智能技术在电力系统自动化中的应用研究

2022-02-21陈贤哲

现代制造技术与装备 2022年1期

陈贤哲

（国网物资有限公司，北京 100120）

1 智能技术及电力系统自动化现状概述

电力系统与人们的生活、社会生产、经济发展等密切相关，保障电力系统安全、稳定运行是现代社会进步发展的基本前提。该系统是一个地域分布辽阔，由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂系统[1]。它的自动化功能能够在电能生产、传输和管理过程中实现自动控制、自动调度和自动化管理。智能技术是信息技术、计算机技术等科学技术高度发展的产物，在经济发展、社会进步等领域都发挥出了重要的作用。随着电力技术在生产、生活领域应用的不断延伸，电力系统的控制效果不仅会对电力系统正常运行造成直接的影响，而且还会影响到社会生产和人们的生命安全，因此提升整个电力系统的智能化控制水平成为了电力系统应用管理的关键所在[2]。在电力系统的自动化控制系统中，智能技术主要由综合智能控制、神经网络控制、专家系统控制、模糊控制以及线性最优控制等技术组成。现代智能技术在电力系统自动化控制管理中的应用，一方面显著提升了电力系统自动化控制的质量和水平，另一方面保障了整个电力系统的安全、稳定运行[3]。智能技术在电力系统自动化中的应用架构图如图1所示。

从图1可以看出，与传统的管理技术相比，智能技术的技术水平更高，将其应用在管理实践中，能够显著提升管理的即时性、针对性和实效性，从而为全面提升企事业单位的管理质量、管理水平提供有利的保障。然而，相关统计结果显示，虽然智能技术在现代电力系统中逐渐得到了推广应用，但是仍然存在着控制管理手段单一、应用不合理、智能技术应用不够深入等问题，长此以往，必然会影响到智能技术在现代电力系统自动化中的应用效果。

2 智能技术在电力系统自动化中应用的具体策略

2.1 神经网络控制技术在电力系统自动化控制中的应用

神经网络控制技术在电力系统自动化控制中的应用核心是以控制理论、人脑神经理论形成的新型智能化技术，该技术是一种非线性技术，主要由相对比较复杂的新型智能技术代替了传统的人工控制，其信息即时处理能力、自组织学习能力以及管理控制能力都比较强。神经网络系统具有一定的计算能力，但只能进行低层次的计算，无法进行复杂算法的核算。因此，在具体的应用实践中，神经网络控制技术大多是和其他智能化控制技术组合使用，从而实现从数据信息的获知到信息的处理和指令的发出等整个过程的“一条龙”式的实时控制[4]。例如：通过对电力系统中的数据进行自动分析，能够得出整个系统中电力设备的损耗值以及电能总的损耗情况等，这对于实现整个电力系统自动化控制的目标具有积极作用。神经网络智能设备在电力系统中的应用示意图如图2所示。由图2可以看出，虽然神经网络控制技术会因受集结点等因素的限制而导致其只能进行较低层次的计算，但由于该技术是由数量巨大的神经元按照一定数列排序方式组合而成，其强鲁棒性、非线性以及自我发展学习性等性能比较突出，在局域网范围内的应用比较广泛，而且效果也比较理想。

2.2 模糊控制技术在电力系统自动化控制中的应用

模糊控制技术的原理比较简单，而且也比较容易掌握运用，尤其是在控制智能化电器使用方面的优势更为明显。该技术通过模拟对电力工程系统的模糊推理来分析系统中存储的数据，亦或者是在相关的控制程序、制度下输入模糊量来进行分析，从而实现对系统的有效、精准控制。在自动化生产条件小的情况下，如果目标比较明确就可以利用模糊控制技术来有效控制电力系统的工作效率，尤其是对于一些中小型的电力自动化控制系统而言，使用模糊控制技术不仅精准度高，而且效率及控制成本也相对比较理想[5]。例如：如果某个电力模块（如用电器等）出现突发故障，模糊控制技术就会通过“模糊判断”启动应急系统，从而达到避免发生安全事故的目的。另外，将模糊控制技术应用到电力系统中，能够降低控制难度，提高电力系统的监控力度，而且对电力系统的监督和管理也更加简明、清晰，因此模糊控制技术在电力系统中的优越性比较强。模糊控制在自动化运行中的应用价值比较高，它可以根据相关的规则来推导系统数据，经过计算后就能得出最终结果。实践表明：利用智能技术来解决现实社会生活中的问题，不仅能够给人们提供更好的工作条件、方便人们的生活和生产，而且能够显著提升电力系统的安全控制水平，降低危险事故发生的概率。

2.3 专家系统控制技术在电力系统自动化控制中的应用

目前，专家智能控制系统已经在电力系统自动化控制中得到了广泛的推广应用。作为一种相对比较成熟的自动化控制系统，专家智能控制系统在整个电网系统自动化控制中使用的频率很高，甚至在某些区域已经达到了高度普及的程度。智能专家系统能够在解析隔离故障点、调度系统及判断系统方面起到重要作用，当电力设备出现超载现象时，该系统会立即对这一现象做出反应，并对该设备的安全性能进行分析，同时布置人机的下一步工作。例如：若电网调度系统出现故障，智能专家系统就会立即上报故障排查结果，并初步判断该故障可能引发的安全事故，以提醒相关人员启动人机操作，从而达到有效控制电力系统潜在风险的目的。专家控制系统在电力系统智能化控制中的应用，需要系统开发者权衡控制系统与效益之间的平衡问题，既要避免专家控制系统理论知识理解能力有限而导致控制精确度不高的情况，又要避免因为过分追求“精度”而导致效益成本大幅增加的情况。该技术通过利用其知识库对电力系统进行剖析，能够做出促进系统平稳运行的决策，使所发现的问题更加简明、清晰，从而快速清除影响电力系统运行的障碍。

2.4 线性最优控制技术在电力系统自动化控制中的应用

智能技术在电力系统自动化控制中应用的目的是要提升电力系统的自动化控制水平。相对于其他智能技术而言，线性最优控制技术是一种现代化的先进控制技术，将其应用到电力系统中，能够确保电力系统控制技术的先进性，真正做到与时俱进。作为一种先进的控制技术，线性最优控制在实践中应用较多。目前，我国也在大规模应用线性最优控制技术，并在电子系统中取得了比较理想的应用效果。另外，在电力系统中应用最优励磁控制，能够比较理想地实现长距离的电能输送。目前，我国电力系统大范围地应用了最优励磁控制，且该技术已经成为电力系统中的主流控制技术，并在实践中取得了良好的效果。在实际应用过程中，线性最优控制应该以现代化的电力网络系统为基础，不宜盲目地将其“植入”到原有电力网络系统，否则可能会影响到线性最优控制技术的应用效果，甚至会使系统出现控制偏差。

2.5 综合智能控制系统在电力系统智能化控制中的应用

综合智能控制系统并不是一种单独存在的新型控制系统，而是多种智能控制技术的综合应用。整个电力系统十分复杂，而且数据信息量巨大，必须要充分利用大数据才能够实现对整个电力系统的有效管控。前文所述的集中技术各有所长，在电力系统中的应用也比较普遍，但对于综合性的控制模块以及特殊的行业控制需求而言，必须要特别重视综合控制系统在电力系统智能化控制方面的应用。例如：专家控制系统与神经网络控制系统的组合运用既可以提升模糊控制系统控制的层次，也可以规避专家控制系统成本较高的不足，使专家控制系统的决策更为有效，而专家控制系统与模糊控制技术的组合运用，能够使智能化控制水平显著提升。如何组合运用综合智能控制系统，关键是需要参考系统的复杂情况，然后根据控制目标来灵活选择和组合，最终实现对电力系统的智能化、精准化管控。