智能技術在電力系統自動化中的應用研究

柯子桓、岳 思

1.廣東電網公司，廣東廣州 510600 2.中國電力工程顧問集團中南電力設計院，湖北武漢 430071

電力系統是一個巨維數的典型動態大系統，電力系統自動化的工作原理是將一些設備進行就地監控或者遠程監控電力系統中的安全運行，各個系統元件的安全運行以及整個系統的安全運行。其特點是時變性較強，非線性較強，同時具有不確切可知的參數。此外，還有許多沒有建模的動態系統包含在電力系統中。電力系統分布在全國各地，電力系統的元件的物理特性非常復雜，比如飽和性、磁滯和延遲等等。因此，實現對這樣的系統進行有效的控制具有較大的難度。從本質上來講，作為非線性和動態性的系統，電力系統包含許多非常復雜的工程計算和非線性的優化問題。同時，這些特征也使得人們對電力系統的要求越來越高。這就使得電力系統不斷的引進一些先進的控制手段如智能技術等。

1 模糊控制

模糊控制主要采用的是一種模糊的宏觀控制系統，它具有易操作性、非線性、隨機性、簡單化和不確定性等特點，這些特點使得相關的監理模型越來越簡單，并且其優越性也越來越明顯。模糊控制方法的優越性在任何地方都體現出來，包括家用電器中，他使得控制操作變得非常容易掌握并且十分的簡單。雖然有時候建立常規的數學模型十分困難，但是就現代而言，通過建立模型來實現控制是比較先進的方法。

在電力系統自動化控制中，模糊理論的應用價值非常大，非常實用。這是由于模糊理論能夠將人在決策和推理過程中的概念進行模擬。模糊理論在進行工作時主要是將已經生成的控制規則和相關的數據進行推導，對輸入的模糊量進行推導，從而計算出相應的輸出。輸出結果由以下幾部分組成：模糊判決、模糊推理和模糊化。這種智能技術在電力系統中的應用具體表現有：能夠智能的處理一些家用電器可能產生的噪聲以及由此帶來的問題，如日常我們使用的電風扇、電熱器等家用電器；具有較強的自學能力，并且能夠很好的進行糾錯；如果電力系統中改變了環境變量的設置和網絡拓撲圖或者出現了一些其他類型的問題，那么通過模糊理論的智能技術應用，就可以給出正確的解決方法并且做出及時的反應來進行應對；模糊智能技術能夠使知識的獲得和表達非常容易的完成實現，因為模糊智能技術能夠模擬專家的經驗并且利用與人的表達方式更加接近的形式進行語音變量的表達；另外，模糊智能技術最大的優點就是能夠有效的處理那些具有不精確性的問題和不確定性的問題，使其變得精確和確定。

2 神經網絡控制

神經網絡控制的發展與人工神經網絡的發展是分不開的，神經網絡控制在某些方面的應用已經初步取得了一定的成效，比如在學習方面和模型結構方面等。同時，神經網絡控制的傳播也已經被廣泛應用。當前，人們最關注的是神經網絡控制的非線性部分。同時，人們常用并且喜歡的還有其自主學習和處理能力，以及魯棒能力。在實踐中得到了一定程度的驗證，為數據傳輸提供了依據的網絡資源載體。神經網絡的結構構成是通過一定的方式將大量并不復雜的神經元連接在一起，具體問題具體分析。目前，許多不同的神經網絡結構及其訓練算法在電力系統中得到了有效的作用，使電力系統中的元件有效互動，加快運行的速度和效果，使其優勢得到充分發揮。主要的神經網絡理論研究有神經網絡的硬件實現問題研究和神經網絡學習算法研究等，利用BP 神經網絡進行電力系統短期負荷預測，在進行電力系統故障檢查診斷的過程中，利用了人工神經網絡和元件關聯分析等，取得了較好的效果。

3 專家系統控制

專家系統是一個程序系統，這個程序系統具有非常多的相關經驗，相當大的規則，以及專門的知識。專家系統的操作時由相關領域的專家根據相關的經驗和知識對該系統進行推理并作出判斷，同時，對決策過程進行專家式模擬，其目的是為了將各種復雜問題進行專家式的解決。進而使問題明顯化，減少了繁瑣的程序，使解決問題過程越來越規范、科學。專家系統控制的適用范圍目前來說比較廣泛，也受到了好評，但也是有不適用和欠缺之處，比如它的創造性差、自主學習能力差、深層適應差、淺層知識面差、分析能力差、組織能力差、驗證能力差以及應付能力差等等因素，這些技術弱點使專家控制系統還需要不斷加強技術完善。

4 線性最優控制

最優控制在現代控制化理論中，具有非常重要的作用。在現代控制問題中，線性最優控制能夠成分體現其應用價值。目前，現代化的控制理論當中，線性最優控制的應用非常多，因此其技術也最成熟。但是，當前在電力系統中，對于非線性系統的控制，其控制效果并沒有達到預期目的。這主要是由于線性最優控制的設計和制造主要是針對當前電力系統局部線性模型的。

5 綜合智能系統

綜合智能控制一方面包含了智能控制與現代控制方法的結合，如模糊變結構控制，自適應或自組織模糊控制等。另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉結合。電力系統是一個大系統，非常復雜。在電力系統中，綜合智能控制系統的應用還有很多功能沒有發揮出來。在智能系統中，人工神經網絡和模糊邏輯的服務功能角度不同。前者主要是在較低層次的計算中應用，而后者主要是較高層次的推理，是對非統計性的不確定性問題進行處理。這兩種技術正好起互補的作用，使彼此的優點得到最大效益化。

綜上所述，隨著社會的不斷發展，人們對電能需求力度的增加，我國電力系統也得到了逐步的發展和完善，電力數據總量也不斷得以增加，以及大幅度增長的復雜管理和電力市場競爭趨勢的不斷加劇。基于此，智能技術在電力系統的應用將會產生巨大的正能量效益的影響，在未來電力市場具有更為廣闊的發展空間。我們也期待在未來的時間里，能夠利用各自優勢而組成的綜合智能控制系統將會對電力系統起到更加重要的作用，使電力系統更為完備，電力效益也將得到不斷提升。

[1]李妍.淺論電力系統自動化中智能技術的應用[J].中國科技信息，2010(8).

[2]姚建國，賴業寧.智能電網的本質動因和技術需求[J].電力系統自動化，2010(2).

[3]劉進升.智能控制方法在電力系統自動化中的應用[J].科技創新導報，2008(54).

[4]顧光恒.淺談電力系統自動化中智能技術的應用.機電信息，2012(21).

[5]張鳳祥.中國電力工業與電力系統自動化[J].電力系統自動化，1993(1).