王邦林 沙桐

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，許多行業(yè)為了能夠占領(lǐng)高端技術(shù)前沿，大都引進(jìn)人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自己的領(lǐng)域相結(jié)合，來(lái)進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量和管理的效率，從而為智能化社會(huì)的建構(gòu)奠定良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。本文通過(guò)人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究作進(jìn)一步的分析，目的在于喚醒人們加大在這一領(lǐng)域的投入，建設(shè)強(qiáng)大的國(guó)家智能電網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：人工智能;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);智能電網(wǎng);應(yīng)用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.129

隨著人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的興起，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行、控制、管理等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，不僅拓寬了人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范圍，而且憑借自動(dòng)化、信息化和智能化的高度集成，提升了電力產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代，人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使電力系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了決策智能和管理智能。我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在近十幾年來(lái)進(jìn)入到了一個(gè)飛速發(fā)展的階段，城市化的進(jìn)程不斷加快，完善的、強(qiáng)有力的電力網(wǎng)在城市建設(shè)中顯得越來(lái)越重要。十幾年前的美加大停電和俄羅斯大停電時(shí)刻在為我們敲響警鐘，電力網(wǎng)的安全運(yùn)行離不開(kāi)先進(jìn)的控制技術(shù)。而人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則是對(duì)電力網(wǎng)控制技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的完善，同時(shí)也是電力系統(tǒng)技術(shù)上的升級(jí)，就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)還處于初級(jí)階段，還有很多技術(shù)問(wèn)題需要不斷的實(shí)踐和探索。

1 人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理論基礎(chǔ)

1.1 基本概念

人工智能（AI）是利用計(jì)算機(jī)模型模擬思維功能的科學(xué)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，是跨學(xué)科的前沿科學(xué)，涉及到心理學(xué)、腦生理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和哲學(xué)等學(xué)科。人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)均是研究人腦、人的思維和認(rèn)知的科學(xué)技術(shù)，它們之間存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，但在認(rèn)模型上又有許多不同之處，人工智能建立的是由符號(hào)表示順序處理的認(rèn)知模型;而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是并行分布處理模型，這種模型認(rèn)為通過(guò)大量神經(jīng)元的作用產(chǎn)生信息處理，每一個(gè)神經(jīng)元在網(wǎng)絡(luò)中將興奮或抑制信號(hào)傳送給其它神經(jīng)元?？梢詫⑸窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、魯棒性和一致性與從符號(hào)人工智能中繼承的表示、推理和普遍性結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生期望特性。人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用范圍相比于其他技術(shù)來(lái)說(shuō)應(yīng)用更廣泛，一方面體現(xiàn)在性能上，比如可進(jìn)一深入到計(jì)算機(jī)技術(shù)，精密電子儀表傳感器技術(shù)以及導(dǎo)航系統(tǒng)的定位技術(shù)等;另一方面則是體現(xiàn)在智能上，而智能技術(shù)就是在最大程度上幫助人發(fā)揮潛能，實(shí)現(xiàn)人機(jī)合一，使得人類能夠在熟練掌握生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上最大程度提升工作效率和使經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1.2 理論基礎(chǔ)

1.2.1 較高的準(zhǔn)確性

在過(guò)去的電力系統(tǒng)中，我們可以看見(jiàn)的是對(duì)機(jī)器的控制，往往會(huì)存在比較高的變更性，這就意味著自動(dòng)化控制的相關(guān)工作會(huì)變得更加具有難度。但是智能技術(shù)卻可以將這個(gè)問(wèn)題恰當(dāng)?shù)亟鉀Q，對(duì)這些問(wèn)題展開(kāi)客觀的，科學(xué)的以及比以往更加精準(zhǔn)的評(píng)估。如果說(shuō)面向的數(shù)據(jù)是我們平時(shí)使用頻率不高的，或者說(shuō)不是經(jīng)常處理的，也能夠?qū)ぷ鞯母咝市赃M(jìn)行保障。另外，雖然電氣設(shè)備正朝著多方向發(fā)展，但只要在現(xiàn)有理論基礎(chǔ)上進(jìn)行深入研究，對(duì)一些常規(guī)問(wèn)題解決之后，人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)突破。

2 人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 專家系統(tǒng)的應(yīng)用

應(yīng)用知識(shí)獲取的多層流式模型，可以自動(dòng)獲取變電站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和保護(hù)配置等方面的知識(shí)，用于產(chǎn)生變電站停電后的恢復(fù)方案;用于以啟發(fā)式優(yōu)化方法確定配電系統(tǒng)中對(duì)地電容器和電壓調(diào)節(jié)器的地點(diǎn);達(dá)到損耗最小和投資費(fèi)用最少;采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)開(kāi)發(fā)用于保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)，考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與電力網(wǎng)絡(luò)本身設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào);用于開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)電廠內(nèi)部電力設(shè)備系統(tǒng)的管理與運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視的智能系統(tǒng);以數(shù)字故障錄波器的信息為基礎(chǔ)的自動(dòng)分析故障和實(shí)踐的方法;實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制等。

2.2 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

采用多個(gè)人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)故障診斷;用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)想事故的自動(dòng)選擇和評(píng)估靜態(tài)安全性;用非線性優(yōu)化方法訓(xùn)練多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并估計(jì)受擾動(dòng)的電壓和電流的正弦波形;用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別高壓電氣設(shè)備局部放電現(xiàn)象;用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視高壓充油電纜系統(tǒng)工作狀況，檢測(cè)泄露;用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)整定數(shù)字距離保護(hù)，自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行條件變化;用并行自組織分層人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)股及電力系統(tǒng)不安全程度;用不安全運(yùn)行點(diǎn)和最近的安全運(yùn)行點(diǎn)距離作為刻畫不安全程度的指標(biāo);評(píng)估電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定;采用多層前饋神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)識(shí)別配電系統(tǒng)中的多個(gè)諧波源位置等。

2.3 模糊進(jìn)化優(yōu)化方法的應(yīng)用

采用遺傳算法，求解火力發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題;解決發(fā)電規(guī)則、輸電系統(tǒng)擴(kuò)展規(guī)劃;實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)協(xié)調(diào)的確定;求解無(wú)功和電壓控制問(wèn)題;求解燃料合同約束下的多時(shí)段經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題等。

2.4 優(yōu)化電氣工程領(lǐng)域自動(dòng)化設(shè)計(jì)

每一項(xiàng)電氣工程從開(kāi)始到結(jié)束都是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，其中涉及到的學(xué)科知識(shí)也非常的豐富，比如說(shuō)電子電路、主接線、繼電保護(hù)等。如果讓沒(méi)有基礎(chǔ)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的工作人員來(lái)參與，那么一定會(huì)很難勝任這些工作。智能技術(shù)則可以在CAD的支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣工程的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，從而將經(jīng)驗(yàn)積累和學(xué)習(xí)、培訓(xùn)的環(huán)節(jié)大為大縮短，而設(shè)計(jì)出來(lái)的方案確更加合理，其中遺傳算法就是智能化技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體方式之一，具有極強(qiáng)的實(shí)用性。

2.5 細(xì)化對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的故障診斷

過(guò)去的實(shí)際操作中，必須要依靠相關(guān)的技術(shù)人員來(lái)對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢查才可以發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備當(dāng)中到底出現(xiàn)了什么樣的問(wèn)題，另外即便是知道了什么樣的問(wèn)題，但是由于很多的機(jī)器都是密封起來(lái)的，維修人員對(duì)與設(shè)備的內(nèi)部情況都不是非常的了解，那么維修起來(lái)就變得非常的困難，要么是隨便維修一下走一個(gè)形式，要么就是不維修。這樣就對(duì)機(jī)器日后產(chǎn)生的事故埋下了隱患，機(jī)器的使用壽命也會(huì)隨之降低。智能技術(shù)則可以解決這個(gè)問(wèn)題，他的加入可以使得設(shè)備的運(yùn)行情況時(shí)時(shí)刻刻處于監(jiān)控之下，故障的根源一旦出現(xiàn)之后可以迅速的找到，并且定位清楚，跟人工來(lái)進(jìn)行維修相比較，智能技術(shù)會(huì)是一個(gè)更好的幫手，并且不會(huì)出現(xiàn)較大的安全隱患。此外，智能技術(shù)還可以在輸配電網(wǎng)絡(luò)故障診斷中進(jìn)行應(yīng)用，效果也甚佳。

3 結(jié)束語(yǔ)

在 “智能電網(wǎng)”和傳統(tǒng)電網(wǎng)最大的區(qū)別，在于懂得更“智慧”地獲取和分配電能，以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感器測(cè)量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)控制技術(shù)高度集成，實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷需求和各種資源的優(yōu)化配置來(lái)確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)化電能質(zhì)量，同時(shí)還能為用戶提供各種增值服務(wù)。雖然我國(guó)的人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還處在研究初級(jí)階段，但是在很多方面的研究已經(jīng)在進(jìn)行電氣工程細(xì)分領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，并且成果斐然;智能技術(shù)是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)，因此對(duì)其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用要更加廣泛，進(jìn)一步深化、細(xì)化;進(jìn)一步提高國(guó)家電網(wǎng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量，建設(shè)強(qiáng)大智能電網(wǎng)。

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