智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化控制中的應用

王鑫琪

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州市吳江區(qū)供電分公司， 江蘇 蘇州 215200）

0 引言

在現(xiàn)代化社會發(fā)展中，對電力能源的需求日益增長，電力系統(tǒng)自動化控制已經(jīng)成為電力行業(yè)中的重要研究領(lǐng)域之一。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和應用，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化控制領(lǐng)域中的運用優(yōu)勢更加凸顯，不僅可以提高電力系統(tǒng)運行的安全性和效率，還可以縮短電力系統(tǒng)故障恢復的時間，降低人工干預的風險，從而為全社會提供更加可靠、安全、高效的電力服務。

1 智能技術(shù)的概述

智能技術(shù)是指利用計算機、網(wǎng)絡(luò)、傳感器、控制器和機器學習等現(xiàn)代科技手段，模擬人類智能進行信息處理和決策，實現(xiàn)自主、智能化的自動化操作和管理的技術(shù)。其主要目的是實現(xiàn)對事物的感知、理解、學習、推理和決策等過程，從而實現(xiàn)更加智能化的應用和服務。相對于自動化技術(shù)而言，智能技術(shù)能夠根據(jù)環(huán)境和任務的變化自主調(diào)整行為，實現(xiàn)自適應的功能，同時能夠通過觀察和反饋，不斷學習和積累知識和經(jīng)驗，從而逐漸提升自身的智能水平。智能技術(shù)能夠根據(jù)當前環(huán)境和任務情況，自主決策，實現(xiàn)自主的智能化操作和管理。在電力系統(tǒng)自動化控制中，智能技術(shù)有助于電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動化、智能化和高效化運行，從而提高電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟性[1]。

2 電力系統(tǒng)自動化發(fā)展現(xiàn)狀分析

電力系統(tǒng)自動化是指通過計算機控制和監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化運行、管理和維護的技術(shù)。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，人工干預占據(jù)了很大的比重，對于電力系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟性存在一定的影響。隨著計算機技術(shù)和集成電路技術(shù)全面發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化技術(shù)的硬件和軟件水平不斷提高，并且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷普及，電力系統(tǒng)自動化控制中的信息化應用也越來越廣泛。目前，將智能技術(shù)應用到電力系統(tǒng)，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)自動化控制水平的全面提高[2]。

3 電力系統(tǒng)自動化控制中智能技術(shù)的應用優(yōu)勢

智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化控制中有著諸多優(yōu)勢，能夠顯著提高電力系統(tǒng)運行的可靠性、安全性和經(jīng)濟性。對于電力系統(tǒng)運行而言，智能技術(shù)的應用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在發(fā)電階段、送配電階段和用電階段，能夠提高電力運輸效率，保證電力生產(chǎn)的穩(wěn)定性和使用的安全性。

3.1 智能技術(shù)在發(fā)電階段的優(yōu)勢

在電力系統(tǒng)自動化控制中，在發(fā)電階段應用智能技術(shù)，可以提高發(fā)電設(shè)備的效率，增強電力系統(tǒng)的可靠性和安全性，降低管理成本，提高環(huán)保效益。利用智能技術(shù)進行電力發(fā)電調(diào)度和控制，可以對燃料的消耗、設(shè)備的運行狀態(tài)和風險進行監(jiān)控和調(diào)度，確保電力系統(tǒng)高效、安全運行。智能技術(shù)能夠?qū)﹄娏π枨筮M行預測和優(yōu)化，根據(jù)預測結(jié)果制定相應的發(fā)電計劃，從而降低電力系統(tǒng)的運營成本。在此基礎(chǔ)上，智能技術(shù)可以通過機器學習、模型預測等技術(shù)，對電力系統(tǒng)持續(xù)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和診斷電力發(fā)電設(shè)備故障，減少故障對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，縮短恢復時間。另外，智能技術(shù)還可以幫助發(fā)電企業(yè)對電力發(fā)電設(shè)備和生產(chǎn)過程進行智能化調(diào)度和優(yōu)化，實現(xiàn)節(jié)能減排[3]。

3.2 智能技術(shù)在送配電階段的優(yōu)勢

在電力系統(tǒng)自動化控制中，智能技術(shù)在配電自動化、故障監(jiān)測和診斷、遠程監(jiān)控、能耗監(jiān)測和優(yōu)化等方面的應用優(yōu)勢非常明顯。利用先進的設(shè)備控制技術(shù)，可以實現(xiàn)高效配電自動化，提高配電系統(tǒng)的效率和可靠性。同時，通過采集和分析電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)和診斷配電系統(tǒng)的故障，提高配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。傳感器技術(shù)的應用，可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，減少現(xiàn)場操作人員的人力和時間成本，提高配電系統(tǒng)的效率。通過對電力系統(tǒng)中的能耗進行監(jiān)測和優(yōu)化，包括對電力載荷的預測和優(yōu)化，以及對配電設(shè)備的狀態(tài)進行監(jiān)測和管理，能夠進一步實現(xiàn)節(jié)能降耗，提升電力系統(tǒng)運行效率。

3.3 智能技術(shù)在用電階段的優(yōu)勢

在電力使用過程中，利用智能技術(shù)進行用電管理，可以對用戶的用電情況進行實時監(jiān)測和控制，實現(xiàn)用電的智能化管理。通過對用戶用電行為進行分析和預測，制定相應的用電計劃，提高用電效率，減少能源浪費。智能技術(shù)能夠根據(jù)用戶的需求來智能控制家電的開關(guān)，用電效率更高，能源利用更為合理。與此同時，智能技術(shù)可以監(jiān)測用電設(shè)備的運行狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)采集和分析，及時發(fā)現(xiàn)用電設(shè)備的異常情況，并進行預警，降低用電設(shè)備故障的發(fā)生率，提高設(shè)備的可靠性和安全性。在電力系統(tǒng)的自動化發(fā)展中，智能技術(shù)的應用可以為用戶提供個性化服務，實現(xiàn)用電的智能化管理和控制，提高用電的效率和安全性，滿足用戶的用電需求，達到節(jié)能和環(huán)保的目標。

4 電力系統(tǒng)自動化控制中智能技術(shù)的應用類型

4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種基于生物神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的信息處理模型，通過訓練和學習，可以對復雜的非線性關(guān)系進行建模和預測。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括單層感知器、多層感知器、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，不同的結(jié)構(gòu)適用于不同的應用場景。在電力系統(tǒng)的自動化控制中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以通過歷史負荷數(shù)據(jù)來訓練模型，預測未來負荷的變化趨勢，并根據(jù)預測結(jié)果來制定相應的電力調(diào)度方案，提高電力系統(tǒng)的效率和可靠性。同時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還可以通過訓練模型來識別和預測電力設(shè)備的故障，及時發(fā)現(xiàn)和診斷設(shè)備故障，減少故障對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，并優(yōu)化電力系統(tǒng)的控制策略，實現(xiàn)智能控制和調(diào)度，提高電力系統(tǒng)的效率和可靠性。在此基礎(chǔ)上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還可以通過對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行采集和分析，提高電力系統(tǒng)的資源利用效率，包括能源、人力和物力等資源，從而降低運營和維護成本，增強電力系統(tǒng)自動化的運行管理效益[4]，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)原理如圖1 所示。

圖1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)原理圖示

4.2 模糊控制技術(shù)的應用

模糊控制是一種基于模糊邏輯原理的控制方法，其主要思想是在不確定性和復雜性的環(huán)境下，通過建立模糊規(guī)則庫和模糊推理算法，對系統(tǒng)進行控制，如圖2 所示。在電力系統(tǒng)自動化控制中，模糊控制技術(shù)可以應用于輸電線路的安全控制。對于電力系統(tǒng)而言，輸電線路的安全控制是非常重要的，包括電流的過載保護、短路保護和接地保護等。模糊控制技術(shù)可以通過建立模糊規(guī)則庫和模糊推理算法，實現(xiàn)快速、精確的線路故障檢測和自適應保護，提高輸電線路的安全性和可靠性。而在發(fā)電機的調(diào)速控制方面，可以通過模糊控制技術(shù)進行智能化控制和調(diào)整，實現(xiàn)發(fā)電機的自適應調(diào)速和穩(wěn)定運行，提高發(fā)電效率和電網(wǎng)的穩(wěn)定性。另外，模糊控制技術(shù)可以根據(jù)電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和負荷需求，建立模糊規(guī)則庫和模糊推理算法，實現(xiàn)電力的智能供應和調(diào)度，提高電網(wǎng)的效率和可靠性。在設(shè)計智能控制系統(tǒng)時，模糊控制技術(shù)可以在電力系統(tǒng)自動化控制中，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的智能化設(shè)計和優(yōu)化，根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和控制目標，自適應地調(diào)整控制算法和參數(shù)，提高系統(tǒng)的控制精度和反應速度。

圖2 模糊控制理論

4.3 線性最優(yōu)控制系統(tǒng)的應用

線性最優(yōu)控制系統(tǒng)是一種基于最優(yōu)控制理論的控制系統(tǒng)，可以對線性動態(tài)系統(tǒng)進行控制和優(yōu)化，以達到最佳控制效果。在電力系統(tǒng)自動化控制中，線性最優(yōu)控制系統(tǒng)可以應用于發(fā)電機組的控制、輸電線路的控制、控制系統(tǒng)的設(shè)計與電力系統(tǒng)的規(guī)劃和優(yōu)化。其中，發(fā)電機組作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，線性最優(yōu)控制系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)電機組的動態(tài)特性和工作狀態(tài)，設(shè)計最優(yōu)的控制算法和參數(shù)，實現(xiàn)發(fā)電機組的性能優(yōu)化和效率提升。同時，線性最優(yōu)控制系統(tǒng)可以對輸電線路的動態(tài)特性進行建模和分析，設(shè)計最優(yōu)的控制策略和參數(shù)，實現(xiàn)輸電線路的優(yōu)化控制和穩(wěn)定運行。線性最優(yōu)控制系統(tǒng)可以應用于電力系統(tǒng)的規(guī)劃和優(yōu)化，根據(jù)電力系統(tǒng)的控制需求和目標，設(shè)計最優(yōu)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法，根據(jù)不同的規(guī)劃目標和優(yōu)化指標，設(shè)計最優(yōu)的控制策略和參數(shù)，確保電力系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定運行[5]。

4.4 專家控制系統(tǒng)的應用

專家控制系統(tǒng)是一種包括專家知識和推理機制的控制系統(tǒng)，通過建立專家知識庫和推理規(guī)則，實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)的自動化控制和決策。專家控制系統(tǒng)的原理為：基于人工智能中的知識表示和推理機制，將專家領(lǐng)域知識進行表示和存儲，如通過規(guī)則、樹形結(jié)構(gòu)和語義網(wǎng)絡(luò)等方式，將專家知識庫中的知識進行組織和管理，并根據(jù)推理結(jié)果和目標要求，設(shè)計出最優(yōu)的控制策略和算法，執(zhí)行對應的控制操作和指令。在電力系統(tǒng)自動化控制中，專家控制系統(tǒng)是一種智能化控制系統(tǒng)，可以根據(jù)電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和控制需求，利用專家知識庫和推理機制，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化控制、故障檢測和維護等功能。專家控制系統(tǒng)具有靈活性強、處理能力強、決策精準等優(yōu)點，可以提高電力系統(tǒng)的效率、可靠性和安全性，是電力自動化控制中的重要技術(shù)。在電力系統(tǒng)的故障診斷中，可以通過專家控制系統(tǒng)，建立故障診斷的知識庫和推理規(guī)則，實現(xiàn)多維度的線路狀態(tài)判斷和問題診斷，并針對相關(guān)故障問題進行快速準確的診斷和定位，提高電力系統(tǒng)的效率和可靠性。

4.5 綜合智能系統(tǒng)的應用

綜合智能系統(tǒng)是一種將多種智能技術(shù)、方法和模型進行整合和綜合應用的智能化系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)自動化控制中，綜合智能系統(tǒng)可以將各種智能化技術(shù)進行整合，充分發(fā)揮其各自的優(yōu)點，提高電力系統(tǒng)的控制效率和性能。在電力系統(tǒng)的自動化控制中，綜合智能系統(tǒng)主要包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制、遺傳算法、專家系統(tǒng)與人工智能等，能夠統(tǒng)籌相關(guān)智能技術(shù)，構(gòu)建完整的智能控制系統(tǒng)，由此來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的智能化控制。綜合智能系統(tǒng)的優(yōu)點是可以綜合各種智能化技術(shù)的優(yōu)勢，處理電力系統(tǒng)中的復雜問題和多維數(shù)據(jù)，提高電力系統(tǒng)的效率、可靠性和安全性。同時，綜合智能系統(tǒng)也具有缺點，如需要大量的數(shù)據(jù)和計算資源、對參數(shù)和模型的選擇很敏感等。因此，在電力系統(tǒng)自動化控制中，需要根據(jù)實際情況和需求進行選擇和調(diào)整，加強信息化基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備建設(shè)，合理應用智能電氣設(shè)備，為電氣系統(tǒng)的智能化發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)，保證電力系統(tǒng)自動化控制水平的全面提高。

5 電力系統(tǒng)自動化控制中智能技術(shù)的發(fā)展趨勢

在電力系統(tǒng)的運行控制管理中，對智能技術(shù)的應用逐漸受到廣泛關(guān)注。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化控制中的智能化水平會越來越高。未來，電力系統(tǒng)將會在設(shè)備、服務、預測和自適應性方面實現(xiàn)智能化應用，使電力系統(tǒng)更加高效、可靠和安全。同時，隨著電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量的不斷增加，大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)將會在電力系統(tǒng)自動化控制中得到廣泛應用，為電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測、故障診斷和負荷預測等方面提供了更加強大的支持。未來，電力系統(tǒng)智能化控制將涵蓋更廣泛的領(lǐng)域，包括更加高效的負荷管理、可再生能源的智能化調(diào)度、智能電力網(wǎng)的建設(shè)和運營等。智能化技術(shù)也將更加關(guān)注自主決策方面的發(fā)展，為電力系統(tǒng)的決策提供更加靈活和高效的支持，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動優(yōu)化和智能決策。除此之外，電力系統(tǒng)中智能技術(shù)的應用也將更加標準化和規(guī)范化，能夠更加高效地推進智能化技術(shù)的運用和推廣，提高電力系統(tǒng)自動化控制的智能化水平和可靠性。

6 結(jié)語

智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化控制中的應用，為電力系統(tǒng)帶來了巨大的變革和創(chuàng)新。隨著人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和自動化技術(shù)等的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)智能化水平不斷提高，電力系統(tǒng)的自動化控制和管理也更加高效、可靠和安全。因此，相關(guān)電力企業(yè)應當積極探索智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用，推進電力系統(tǒng)的智能化水平，推動電力系統(tǒng)行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。