)雜故障，專家系統(tǒng)控制技術(shù)也難以進(jìn)行處理。因此，在推進(jìn)專家系統(tǒng)控制技術(shù)的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新時，也需要注重與其他控制技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以提升其應(yīng)用性和有效性。

5.2 模糊控制技術(shù)

模糊控制技術(shù)理念主要解決了電力系統(tǒng)動態(tài)變化情況下的數(shù)據(jù)分析需求。為了提升控制的準(zhǔn)確度，在以往傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中需要將整個電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全部進(jìn)行采集，此過程不僅導(dǎo)致電力系統(tǒng)的控制工作量增大，同時還存在較大的數(shù)據(jù)采集弊端。因?yàn)檫\(yùn)行狀態(tài)下的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)是實(shí)時變化的，所以采集也僅僅是采集到某一個時刻的數(shù)據(jù)，隨著系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行，下一個數(shù)據(jù)會再次發(fā)生變化，前面采集的數(shù)據(jù)也就失去了意義。模糊控制技術(shù)基于模糊數(shù)學(xué)理論，通過收集模糊數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析并推出結(jié)論，其優(yōu)點(diǎn)在于對數(shù)據(jù)的精確性要求低，能夠有效應(yīng)對電力系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行情況，因此需要采用模糊控制技術(shù)來解決電力系統(tǒng)控制中的問題。模糊控制技術(shù)通過對電力系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行分析計算，從而獲得其中的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的智能控制。總而言之，模糊控制技術(shù)通過規(guī)律分析和判斷的技術(shù)理念，計算、分析、判斷相關(guān)因素之間的規(guī)律，提高電力系統(tǒng)的控制效果。

5.3 線性最優(yōu)控制技術(shù)

電力系統(tǒng)自動化控制應(yīng)用頻率最高的智能技術(shù)之一就是線性最優(yōu)控制技術(shù)。其應(yīng)用主要體現(xiàn)在最優(yōu)勵磁控制方面，在提高長距離電能輸送的安全性、穩(wěn)定性以及輸送水平等方面具有顯著優(yōu)勢。此外，線性最優(yōu)控制能夠極大提高大型發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。

5.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)是通過計算機(jī)模擬人類神經(jīng)系統(tǒng)工作，利用計算機(jī)算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行自主分析和判斷，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化控制的智能技術(shù)類型。其學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，可以對過往的工作方式進(jìn)行總結(jié)并生成新的控制方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)發(fā)展已較為成熟，將其應(yīng)用在電力系統(tǒng)控制中能夠有效提高電力控制效率，減輕人工控制壓力。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)中，信息節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵的組成部分，類似人的大腦神經(jīng)中樞，通過高速計算來獲取最優(yōu)數(shù)值，并以最優(yōu)數(shù)值作為依據(jù)進(jìn)行自動化控制，其挖掘和分析數(shù)據(jù)能力極強(qiáng)，能夠優(yōu)化電力系統(tǒng)自動化的控制途徑。但需要注意的是，由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平和技術(shù)條件的有限性，其很難應(yīng)用于規(guī)模大且復(fù)雜的電力系統(tǒng)，技術(shù)有待完善。

5.5 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)顧名思義是將人工控制與智能技術(shù)相結(jié)合，在電力系統(tǒng)中通過監(jiān)測電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的控制。電力系統(tǒng)的人工智能技術(shù)依托于智能感應(yīng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、智能監(jiān)控技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)來為電力系統(tǒng)提供技術(shù)支持。人工智能技術(shù)通過各項(xiàng)感應(yīng)技術(shù)獲取電力系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，如運(yùn)行環(huán)境的溫度、濕度以及輸入輸出的電壓、電流，以此進(jìn)行電力系統(tǒng)的協(xié)助管控與技術(shù)支持。

5.6 綜合控制系統(tǒng)

綜合控制系統(tǒng)是集成多種智能控制技術(shù)的綜合應(yīng)用。隨著社會的不斷發(fā)展，對于電力的需求水平也越來越高，電力系統(tǒng)需要及時進(jìn)行規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)性能的提高，以滿足日益增長的電力需求。而規(guī)模的擴(kuò)大將導(dǎo)致電力系統(tǒng)愈發(fā)精密和復(fù)雜，單一的控制技術(shù)無法滿足電力系統(tǒng)自動化控制的需要，因此就需要將不同的智能化技術(shù)在同一系統(tǒng)中進(jìn)行有效融合，以提升智能技術(shù)自動化控制的效果。例如，專家模式控制技術(shù)獨(dú)立使用時會受到經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)范圍限制，導(dǎo)致其無法發(fā)揮最優(yōu)控制效果，但是將其與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，就能通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化分析對專家模式數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)創(chuàng)新，從而提高電力系統(tǒng)自動化控制的控制效果[3]。

6 電力系統(tǒng)智能技術(shù)的發(fā)展趨勢

6.1 智能化實(shí)時控制

電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，如果無法得到及時解決，則有可能會引發(fā)后續(xù)更大的安全事故，對發(fā)電企業(yè)和電力用戶造成極大的人身和財產(chǎn)損失，因此電力系統(tǒng)實(shí)時性控制的重要性不言而喻。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對電力系統(tǒng)智能技術(shù)控制的實(shí)時性進(jìn)行創(chuàng)新，提高其智能化控制的實(shí)時性，縮短從發(fā)現(xiàn)故障到處理故障的時間，從源頭解決問題，及時反饋故障并進(jìn)行維修，以降低損失，提高電力系統(tǒng)的安全性，保障發(fā)電企業(yè)的財產(chǎn)安全和電力用戶的人身安全[4]。

6.2 人工智能故障診斷技術(shù)的應(yīng)用措施

專家系統(tǒng)的缺點(diǎn)和局限在于它只能解決已經(jīng)出現(xiàn)過并傳入數(shù)據(jù)庫的問題，無法像人腦一樣主動思考并解決新的故障問題，因此人工智能故障診斷技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用就顯得尤為重要。通過技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新，不僅能夠在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時搜索原有數(shù)據(jù)對當(dāng)前問題進(jìn)行解決，而且能夠總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)，基于新的故障進(jìn)行獨(dú)立思考并有效解決。積極創(chuàng)新人工智能技術(shù)，提升人工智能診斷技術(shù)的應(yīng)用效果，可以讓人工智能診斷技術(shù)更好地服務(wù)于電力系統(tǒng)自動化。

6.3 綜合智能控制

單一的智能控制技術(shù)已經(jīng)無法滿足當(dāng)下電力系統(tǒng)自動化控制的需求，因此需要綜合智能控制，從而更全面地解決電力系統(tǒng)中的問題。各項(xiàng)智能控制技術(shù)各有所長，只有通過技術(shù)融合取長補(bǔ)短，結(jié)合各個控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，互相彌補(bǔ)缺點(diǎn)才能發(fā)揮更有效的作用，做出最合理的決策來解決故障[5]。

7 結(jié) 論

電力系統(tǒng)自動化的廣泛應(yīng)用能夠使電力系統(tǒng)的安全性得到提高，同時可以降低其管理難度和管理成本。隨著智能技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用越來越廣泛。電力系統(tǒng)是一個精密且復(fù)雜的系統(tǒng)，管理難度高、工作難度大、危險系數(shù)高，如果僅靠人工管理和運(yùn)營，則執(zhí)行難度大且缺乏現(xiàn)實(shí)性。只有通過電力系統(tǒng)自動化和智能技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，提高電力系統(tǒng)管理效能和故障排除效率，才能保障人們的用電安全和供電系統(tǒng)的運(yùn)營安全。