智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

梁雪青，杜舒明，劉 超，趙小凡

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局 廣東 廣州 510000）

1 引言

對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制能從本質(zhì)上加快系統(tǒng)運(yùn)行效率，這是電力企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中獲得發(fā)展的重要舉措。對(duì)自動(dòng)化控制而言，智能技術(shù)是不可缺少的，對(duì)自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)進(jìn)程有很大的推動(dòng)作用。因此有必要加強(qiáng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化中智能技術(shù)應(yīng)用方面的分析與研究。

2 智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的引用方案及措施

智能控制是在控制理論不斷發(fā)展進(jìn)程中提出的新型控制技術(shù)，致力于解決采用傳統(tǒng)控制方法難以解決的問(wèn)題，在對(duì)適用性有很高要求和具有較強(qiáng)非線性與不確定性的系統(tǒng)中尤為適用。電力系統(tǒng)就是這樣的系統(tǒng)，不僅包含很多動(dòng)態(tài)部分，而且分布地域往往十分廣泛，所以對(duì)其開(kāi)展控制，尤其是智能控制是有很大難度的[1]。另外，伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與科技快速發(fā)展，以往的電網(wǎng)調(diào)度及控制方式已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的實(shí)際要求，不僅缺少技術(shù)，而且在設(shè)備上也表現(xiàn)出不足，導(dǎo)致系統(tǒng)控制容易產(chǎn)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行效率造成很大的影響。為了能有效解決上述實(shí)際問(wèn)題，在電力系統(tǒng)中引入智能技術(shù)是十分重要且必要的，需要引起相關(guān)人員的高度重視。

在電力控制領(lǐng)域引入智能技術(shù)前，相關(guān)人員需要做好方案規(guī)劃與編制，在現(xiàn)有控制理論和方式基礎(chǔ)上，排查并處理原系統(tǒng)存在的問(wèn)題與缺陷，然后據(jù)此引入智能技術(shù)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，提供必需的功能。與此同時(shí)，相關(guān)人員還需要以確定引入的智能技術(shù)具有的功能為依據(jù)明確應(yīng)用措施并編寫(xiě)任務(wù)書(shū)，按照任務(wù)書(shū)提到的要求，繪制相應(yīng)的應(yīng)用圖紙，接著編制詳細(xì)的應(yīng)用方案，以此為智能技術(shù)更好地引入奠定良好基礎(chǔ)，提供應(yīng)有的保障。在獲得應(yīng)用方案以后，需要按照方案部署技術(shù)應(yīng)用，并根據(jù)圖紙為現(xiàn)有的控制系統(tǒng)做相應(yīng)的改造。此時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員必須擔(dān)起責(zé)任，對(duì)技術(shù)應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的所有問(wèn)題進(jìn)行分析，并采取有效措施加以解決，不可擅自對(duì)圖紙進(jìn)行修改，確保智能技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮出理想的作用及效果。

3 智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的詳細(xì)應(yīng)用

3.1 專(zhuān)家系統(tǒng)

專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)而言有著廣泛的作用，除了能對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)施狀態(tài)識(shí)別，同時(shí)針對(duì)不同狀態(tài)采取針對(duì)性處理措施，還能在系統(tǒng)規(guī)劃與調(diào)度人員培訓(xùn)等方面發(fā)揮作用，預(yù)報(bào)所有類(lèi)型的短期負(fù)荷，分析動(dòng)態(tài)和靜態(tài)下的系統(tǒng)安全；此外，在專(zhuān)家系統(tǒng)的加持下，還能實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)隔離，將故障可能造成的影響減至最低[2]。盡管該智能技術(shù)存在很多作用，但依然存在一定局限性，如不具備創(chuàng)造性，掌握的知識(shí)還停留在相對(duì)較淺的等級(jí)，無(wú)法理解當(dāng)前深層技術(shù)，不能進(jìn)行學(xué)習(xí)，對(duì)電力系統(tǒng)中存在的新問(wèn)題缺乏解決的能力，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的復(fù)雜度較高的問(wèn)題無(wú)法進(jìn)行分析與組織?；诖?，將這項(xiàng)技術(shù)引入電力系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意該技術(shù)和其他技術(shù)或工具之間的結(jié)合，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)的有效完善。

3.2 模糊控制

自動(dòng)控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要以構(gòu)建數(shù)學(xué)模型為前提，然而建模過(guò)程比較復(fù)雜，尤其是電力系統(tǒng)這種數(shù)據(jù)量十分龐雜的系統(tǒng)，利用如此龐雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)模型構(gòu)建有很大的難度。針對(duì)這種情況，采用模糊控制對(duì)邏輯推理與語(yǔ)言變量等實(shí)施模糊處理，能有效簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制，降低復(fù)雜性，保證操作便利性，適用于非線性與時(shí)變性均較強(qiáng)的系統(tǒng)。模糊控制在實(shí)際生活中也有廣泛的應(yīng)用，比如微波爐采用的就是模糊控制理論。大多數(shù)微波爐都借助恒溫器進(jìn)行溫度控制，為使用者提供不同的溫度檔位，如低溫檔、中溫檔和高溫檔等。如果微波爐內(nèi)食物溫度在100 ℃以下，則微波爐將自動(dòng)加熱，在溫度達(dá)到100 ℃以上后加熱自動(dòng)停止。其中涉及靈敏度問(wèn)題，若恒溫器靈敏度范圍是-7～7 ℃，則在93～107 ℃的溫度范圍內(nèi)，微波爐恒溫器將沒(méi)有反應(yīng)，導(dǎo)致微波爐的應(yīng)用產(chǎn)生下列問(wèn)題：冷態(tài)啟動(dòng)后，被加熱物體溫度將達(dá)到恒溫值以上；在恒溫功能模式下，溫度出現(xiàn)明顯的上下擺動(dòng)。而引入模糊控制則能從根本上解決以上問(wèn)題，通過(guò)對(duì)溫度與其變化這兩個(gè)變量的輸入，使控制系統(tǒng)以需要滿足的條件為依據(jù)輸出變量，采用“如果，那么”的基本模式，比如如果溫度達(dá)到100 ℃，那么微波爐的恒溫器將無(wú)需啟動(dòng)[3]。如此一來(lái)可以使恒溫器控制達(dá)到簡(jiǎn)化，并起到明顯的節(jié)能作用。對(duì)于模糊控制，是一項(xiàng)強(qiáng)健性及適用性都很強(qiáng)的技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)也有很高的容錯(cuò)性，可以有效減少錯(cuò)動(dòng)與誤動(dòng)，是一種比較理想和可行的控制技術(shù)，逐漸在電力系統(tǒng)當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用。然而，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用還存在穩(wěn)定性相對(duì)較差的問(wèn)題，在今后的工作中還需要相關(guān)人員對(duì)此引起重視。

3.3 人工智能

在電力系統(tǒng)中，人工智能主要用于故障診斷方面。在過(guò)去，故障診斷大多采用人工通過(guò)分析預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)，以收集到的各類(lèi)故障信息為依據(jù)，確定故障位置和產(chǎn)生原因，同時(shí)對(duì)故障可能造成的影響進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。這種方式不僅效率較低，而且還會(huì)影響到系統(tǒng)運(yùn)行。采用人工智能技術(shù)就能從根本上解決這一問(wèn)題，目前可以在電力系統(tǒng)中引入的人工智能技術(shù)有很多，其中，ES系統(tǒng)是應(yīng)用與發(fā)展都比較成熟的一種，除了包含與電力系統(tǒng)相關(guān)的所有理論知識(shí)，還融入了相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)知識(shí)表達(dá)及獲取方式的適當(dāng)改進(jìn)，確保系統(tǒng)控制中設(shè)備故障診斷工作效率得以有效提升[4]。除這項(xiàng)技術(shù)外，近幾年ANN技術(shù)也得到了廣泛關(guān)注，該技術(shù)主要特點(diǎn)在于可以對(duì)專(zhuān)家實(shí)例開(kāi)展自學(xué)習(xí)與自組織，不再需要專(zhuān)門(mén)的知識(shí)形成及獲取，同時(shí)能以學(xué)習(xí)結(jié)果為依據(jù)建立故障診斷等方面的樣本，在實(shí)際的故障診斷過(guò)程中以樣本集為依據(jù)確定故障類(lèi)型與產(chǎn)生位置，極大地方便了實(shí)際診斷工作。

3.4 最優(yōu)控制

這是最優(yōu)理論應(yīng)用于系統(tǒng)控制的主要體現(xiàn)，其作用原理為在一定條件之下，確定與系統(tǒng)最適合的控制方式及策略，確保性能指標(biāo)達(dá)到預(yù)期水平。這項(xiàng)技術(shù)在電力系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用可謂由來(lái)已久，相關(guān)研究成果證明，通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能增強(qiáng)電網(wǎng)自身遠(yuǎn)距離輸電能力，同時(shí)還能提高電能品質(zhì)[5]。然而，考慮到這項(xiàng)技術(shù)僅可以對(duì)系統(tǒng)中部分線性模型確定最優(yōu)策略，所以控制作用存在一定局限性，不能在非線性系統(tǒng)中應(yīng)用，即便可以應(yīng)用，所得到的控制效果也十分有限。目前，這項(xiàng)技術(shù)大多應(yīng)用在線性模型當(dāng)中。

3.5 監(jiān)控技術(shù)

在當(dāng)前的電力系統(tǒng)當(dāng)中，監(jiān)控已經(jīng)成為重要組成部分，在監(jiān)控作用下，能使控制中心的工作人員了解系統(tǒng)不同部分實(shí)際運(yùn)行狀況。如今，伴隨電力行業(yè)不斷發(fā)展，智能監(jiān)控同樣得到了較快發(fā)展，并得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)智能監(jiān)控的合理應(yīng)用，可以為用戶提供一個(gè)數(shù)字化的顯示與控制界面，能十分方便地對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況做地形圖或數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而為工作人員的正確決策提供可靠參考依據(jù)。此外，當(dāng)前的智能控制還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控、動(dòng)態(tài)報(bào)警與閉鎖，使電力系統(tǒng)的控制效率得以顯著提升，減少人力投入，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行安全性與可靠性，提高整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，從而更好地滿足時(shí)代進(jìn)一步發(fā)展提出的要求。電力系統(tǒng)監(jiān)控的智能化表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：在對(duì)電力系統(tǒng)的高低壓進(jìn)線與電源切換開(kāi)展分析時(shí)，能優(yōu)先使用具有分布分層式特點(diǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)能對(duì)不同分層溫度等產(chǎn)生的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控[6]。另外，采用智能監(jiān)控系統(tǒng)還可以對(duì)各種遙信量信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并隨時(shí)將這些信號(hào)反饋至電力系統(tǒng)的監(jiān)控中心[7]。

3.6 綜合智能系統(tǒng)

對(duì)于綜合智能系統(tǒng)，實(shí)際上就是將不同的智能技術(shù)結(jié)合到一起，一同引入電力系統(tǒng)當(dāng)中，為自動(dòng)化控制等提供更多的功能。它將不同智能技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)集于一身，能使不同智能技術(shù)達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)[8]。在這一系統(tǒng)中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制可以對(duì)非結(jié)構(gòu)性信息進(jìn)行處理，模糊技術(shù)則能對(duì)結(jié)構(gòu)性信息進(jìn)行處理，這樣一來(lái)，可以有效增大系統(tǒng)實(shí)際適用范圍，加快信息處理的工作效率，適用于十分龐雜的電力系統(tǒng)，在提高系統(tǒng)綜合控制水平與自動(dòng)化程度等方面都有重要作用和價(jià)值。就目前來(lái)看，很多電力行業(yè)的工作人員都在致力于研究綜合智能系統(tǒng)，目前它已經(jīng)成為電力系統(tǒng)中智能技術(shù)應(yīng)用大勢(shì)所趨。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)智能技術(shù)的合理應(yīng)用可以從根本上提高整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行及控制的自動(dòng)化程度，這已經(jīng)得到了大量實(shí)踐的驗(yàn)證。此外，在相關(guān)技術(shù)人員不斷加大智能技術(shù)分析和研究深度的進(jìn)程中，不同智能技術(shù)間保持的關(guān)聯(lián)將越發(fā)緊密，形成將不同智能技術(shù)優(yōu)點(diǎn)集為一體的綜合智能系統(tǒng)，它在電力系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用能使系統(tǒng)整體自動(dòng)化程度得到質(zhì)的提高。因此，對(duì)相關(guān)技術(shù)人員而言，應(yīng)逐步加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究與實(shí)踐，促進(jìn)智能技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能控制，使電力系統(tǒng)適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人們生活質(zhì)量快速提高的需要。