基于智能技术在电力系统自动化中的应用

白晓昆范琳琳

（1. 国网北京市电力公司 2.北京京电电网维护集团有限公司变电工程公司）

基于智能技术在电力系统自动化中的应用

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（1. 国网北京市电力公司 2.北京京电电网维护集团有限公司变电工程公司）

智能技术的出现，一方面为日渐庞大的电力系统的有效控制提供了平台，另一方面有效地推动了电力事业的发展。本文首先对计算机智能技术、电力系统自动化技术进行了说明，然后对现阶段电力系统自动化的现状及未来的发展趋势进行了概述，最后从不同的角度，对智能技术在电力系统的应用做出了详尽的分析。

智能技术；电力；自动化；应用

0 引言

科技智能技术的出现，为各行各业的发展提供了便利，尤其为推动电力系统自动技术的发展提供了巨大的促进作用。电力系统作为一种复杂的、巨型网络系统，其在有效控制方面存在一定的难度。而伴随着社会生产生活水平的提高，电力系统无论是质量方面，还是数量方面的要求都有所提高，尤其对电力系统的稳定、安全运行提出了更高层次的要求。而将智能技术和电力系统高效融合在一起，不仅保障了电力系统高效、安全、稳定运行，而且大大降低了电力系统控制的难度，极大的推动了电力系统的发展。

1 智能技术

智能技术是指具有自主学习、快速应变、强适应力等功能的一种人机接口和体系结构，具有分析产品故障，解决传统控制无法解决的突发性、非线性和时变性等问题。虽然，现阶段的智能技术在电力系统自动化方面的应用尚不成熟，但是智能技术所具备的经济潜力，已经引起广泛的关注，并应用于各个领域，取得了卓越的成就。

2 电力系统自动化

2.1 电力系统自动化概述

电力系统自动化是电力系统发展的方向，其本质是借助计算机设备，实现发电、调度上的自动化。具体来说，是指在电能的生产、传输、管理及调控方面，利用计算机控制技术，实现自动监控，以提高电力系统的工作效率。除此之外，还可以利用计算机控制技术，实现远程监控，进而保证电力系统的安全性和稳定性。

2.2 智能技术在电力系统自动化中的应用现状及发展趋势

在经济和科技的推动下，虽然电力系统的科技含量得到了提升，但研究发现智能技术在电力系统中的应用仍受到不同条件的制约。智能技术在国内出现的时间短，其应用于电力系统自动化的时间相对有限，两者之间由于资源共享度不够，时有失配现象的出现，因而影响电力系统自动化的程度。先进的电网技术仍停留在理论阶段，真正能应用于实践操作的还很少。目前投入智能技术研发的力度有限，限制了电力系统的进一步发展。

目前研究发现，无论智能技术发展的时间有多短，无论智能技术发展的程度有多低，其都对电力系统自动化的发展起到极大的推动作用。同时，由于现代电力网络建设的不断扩大，迫使电力系统运作的自动化成为电力系统发展的核心部分。就目前而言，整个电力系统自动化的发展朝着以下三方面发展：由开环监控向闭环控制方向发展；由单一原件向部分区域及安全系统发展；由简单功能向复合功能、整体化功能方向发展。

3 智能技术在电力系统自动化中的应用

智能技术的应用，在一定程度上使电力系统的自动化发展更加完善。实际工作中，智能技术的应用，一方面解决了电力系统工作中的嬗变性，而且满足了社会公众对电力网络质和量的需求。

3.1 模糊控制技术的应用

模糊控制技术的构建源自于来源于数学模型。电力系统作为一种动态模式，这种动态模式的精确度直接决定了控制技术的效果，但其变化情况复杂且难以控制，应用模糊控制技术能够解决这一难题。模糊控制系统利用数学模型，通过对完整数据的分析并得出精确度高的结果，以用于模糊控制输出。因此，模糊控制技术在电力系统的应用，解决了电力系统工作中的嬗变性，提高了电力系统工作的精确性，降低电力设备因噪音而产生的不良后果。模糊控制技术的应用涉及到我们生活中的方方面面。如电热炉的恒温控制就是由模糊控制技术实现的，不仅解决了由启动冷态向恒温值的跃升现象，而且解决了恒温过程中的摆动震荡问题。

3.2 神经网络控制的应用

神经网络控制是一种基于人的神经网络控制理论而构建的新型智能控制技术，具有“非线性”特征。众所周知，神经网络系统是成千上万种神经元组建而成，不仅复杂，而且多变，具备组织管理能力、记忆学习能力、信息开发及处理能力，逐步成为了人们关注的焦点，其蕴含的科技潜力也慢慢的被人们在电力系统中所挖掘。神经网络控制系统，其信息的传递主要是通过神经元接头处的特殊连接方式而实现的，这种特殊的连接方式蕴含了大量的信息权值，不仅可以传导信息，而且可以整合信息。神经网络控制系统在电力系统中应用，主要集中于图像的处理和实时监控等方面。神经网络控制系统在电力系统的应用广博，其中包括了数学分析系统、智能人工系统、计算机网络系统和自动化控制系统的应用，如利用数学分析系统对采集到的数据信息自动分析，并可以折算出电力设备的工作过程中的能耗等。

3.3 专家控制系统的应用

专家控制系统作为电力系统中应用最为广泛的一种，主要是利用计算机模拟专家，从专家的视角看问题、解决问题。专家控制系统的内部由多领域、多专业、多层次的知识构建而成，以保证解决问题的准确性和权威性，集人工智能技术和计算机技术于一体。在实际工作中，专家控制系统主要用于警戒状态的鉴别，以利于快速、准确的采取应急方案。专家控制系统通过动态和静态监控，识别临界警戒状态，并迅速的自动处理故障，以确保电力系统的安全、稳定运行。除此之外，电力设备的自动化操作、运转、监控也需要专家控制系统。由此可见，专家控制系统对电力系统的自动化的施行，发挥着巨大作用。但其系统运行需要大量的专家知识的支撑，因此，在解决复杂问题、突发问题时，还存在有明显的不足，通常只用于简单问题、常见问题的解决，因此，专家控制系统还有待进一步的完善和发展。

3.4 线性最优控制技术的应用

线性最优控制是电力系统施行自动化的不可或缺的组成部分，其最常见的技术为最优励磁控制。最优励磁控制其本质是：首先采用励磁控制器检验、测试发电设备中的实际电流强度，然后经过自动分析对比系统的分析和PID的调节作用，得出控制电流的大型，最后换算成成移相角，以实现对硅整流桥转子电压有效控制。最优励磁控制技术实现了电力系统自动化过程的动态监控，不仅提高了输电线路的输电力，而且有助于优化电力系统的运行效率、提高电力设备质量，为实现电力系统的自动化提供了便捷。另外，大型水轮机组上，线性最优控制技术的运用，能够有效地减少发电设备的制动阻力，能够很好地调控大型机组的运转，但需要指出，要保证线性最优技术的工作效果，一般需要电力系统的局部线性化模型做支撑，如果是非线性系统的操作模型，其控制的效果将大大缩水，因此技术方面的缺陷还有待进一步改善。

3.5 综合智能系统的应用

综合智能系统涵盖了两方面的内容，其一融合了智能控制和现代控制技术，其二将多种智能控制技术融会贯通。电力系统是多层次的、结构复杂的系统，内部的构造同样繁杂，无论是模糊控制技术、神经网络控制技术，还是专家控制系统、线性最优控制技术，都存在不同程度的缺陷，为了保证这样庞大、复杂的电力控制系统的高效运行，更离不开综合智能控制系统。综合智能控制系统是电力系统自动化过程中应用最频繁的技术，主要是将模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、线性最优控制技术，以不同的方式有效地结合起来。如前所述，各个控制技术各有所长，其各自应用的范围如下表所示，模糊控制技术和神经网络系统应用的范围分布是：结构化信息和非结构化信息，如两者之间相互结合组成综合智能系统，就能够很好的弥补自身的不足。

表 不同智能控制技术的应用范围

4 结束语

电力系统的持续稳定、安全工作离不开智能技术。先进的智能技术不仅提高了电力系统的运行效率，而且为未来电力系统自动化技术的进一步发展提供了更为广阔的空间。本文在阐明电力系统自动化和智能技术的基础上，从不同的技术角度，详细地分析了智能技术在电力系统自动化中的应用，为未来智能技术在电力系统自动化中的广泛应用提供参考。

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（2016-06-27）