劉浪奇

(廣東電網(wǎng)肇慶德慶供電局,廣東肇慶 526600)

淺述智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

劉浪奇

(廣東電網(wǎng)肇慶德慶供電局,廣東肇慶 526600)

本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗(yàn),概述了電力系統(tǒng)自動(dòng)化與智能技術(shù),分析了幾種常見智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的有效應(yīng)用,以確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定健康的運(yùn)行。

電力系統(tǒng)自動(dòng)化 智能技術(shù) 應(yīng)用

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化與智能技術(shù)概述

1.1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化

電力系統(tǒng)自動(dòng)化主要是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)研發(fā)的專門控制電力系統(tǒng)的新型電力技術(shù)，其運(yùn)轉(zhuǎn)的主要方式是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效的檢測(cè)和管理，并通過自動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)管理系統(tǒng)保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全自動(dòng)化管理是電力事業(yè)快速發(fā)展的必然趨勢(shì)。就電力系統(tǒng)來說，系統(tǒng)自動(dòng)化意味著調(diào)度網(wǎng)、變電站和配電站將全部實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化管理。這種管理模式的運(yùn)用將會(huì)大大提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行能力，并可以在一定程度上提高電力公司的供電質(zhì)量，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 智能技術(shù)

智能技術(shù)主要包括綜合智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家系統(tǒng)控制等控制手段，也就是說，智能技術(shù)就是智能計(jì)算機(jī)技術(shù)。當(dāng)前，各種智能技術(shù)已應(yīng)用于電力系統(tǒng)之中，也是智能技術(shù)發(fā)展的新方向。智能技術(shù)突破了傳統(tǒng)控制方法的局限性，可以對(duì)產(chǎn)品中的問題進(jìn)行及時(shí)有效的處理，進(jìn)而有效地提高了控制方式的有效性。與此同時(shí)，智能技術(shù)主要是通過對(duì)周圍環(huán)境的感知，實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)信息的獲取，以及提升感知信息的控制能力。這樣一來，一些不確定因素的控制方法，就會(huì)在控制中有所減少，提高控制的實(shí)際效果。智能技術(shù)在組織與適應(yīng)等方面，也具有極強(qiáng)的功能，基于對(duì)實(shí)際環(huán)境的正確判斷，以獲取相應(yīng)的知識(shí)，以便于在實(shí)際中運(yùn)用。這點(diǎn)也就說明，智能技術(shù)具有實(shí)時(shí)性、適應(yīng)性和多樣性的特性，在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展中具有十分重要運(yùn)用價(jià)值。

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

2.1 線性最優(yōu)控制

最優(yōu)控制在現(xiàn)代控制化理論中，具有非常重要的作用。在現(xiàn)代控制問題中，線性最優(yōu)控制能夠成分體現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值。目前，現(xiàn)代化的控制理論當(dāng)中，線性最優(yōu)控制的應(yīng)用非常多，因此其技術(shù)也最成熟。但是，當(dāng)前在電力系統(tǒng)中，對(duì)于非線性系統(tǒng)的控制，其控制效果并沒有達(dá)到預(yù)期目的。這主要是由于線性最優(yōu)控制的設(shè)計(jì)和制造主要是針對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)局部線性模型的。

2.2 模糊控制

智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的模糊控制，主要利用了宏觀的模糊控制理論，通過模糊控制推理、模糊控制和模糊運(yùn)算，有效地控制復(fù)雜的電力自動(dòng)化系統(tǒng)。模糊控制使得電力系統(tǒng)更容易操作，很多步驟簡(jiǎn)單化，具有較好的非線性，這些特點(diǎn)使得模糊控制被廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中。但是邏輯控制本身也具有很大的缺陷，模糊控制的學(xué)習(xí)能力差，在系統(tǒng)應(yīng)用過程中穩(wěn)定性差，經(jīng)常導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)誤差，通過智能技術(shù)的不斷發(fā)展，可以逐漸彌補(bǔ)模糊控制的這些缺點(diǎn)。

表1

表2

2.3 專家系統(tǒng)控制

專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍很廣，包括對(duì)電力系統(tǒng)處于警告狀態(tài)或緊急狀態(tài)的辨識(shí)，提供緊急處理，系統(tǒng)恢復(fù)控制，非常慢的狀態(tài)轉(zhuǎn)換分析，切負(fù)荷，系統(tǒng)規(guī)劃，電壓無功控制，故障點(diǎn)的隔離，配電系統(tǒng)自動(dòng)化，調(diào)度員培訓(xùn)，電力系統(tǒng)的短期負(fù)荷預(yù)報(bào)，靜態(tài)與動(dòng)態(tài)安全分析，以及先進(jìn)的人機(jī)接口等方面專家系統(tǒng)控制的適用范圍非常廣，但也是有不適用的地方，比如創(chuàng)造性差、自主學(xué)習(xí)能力差、深層適應(yīng)差、淺層知識(shí)面差、分析能力差、組織能力差、驗(yàn)證能力差以及應(yīng)付能力差等。

2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自組織學(xué)習(xí)能力、強(qiáng)魯棒性、并行處理能力、本質(zhì)的非線性特性等特點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大多數(shù)簡(jiǎn)單的神經(jīng)元和一定的方式連接組成的，能夠?qū)⒋蠖鄶?shù)信息隱含在連接權(quán)值中，按照一定的學(xué)習(xí)算法對(duì)權(quán)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的由m維空間至n維空間的復(fù)雜非線性映射得以實(shí)現(xiàn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論研究主要是進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的硬件實(shí)現(xiàn)問題、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和結(jié)構(gòu)的研究等。

案例：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器故障診斷。

(1)問題提出及解決方案。電力變壓器的安全運(yùn)行對(duì)保證供電的可靠性具有重要的意義。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)具有并行處理、學(xué)習(xí)和記憶、非線性映射、自適應(yīng)能力和魯棒性等固有性質(zhì)，使其非常適合應(yīng)用在電氣故障診斷領(lǐng)域。為此，本實(shí)例針對(duì)就壓器故障特點(diǎn)，形容采用合適結(jié)構(gòu)和算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用以實(shí)現(xiàn)變壓器故障的準(zhǔn)確診斷。

(2)變壓器故障診斷的(ANN)設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)輸入層節(jié)點(diǎn)婁就是一個(gè)模式所包含的特征量數(shù)。在油色譜分析領(lǐng)域中。基于油中溶氣體類型與內(nèi)部故障性質(zhì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以5種特征氣體為依據(jù)的判斷就壓器故障的方法。其特征量為H2，CH，C2H3，C2H2，C2H6，這樣點(diǎn)婁N為5的網(wǎng)絡(luò)輸入層定。

(3)變壓器故障診斷樣本。（如表1）

(4)ANN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，收集了30組變壓器樣本，并隨機(jī)取出20組樣本用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，其余的樣本作為仿真。

(如表2）

(5)結(jié)論。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的診斷要比三比值法準(zhǔn)確。通過改進(jìn)學(xué)習(xí)訓(xùn)練算法，可在同等的收斂要求下，獲得較高的精度。

對(duì)溶解氣體分析法存在的問題，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于就壓器故障診斷；根據(jù)變壓器故障的特點(diǎn)，采用了動(dòng)量因子技術(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)BP算法，使診斷網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、泛化能力和適應(yīng)能力。

2.5 綜合智能系統(tǒng)

綜合智能系統(tǒng)主要包含兩方面：一是各種智能控制方法間的交叉結(jié)合，對(duì)于電力系統(tǒng)而言，綜合智能控制具有較大的應(yīng)用價(jià)值；二是結(jié)合了現(xiàn)代控制方法和智能控制方法，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、自組織或者是自適應(yīng)迷糊控制、模糊變結(jié)構(gòu)控制等。

3 智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化發(fā)展中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國(guó)電力事業(yè)得到了不斷地發(fā)展和進(jìn)步，電力企業(yè)不斷加大電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)等先進(jìn)的高科技技術(shù)的應(yīng)用，極大提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的實(shí)際應(yīng)用過程中，極大促進(jìn)了電力系統(tǒng)自動(dòng)化的進(jìn)步，進(jìn)一步提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行能力，智能化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到電網(wǎng)建設(shè)中，已經(jīng)成為電網(wǎng)建設(shè)的重要部分，這是源于智能化技術(shù)具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：首先，智能化技術(shù)可以可以促使企業(yè)由傳統(tǒng)單一的自動(dòng)化技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣淖詣?dòng)化技術(shù)，通過智能化技術(shù)和智能化設(shè)備可以有效控制低電壓電網(wǎng)的運(yùn)行速度，最大限度改善高壓電網(wǎng)的電力負(fù)荷情況，從而可以最大限度滿足人們的用電負(fù)荷要求和用電需求；其次，智能化技術(shù)可以促使電力系統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)的升級(jí)改造，不斷提高電力企業(yè)與變電站之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，極大提升了數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，為電力企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略決策和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)決策提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，不斷提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，增加電力企業(yè)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的廣泛應(yīng)用，不僅滿足了人們?nèi)找嬖黾拥挠秒娦枨?，而且還完善和發(fā)展我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化智能控制系統(tǒng)，極大增加了電力數(shù)據(jù)的總量，有效控制電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定、安全和高效運(yùn)行，為電力企業(yè)創(chuàng)造了最大化的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，不斷提高電力企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的可持續(xù)、健康穩(wěn)定發(fā)展，不斷提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，不斷提高人們生活用電的便利性。

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