智能技術在電力系統自動化中的應用研究

陳賢哲

（國網物資有限公司，北京 100120）

1 智能技術及電力系統自動化現狀概述

電力系統與人們的生活、社會生產、經濟發展等密切相關，保障電力系統安全、穩定運行是現代社會進步發展的基本前提。該系統是一個地域分布遼闊，由發電廠、變電站、輸配電網絡和用戶組成的統一調度和運行的復雜系統[1]。它的自動化功能能夠在電能生產、傳輸和管理過程中實現自動控制、自動調度和自動化管理。智能技術是信息技術、計算機技術等科學技術高度發展的產物，在經濟發展、社會進步等領域都發揮出了重要的作用。隨著電力技術在生產、生活領域應用的不斷延伸，電力系統的控制效果不僅會對電力系統正常運行造成直接的影響，而且還會影響到社會生產和人們的生命安全，因此提升整個電力系統的智能化控制水平成為了電力系統應用管理的關鍵所在[2]。在電力系統的自動化控制系統中，智能技術主要由綜合智能控制、神經網絡控制、專家系統控制、模糊控制以及線性最優控制等技術組成。現代智能技術在電力系統自動化控制管理中的應用，一方面顯著提升了電力系統自動化控制的質量和水平，另一方面保障了整個電力系統的安全、穩定運行[3]。智能技術在電力系統自動化中的應用架構圖如圖1所示。

從圖1可以看出，與傳統的管理技術相比，智能技術的技術水平更高，將其應用在管理實踐中，能夠顯著提升管理的即時性、針對性和實效性，從而為全面提升企事業單位的管理質量、管理水平提供有利的保障。然而，相關統計結果顯示，雖然智能技術在現代電力系統中逐漸得到了推廣應用，但是仍然存在著控制管理手段單一、應用不合理、智能技術應用不夠深入等問題，長此以往，必然會影響到智能技術在現代電力系統自動化中的應用效果。

2 智能技術在電力系統自動化中應用的具體策略

2.1 神經網絡控制技術在電力系統自動化控制中的應用

神經網絡控制技術在電力系統自動化控制中的應用核心是以控制理論、人腦神經理論形成的新型智能化技術，該技術是一種非線性技術，主要由相對比較復雜的新型智能技術代替了傳統的人工控制，其信息即時處理能力、自組織學習能力以及管理控制能力都比較強。神經網絡系統具有一定的計算能力，但只能進行低層次的計算，無法進行復雜算法的核算。因此，在具體的應用實踐中，神經網絡控制技術大多是和其他智能化控制技術組合使用，從而實現從數據信息的獲知到信息的處理和指令的發出等整個過程的“一條龍”式的實時控制[4]。例如：通過對電力系統中的數據進行自動分析，能夠得出整個系統中電力設備的損耗值以及電能總的損耗情況等，這對于實現整個電力系統自動化控制的目標具有積極作用。神經網絡智能設備在電力系統中的應用示意圖如圖2所示。由圖2可以看出，雖然神經網絡控制技術會因受集結點等因素的限制而導致其只能進行較低層次的計算，但由于該技術是由數量巨大的神經元按照一定數列排序方式組合而成，其強魯棒性、非線性以及自我發展學習性等性能比較突出，在局域網范圍內的應用比較廣泛，而且效果也比較理想。

2.2 模糊控制技術在電力系統自動化控制中的應用

模糊控制技術的原理比較簡單，而且也比較容易掌握運用，尤其是在控制智能化電器使用方面的優勢更為明顯。該技術通過模擬對電力工程系統的模糊推理來分析系統中存儲的數據，亦或者是在相關的控制程序、制度下輸入模糊量來進行分析，從而實現對系統的有效、精準控制。在自動化生產條件小的情況下，如果目標比較明確就可以利用模糊控制技術來有效控制電力系統的工作效率，尤其是對于一些中小型的電力自動化控制系統而言，使用模糊控制技術不僅精準度高，而且效率及控制成本也相對比較理想[5]。例如：如果某個電力模塊（如用電器等）出現突發故障，模糊控制技術就會通過“模糊判斷”啟動應急系統，從而達到避免發生安全事故的目的。另外，將模糊控制技術應用到電力系統中，能夠降低控制難度，提高電力系統的監控力度，而且對電力系統的監督和管理也更加簡明、清晰，因此模糊控制技術在電力系統中的優越性比較強。模糊控制在自動化運行中的應用價值比較高，它可以根據相關的規則來推導系統數據，經過計算后就能得出最終結果。實踐表明：利用智能技術來解決現實社會生活中的問題，不僅能夠給人們提供更好的工作條件、方便人們的生活和生產，而且能夠顯著提升電力系統的安全控制水平，降低危險事故發生的概率。

2.3 專家系統控制技術在電力系統自動化控制中的應用

目前，專家智能控制系統已經在電力系統自動化控制中得到了廣泛的推廣應用。作為一種相對比較成熟的自動化控制系統，專家智能控制系統在整個電網系統自動化控制中使用的頻率很高，甚至在某些區域已經達到了高度普及的程度。智能專家系統能夠在解析隔離故障點、調度系統及判斷系統方面起到重要作用，當電力設備出現超載現象時，該系統會立即對這一現象做出反應，并對該設備的安全性能進行分析，同時布置人機的下一步工作。例如：若電網調度系統出現故障，智能專家系統就會立即上報故障排查結果，并初步判斷該故障可能引發的安全事故，以提醒相關人員啟動人機操作，從而達到有效控制電力系統潛在風險的目的。專家控制系統在電力系統智能化控制中的應用，需要系統開發者權衡控制系統與效益之間的平衡問題，既要避免專家控制系統理論知識理解能力有限而導致控制精確度不高的情況，又要避免因為過分追求“精度”而導致效益成本大幅增加的情況。該技術通過利用其知識庫對電力系統進行剖析，能夠做出促進系統平穩運行的決策，使所發現的問題更加簡明、清晰，從而快速清除影響電力系統運行的障礙。

2.4 線性最優控制技術在電力系統自動化控制中的應用

智能技術在電力系統自動化控制中應用的目的是要提升電力系統的自動化控制水平。相對于其他智能技術而言，線性最優控制技術是一種現代化的先進控制技術，將其應用到電力系統中，能夠確保電力系統控制技術的先進性，真正做到與時俱進。作為一種先進的控制技術，線性最優控制在實踐中應用較多。目前，我國也在大規模應用線性最優控制技術，并在電子系統中取得了比較理想的應用效果。另外，在電力系統中應用最優勵磁控制，能夠比較理想地實現長距離的電能輸送。目前，我國電力系統大范圍地應用了最優勵磁控制，且該技術已經成為電力系統中的主流控制技術，并在實踐中取得了良好的效果。在實際應用過程中，線性最優控制應該以現代化的電力網絡系統為基礎，不宜盲目地將其“植入”到原有電力網絡系統，否則可能會影響到線性最優控制技術的應用效果，甚至會使系統出現控制偏差。

2.5 綜合智能控制系統在電力系統智能化控制中的應用

綜合智能控制系統并不是一種單獨存在的新型控制系統，而是多種智能控制技術的綜合應用。整個電力系統十分復雜，而且數據信息量巨大，必須要充分利用大數據才能夠實現對整個電力系統的有效管控。前文所述的集中技術各有所長，在電力系統中的應用也比較普遍，但對于綜合性的控制模塊以及特殊的行業控制需求而言，必須要特別重視綜合控制系統在電力系統智能化控制方面的應用。例如：專家控制系統與神經網絡控制系統的組合運用既可以提升模糊控制系統控制的層次，也可以規避專家控制系統成本較高的不足，使專家控制系統的決策更為有效，而專家控制系統與模糊控制技術的組合運用，能夠使智能化控制水平顯著提升。如何組合運用綜合智能控制系統，關鍵是需要參考系統的復雜情況，然后根據控制目標來靈活選擇和組合，最終實現對電力系統的智能化、精準化管控。

3 結語

在大數據時代背景下，電力系統自動化控制的水平和質量不僅會影響整個電力系統的正常運行，而且會影響人們的正常生產、生活。在實現電力系統自動化的過程中，應在現有電力自動化控制系統的基礎上來提高整個電力系統運行的質量與效率，以確保整個系統安全、穩定運行，從而為促進電力企業健康、快速發展提供可靠保障。