基于智能技術(shù)下的電力系統(tǒng)自動(dòng)化

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1引言

自動(dòng)化系統(tǒng)涉及的內(nèi)容很多，應(yīng)用了多種具備自動(dòng)控制、監(jiān)測、決策的功能裝置，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)各元件進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)節(jié)，以保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。智能技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為核心，融合傳感器等各類設(shè)備對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行智能化管理。智能技術(shù)是電力系統(tǒng)的核心部分，既可以規(guī)范自身的自動(dòng)化控制技術(shù)，又能夠讓整個(gè)電力系統(tǒng)高效、規(guī)范化運(yùn)行。智能技術(shù)包含模糊控制、專家系統(tǒng)控制等。實(shí)際上，該項(xiàng)技術(shù)也就是利用傳感器來感知外界環(huán)境，獲取信息、傳輸信息?，F(xiàn)如今，智能技術(shù)已逐步融入電力系統(tǒng)運(yùn)行中，可以為電力企業(yè)及廣大用戶提供準(zhǔn)確的電力信息，并能對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測分析，為電力人員控制用電提供參考依據(jù)。此外，在電力系統(tǒng)中融入智能化技術(shù)可以讓電力資源科學(xué)合理分配，提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率[1]。

2電力系統(tǒng)自動(dòng)化的應(yīng)用

2.1電力系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸配電、用電等多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的電能生產(chǎn)、分配、消費(fèi)系統(tǒng)，而電力系統(tǒng)的自動(dòng)化[2]是為了提升電能品質(zhì)，按照電能生產(chǎn)、分配的過程來看，電力系統(tǒng)自動(dòng)化包含電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、電力系統(tǒng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)自動(dòng)化、電力工業(yè)管理系統(tǒng)自動(dòng)化、故障定位與自動(dòng)恢復(fù)送電等。隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的自動(dòng)化能夠通過集中管控的方式實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各設(shè)備的自動(dòng)操作。同時(shí)，還能利用現(xiàn)代技術(shù)手段進(jìn)行遠(yuǎn)程電力調(diào)度、控制，以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定性。

2.2電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的智能技術(shù)

（1）專家系統(tǒng)控制技術(shù)。實(shí)際上，專家系統(tǒng)控制技術(shù)就是將電力行業(yè)專家的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)都傳輸?shù)街悄苡?jì)算機(jī)中，如果電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中遇到問題，專家系統(tǒng)就能夠利用智能計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)行業(yè)專家進(jìn)行模擬，分析和解決問題。從目前的情況看，在電力系統(tǒng)中專家系統(tǒng)是應(yīng)用較多的一種智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)Ρ容^有規(guī)律的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，對(duì)所獲取到的相關(guān)電力數(shù)據(jù)信息加以處理。如對(duì)電力系統(tǒng)故障進(jìn)行監(jiān)測、預(yù)警、分析、隔離，識(shí)別系統(tǒng)荷載，電力系統(tǒng)自動(dòng)化管控等。在電力系統(tǒng)控制中綜合性專家控制系統(tǒng)具有突出優(yōu)勢，可以對(duì)系統(tǒng)各部件進(jìn)行科學(xué)監(jiān)測，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，這也是專家控制技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的重要因素之一。而從專家系統(tǒng)控制技術(shù)的實(shí)用性來看，還存在一些不足。雖然該系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)加以有效控制，但是創(chuàng)造性不強(qiáng)，知識(shí)庫的構(gòu)建并不完善，工作范圍十分有限，若是產(chǎn)生了跨學(xué)科問題，利用專家系統(tǒng)控制技術(shù)無法解決問題。因而，還有待優(yōu)化改進(jìn)[3]。（2）模糊邏輯控制技術(shù)。該項(xiàng)控制技術(shù)是用模糊法，構(gòu)建模型的方式對(duì)電力系統(tǒng)加以調(diào)控，操作簡單方便，靈活性比較強(qiáng)。與專家系統(tǒng)控制相比，能夠直接控制復(fù)雜線路，讓系統(tǒng)直接對(duì)人的判斷決策進(jìn)行模擬，將獲取到的有用信息傳輸給電力人員，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和效率。該項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)σ呀?jīng)出現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)加以有效分析，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，模糊控制技術(shù)得到了有效應(yīng)用。另外，當(dāng)電氣設(shè)備因某方面原因，出現(xiàn)運(yùn)行故障，使得設(shè)備狀態(tài)難以精準(zhǔn)確定下來時(shí)，就可以應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，將連續(xù)狀態(tài)離散化，分成若干種模糊狀態(tài)，各狀態(tài)下的設(shè)備有其模糊性，如“較容易停運(yùn)”“不容易停運(yùn)”等類似的模糊值。該項(xiàng)技術(shù)能夠計(jì)算同類設(shè)備停運(yùn)的概率，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，提前進(jìn)行預(yù)防，以免電力系統(tǒng)故障擴(kuò)大化。該項(xiàng)技術(shù)同傳統(tǒng)的控制技術(shù)相比，雖然提高了電力系統(tǒng)應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的能力，但也有其不足之處。如控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不強(qiáng)，超調(diào)問題較為明顯等。當(dāng)電力系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)問題，模糊邏輯控制技術(shù)會(huì)在第一時(shí)間全面分析、評(píng)估問題，這也加大了系統(tǒng)系統(tǒng)負(fù)荷。為了提升該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)用性，可以將其與其他技術(shù)融合起來應(yīng)用，進(jìn)一步提升處理常規(guī)問題的質(zhì)量和效率[4]。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)主要是對(duì)動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特點(diǎn)進(jìn)行模仿的一種分布式信息處理數(shù)學(xué)模型。它是由若干個(gè)神經(jīng)元按照一定順序來連接，并依據(jù)一定的算法對(duì)系統(tǒng)權(quán)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性映射的要求。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的特殊性，在電力系統(tǒng)中一般用于對(duì)各類圖像信息的控制和處理。如在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷方面就可以應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，電力設(shè)備處在正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)出的電磁信號(hào)非常平穩(wěn)，若是狀態(tài)異常就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。這時(shí)，使用該項(xiàng)技術(shù)就可以對(duì)異常信號(hào)進(jìn)行多分辨分析，將信號(hào)分解到各尺度上，各尺度會(huì)將原型號(hào)各頻率的組成反映出來，顯示故障信號(hào)，以此對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、診斷故障。受到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的限制，現(xiàn)在還無法承載大規(guī)模復(fù)雜的電力系統(tǒng)管理，且在算法上也還有一些不完善的地方，因而在電力系統(tǒng)應(yīng)用中還存在一些局限性，需要相關(guān)技術(shù)人員不斷地去探索和研究，開發(fā)出能夠適應(yīng)電力系統(tǒng)的硬軟件設(shè)備[5-7]。（4）綜合智能系統(tǒng)的應(yīng)用。綜合智能系統(tǒng)融合了智能控制技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)，用來解決電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問題?；陔娏ο到y(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征，單一使用某項(xiàng)智能技術(shù)難以達(dá)到實(shí)際工作要求，而采用多項(xiàng)技術(shù)融合的方式，可以優(yōu)勢互補(bǔ)，發(fā)揮最佳效果。因此，在具體實(shí)踐中可以將模糊控制技術(shù)、專家系統(tǒng)控制技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)融合起來，借助專家經(jīng)驗(yàn)為更好地進(jìn)行模糊控制提供有效的參考信息；也可以使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專家系統(tǒng)控制技術(shù)融合起來，借助專家知識(shí)庫為神經(jīng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立提供參考依據(jù)[8]。如某環(huán)保有限公司三期工程，使用綜合保護(hù)裝置、智能電力儀表、綜合測控裝置等，對(duì)配電現(xiàn)場各類電參數(shù)、狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行采集。系統(tǒng)使用現(xiàn)場就地組網(wǎng)手段，組網(wǎng)后由現(xiàn)場總線通信進(jìn)行信息的傳輸，借助Acrel-2000型智能電力監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)變電站各回路用電情況進(jìn)行全面監(jiān)管。（5）線性最優(yōu)控制技術(shù)。在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電線是非常重要的組成部分，不可或缺。由于在長距離的電力傳輸中，受到各因素的干擾，會(huì)出現(xiàn)各種問題，如電線成本、電線故障等。為了有效解決電力傳輸中出現(xiàn)的問題，出現(xiàn)了線性最優(yōu)控制技術(shù)。這種技術(shù)更側(cè)重電力系統(tǒng)的控制，能夠有效地提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量。該技術(shù)可以將大機(jī)組、最優(yōu)機(jī)組科學(xué)融合起來，提升遠(yuǎn)距離電力傳輸?shù)男?。在現(xiàn)在環(huán)境下，該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展十分迅猛，也是在目前多種控制技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)。如最優(yōu)勵(lì)磁控制器，國內(nèi)外對(duì)此進(jìn)行了一系列研究，提出了利用最優(yōu)勵(lì)磁控制手段，提升遠(yuǎn)距離輸電線路輸電能力，改善用電品質(zhì)，取得了一些成績，現(xiàn)在最優(yōu)勵(lì)磁控制已進(jìn)入到了實(shí)用階段。

3結(jié)語

在現(xiàn)在這樣一個(gè)科技迅猛發(fā)展的時(shí)代，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用已是大必然趨勢。智能技術(shù)的應(yīng)用，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電力分配、傳輸?shù)雀鱾€(gè)方面存在的不足，確保了供電質(zhì)量安全，滿足人們電力需求。雖然，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已取得了一些成效，但是，還有一些不足之處有待進(jìn)一步提升和改進(jìn)，這就需要電力技術(shù)人員緊跟時(shí)展步伐，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的開發(fā)和研究，讓智能技術(shù)更好地服務(wù)社會(huì)。

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作者:何永獻(xiàn) 單位:中電投珠海橫琴熱電有限公司