姚 波

（浙江方圓電氣設(shè)備檢測有限公司，浙江 嘉興 314001）

1 智能技術(shù)與電力系統(tǒng)自動化

1.1 智能技術(shù)

智能技術(shù)是為了達到預(yù)期的目的，采用的各種手段和方法，是現(xiàn)代社會發(fā)展的產(chǎn)物。智能技術(shù)廣泛應(yīng)用在社會各個領(lǐng)域，并對人類社會的發(fā)展起到一定的推動作用。電力系統(tǒng)運行水平關(guān)系到供電質(zhì)量、發(fā)電效率，關(guān)系到居民用電的穩(wěn)定性。智能技術(shù)包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、遺傳算法、專家系統(tǒng)及人工智能等理念與技術(shù)，是近年來工業(yè)制造領(lǐng)域的熱門技術(shù)。將智能技術(shù)運用到電力系統(tǒng)可以實現(xiàn)發(fā)電智能化、電力調(diào)度智能化、用電智能化。發(fā)電智能化將各種智能設(shè)備應(yīng)用在發(fā)電環(huán)節(jié)，近年來的分布式發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)接入到電網(wǎng)系統(tǒng)，優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建扁平化結(jié)構(gòu)，智能充足系統(tǒng)構(gòu)架，一定程度上緩解當前電能分布不均勻的局面；電力調(diào)度智能化指通過各種智能設(shè)備和技術(shù)，采集電力設(shè)備運行數(shù)據(jù)信息，綜合分析電力系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)信息，對電網(wǎng)的各項數(shù)據(jù)進行分析、診斷，從而為電力調(diào)度人員提供參考決策，變電站調(diào)度人員可以實現(xiàn)變電站的遠程監(jiān)控，實現(xiàn)變電站的無人值守；用電智能化是利用智能電表，采集電力用戶用電信息，實現(xiàn)電力用戶實時計費、催費預(yù)警、跳閘停電、合閘復(fù)電等遠程控制，讓電力用戶實時了解用電情況，及時繳納電費，改變電力用戶用電方式，實現(xiàn)居民用電智能化發(fā)展[1]。

1.2 電力系統(tǒng)自動化

電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)和電力用戶構(gòu)成的統(tǒng)一調(diào)度和運行系統(tǒng)，通過對電力生產(chǎn)、傳輸和管理進行自動化控制、自動化調(diào)度和自動化管理。電力系統(tǒng)自動化是由地區(qū)調(diào)度實時監(jiān)控系統(tǒng)、變電站自動化、電力負荷控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)構(gòu)成。地區(qū)調(diào)度的實時監(jiān)控系統(tǒng)由小型或者微型計算機構(gòu)成，主要負責對區(qū)域內(nèi)的電力設(shè)備進行實時監(jiān)控；變電站自動化是以計算機信息技術(shù)為核心，通過實時采集變電站各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)信息進行分析，從而采取一定的控制保護措施，實現(xiàn)無人變電站無人值守；負荷控制是通過工頻或者聲頻控制方式，根據(jù)用戶的實際用電情況，可以調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的電力負荷，避免電力設(shè)備空載運行；管理系統(tǒng)自動化是通過計算機，對電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、人力、資料、數(shù)據(jù)信息進行管理[2]。

2 智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

2.1 模糊控制理論在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

模糊控制理論是以模糊集合論、模糊語言變量、模糊邏輯推理等為基礎(chǔ)的一種計算機數(shù)字控制技術(shù)，是由美國加利福尼亞大學(xué)教授提出來的一種控制理論。模糊控制的本質(zhì)是非線性控制，在工業(yè)控制領(lǐng)域、家用電器、機器人、交通領(lǐng)域等廣泛應(yīng)用。隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，電力系統(tǒng)的整流器、逆變器、變頻器、電弧爐、電壓互感器等電力設(shè)備在運行過程中，會產(chǎn)生大量諧波，影響到電力設(shè)備的運行效率，導(dǎo)致無功功率增多，影響供電質(zhì)量。電力系統(tǒng)具有非線性、滯后性、慣性以及不確定性等特點，傳統(tǒng)的控制方法無法到預(yù)期控制的目標。將模糊控制理論運用在電力系統(tǒng)的動力系統(tǒng)中，通過采集、讀取、存儲、分析電力設(shè)備的運行數(shù)據(jù)信息、測量信息和控制信息，可以對復(fù)雜變量進行定量分析，達到控制目的[3]。

2.2 專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

專家系統(tǒng)是智能計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)中含有大量某一個領(lǐng)域?qū)＜抑R經(jīng)驗和技術(shù)，可以利用該領(lǐng)域?qū)＜抑R和技術(shù)對問題進行分析、判斷和邏輯處理，模擬人類專家處理問題的過程，解決一些復(fù)雜問題。

電力系統(tǒng)運行過程中，受到風(fēng)、雨雪、雷電、人為因素和外力因素的影響，電力設(shè)備出現(xiàn)絕緣體破裂、老化、短路、斷路等故障，影響到電氣設(shè)備的性能。因此需要定期對電力系統(tǒng)進行檢修，并根據(jù)電力系統(tǒng)運行性能狀態(tài)進行預(yù)判，采取有效的措施。傳統(tǒng)的電力檢修需要大量的人力對電氣設(shè)備、線路進行巡視，由于電力線路范圍廣，部分電氣設(shè)備運行環(huán)境十分惡劣，人工巡檢無法覆蓋到所有的線路和電氣設(shè)備，且由于巡檢不及時，導(dǎo)致電力事故。電力系統(tǒng)設(shè)備自動化檢測、修復(fù)是智能電網(wǎng)發(fā)展的方向，通過自動化檢修，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，減少設(shè)備損耗。專家系統(tǒng)運用在電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，可以綜合當前電力系統(tǒng)專家理論知識和經(jīng)驗，并結(jié)合信息技術(shù)，建立專家級別的故障診斷計算機智能系統(tǒng)，可以自動分析電力系統(tǒng)運行過程中存在的問題，并根據(jù)這些問題，提出解決相關(guān)策略，以免故障范圍進一步擴大[4]。專家系統(tǒng)運用在電力系統(tǒng)自動化檢修過程中，還需要打搭載紅外熱像儀、高清攝像頭、測溫儀等現(xiàn)代儀器設(shè)備，實時采集、監(jiān)測電氣設(shè)備的運行情況，并根據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息，由專家系統(tǒng)自動化進行分析處理，及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備運行存在的問題，并對未來電力設(shè)備的性能做出預(yù)測，有助于電氣設(shè)備檢修工作的開展。

專家系統(tǒng)由專家知識庫、人機交互界面、推理機、解釋器及綜合數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成（見圖1）。專家系統(tǒng)往往依賴某一類專家領(lǐng)域知識和經(jīng)驗，專家知識水平和經(jīng)驗決定了專家系統(tǒng)的效率和質(zhì)量。

圖1 專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是智能控制技術(shù)的一個分支。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模仿人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，并進行分布式處理的數(shù)學(xué)模型，也是具有學(xué)習(xí)、聯(lián)想、記憶、磨蝕識別等智能信息處理功能的人工系統(tǒng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)其本質(zhì)是一種運算模型，由大量節(jié)點（也就是神經(jīng)元）構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點代表了一種特定輸出函數(shù)，并按照一定的學(xué)習(xí)算法調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值矩陣。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用并行分布式系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)基于邏輯符合的人工智能處理結(jié)構(gòu)的缺陷，具有自學(xué)習(xí)性、自適應(yīng)性和自組織性等特點。電力系統(tǒng)運行過程中，受到運行環(huán)境的影響，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息有一定的偏差、錯誤，并發(fā)出錯誤的調(diào)度指令。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運用在電力系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以對電力系統(tǒng)運行的狀態(tài)以及相關(guān)參數(shù)進行識別，剔除錯誤信息，降低電力系統(tǒng)調(diào)度的盲目性。同時，通過采集電力系統(tǒng)運行過程中的電壓、電流、電力負荷數(shù)值等樣本數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建電力系統(tǒng)故障模型，對故障進行有效的識別[5]。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則可以對其進行自動識別、判斷，避免電力工作人員判斷失誤，導(dǎo)致操作故障。

2.4 遺傳算法在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

遺傳算法是模仿達爾文生物進化論的自然選擇和遺傳選擇的生物進化過程的計算模型，是一種模擬生物自然進化搜索最優(yōu)解的方法，可以快速解決一些復(fù)雜組合優(yōu)化問題。將遺傳算法應(yīng)用在電力系統(tǒng)自動化中，可以在一定期限內(nèi)，對電力系統(tǒng)運行的各個機組運行方案進行優(yōu)化，在確保電力系統(tǒng)總負荷、運行安全和供電質(zhì)量的要求下，將電力系統(tǒng)運行的燃料能耗達到最小。在不違反電力系統(tǒng)機組的約束條件下，可以根據(jù)電力用戶的用電量，停運一些運行效率低的小機組，通過改變電力系統(tǒng)的電壓分布降低電網(wǎng)的有功損耗，讓發(fā)電廠的可行性方案更符合發(fā)電廠的邊界要求。圖2為遺傳算法的流程圖。

圖2 遺傳算法的流程圖

3 結(jié) 論

將智能技術(shù)應(yīng)用在電力系統(tǒng)自動化，可以對電網(wǎng)的生產(chǎn)、傳輸、管理與檢修等各個環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)采集、分析和管理，提高電力系統(tǒng)運行效率，降低無功損耗，確保供電質(zhì)量和供電安全性。