淺談電氣工程自動化中的人工智能

紀雨辰

摘要：本文主要從人工智能的概念和技術上的優(yōu)勢進行簡要分析，再具體探討人工智能在電氣工程自動化中的應用。

關鍵詞：人工智能;電氣工程自動化

一、人工智能的概念

伴隨著社會的發(fā)展，科學的進步，人類創(chuàng)造的機器可以自動化生產(chǎn)，也逐漸替代了人工勞動，我們將其稱之為智能機器。但人工智能則更追求機器的柔性生產(chǎn)，在計算機內(nèi)部輸入指令讓機器對一些任務自行判斷、自動進行工作，是通過采用計算機技術來研究、開發(fā)、模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學科，是通過建立智能信息處理理論，設計出具有近似于人類智能行為的計算機系統(tǒng)。【1】

二、人工智能技術的優(yōu)勢

由于人工智能技術可以模擬人類的思維和行為，然后進行判斷，根據(jù)判斷結果，做出相應的操作，所以，人工智能技術的越來越明顯。它不僅可以解放生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率、擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，還可以有效地減少資源消耗，因此也越來越受到重視。

（一）在處理數(shù)據(jù)方面更智能

由于電氣工程自動化相關的數(shù)據(jù)種類繁雜、數(shù)量眾多，往往不好被控制與分析，但如果應用人工智能技術恰好可解決這一問題。人工智能技術有著較強的控制一致性，能夠更高效快速的處理海量不同種類的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理方面更具有針對性，處理起來也更得心應手，由于人工智能技術的應用，電氣自動化的水平得到了進一步的提升。

（二）在系統(tǒng)運行方面更可靠

人工智能技術在電氣工程自動化中的應用，研究了數(shù)據(jù)自動分析與理解、數(shù)據(jù)與知識相融合、數(shù)據(jù)驅(qū)動的電網(wǎng)安全穩(wěn)定與能源平衡、電網(wǎng)資源的綜合利用與優(yōu)化、用戶用能與電網(wǎng)的智能互動，實現(xiàn)了系統(tǒng)快速響應、快速調(diào)節(jié)的功能，促使系統(tǒng)運行性能得到顯著的提升。

（三）在效率方面更高效

傳統(tǒng)的運行控制是基于建立一種控制模型實現(xiàn)的，但是電氣工程自動化運行和控制受很多方面的影響，無法通過建議單一精確模型來實現(xiàn)，而多因素的復雜模型又不易建立，這時就需要引入人工智能技術。人工智能技術不需要建立精確的模型，就能較好地擬合各影響因素之間的非線性關系，使得電氣自動化效率更高。

三、在電氣工程自動化中人工智能的應用

（一）在電力供應與需求領域中人工智能的應用

人工智能在電力供應與需求領域的應用主要有負荷預測和負荷辨識兩個方面，主要是通過人工智能技術的應用，對電網(wǎng)負荷進行預測。【2】

電力供應與需求領域是人工智能應用很多的領域，像是電網(wǎng)負荷受價格、政策、天氣等多種影響因素的影響，無法建立一個準備的數(shù)學模型，使得負荷預測變得很困難。而人工智能方法在分析過程中無須建立對象的精確模型，能較好地擬合負荷與其影響因素之間的非線性關系，因此被用于電網(wǎng)負荷預測。其主要是應用長短時記憶神經(jīng)網(wǎng)絡提取配變本體信息、有功功率、溫濕度預報、工作日、節(jié)假日、二十四節(jié)氣等特征數(shù)據(jù)訓練預測模型，實現(xiàn)電網(wǎng)負荷預測與電網(wǎng)設備過載預警。通過與傳統(tǒng)學習進行對比，使得預測結果更加精確。

在電力供應與需求領域中另外一個應用是非侵入式負荷辨識技術，這也是近年來電力中很火的一個方向，被認為是電力數(shù)據(jù)變現(xiàn)的一個主要手段。其關鍵點就是可以不在用戶內(nèi)部加裝感知設備，而是通過用戶入口處的電表數(shù)據(jù)分析用戶內(nèi)部的電器種類，啟停信息等，進而為綜合能源，上下游產(chǎn)業(yè)提供信息參考和服務。

（二）在電力系統(tǒng)安全與控制領域中人工智能的應用

傳統(tǒng)的電氣控制工作更多的依賴人為操作，如果操作復雜、人員精神狀態(tài)不佳、人員技術水平又有限，就面臨著很大的操作風險。倘若操作失誤，不僅會影響設備的壽命，還有可能給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來嚴重的威脅，因此，人工智能在電力系統(tǒng)安全與控制領域中起著極其重要的作用。人工智能技術的引入不僅可以提高操作的準確度，還能減少設備誤操作，從而提高電力系統(tǒng)的運行效率。人工智能在電力系統(tǒng)安全與控制領域的應用主要有系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和調(diào)度智能化兩個方面，不僅可以通過收集數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定性分析，減少系統(tǒng)的干擾性，還可以通過計算進行電網(wǎng)電壓-潮流優(yōu)化控制，最終實現(xiàn)調(diào)度智能化。

電力系統(tǒng)安全與控制領域一直以來被認為是電力系統(tǒng)中最核心最專業(yè)的領域，近年來人工智能也逐漸被應用到電力系統(tǒng)安全與控制領域上。小干擾穩(wěn)定分析是電力系統(tǒng)安全分析中的一個重要內(nèi)容，人工智能也有所涉及，主要是利用仿真數(shù)據(jù)為樣本，求取不同應用狀態(tài)下的特征值，并分解出不同的系統(tǒng)振蕩模式，將各個節(jié)點量測的功率數(shù)據(jù)組成二維矩陣，進而預測出系統(tǒng)的關鍵特征值，進一步判斷系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性。

人工智能在電力系統(tǒng)中最高的應用目標是實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度智能化和無人化，但是作為世界上最為復雜和龐大的工業(yè)系統(tǒng)的電力系統(tǒng)，其有著非常巨大參數(shù)空間和角色空間，想被完全駕馭，未來人工智能仍然有很長的一段路要走。在調(diào)度智能化方面，像基于人工智能技術的電網(wǎng)腦系統(tǒng)，主要是利用深度強化學習解決電網(wǎng)電壓-潮流優(yōu)化控制問題。通過在不同的工況下調(diào)整發(fā)電機端電壓設定值以及電容電抗器的投切值，通過計算評估不同的調(diào)整動作對電網(wǎng)電壓和潮流的影響并進行反饋，最終可以自動形成電網(wǎng)電壓和潮流的優(yōu)化控制方案。

（三）在運維與故障診斷領域中人工智能的應用

由于電氣設備的故障發(fā)生往往具有突發(fā)性和不確定性，傳統(tǒng)的電氣設備診斷工作往往診斷慢、耗時久，影響了電力系統(tǒng)的送電進度，而人工智能技術恰好可以很好解決這個問題，它可快速進行故障查找，更有利于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。人工智能在運維與故障診斷領域的應用主要有無人機巡檢和故障診斷兩個方面，重在巡視和發(fā)現(xiàn)故障。

無人機巡檢就是通過提取無人機巡檢拍攝的照片，再直接利用成熟的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡進行特征的提取和圖像識別。可以識別出圖像中包含的不同部件，以及部件破損的程度等，進而對運維人員進行一個預警。

運維與故障診斷領域的另一個應用方向是系統(tǒng)級故障診斷。比如不同故障區(qū)段、不同地點、不同故障阻抗等所產(chǎn)生的故障電壓及電流波形相差較大，可從中充分挖掘信息。利用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行故障診斷定位。

四、總結

綜上所述，人工智能的存在不僅可以使電氣工程效率更高、成本更低，還能更好地幫助電氣工程自動化的發(fā)展。隨著社會的進步發(fā)展，電氣工程自動化程度愈高，人工智能的發(fā)展空間就愈大。

參考文獻：

[1]陳薇.人工智能在電氣工程自動化中的應用分析[J].無線互聯(lián)科技，2014，01（09）：229.

[2]任博.人工智能技術在電氣自動化控制中的應用思路分析[J].科技視界，2015（09）：108-109.