电力系统自动化中人工智能的应用   庄誉

发表时间:2020/6/30   来源:《当代电力学文化》2020年5期   作者:庄誉
[导读] 智能技术在各个领域有着广泛的应用,
        摘要:智能技术在各个领域有着广泛的应用,结合了网络技术和信息通信技术,在电力系统中发挥着重要的作用。随着智能技术的不断升级,电力系统改变了传统的组织结构和运行方式,而是基于网络智能化操作,提高了电力系统运行效率。目前电力系统中应用自动化技术,手工操作模式被摒弃,在智能技术的带动下,人与电力系统设备之间交互,使得电力设备的运行效率提高,电力系统的任务得以高质量完成。在电力系统的智能化运行中,还要实施必要的管理手段,使得自动化工作有序展开,电力设备良性运行,不会产生误差。
        关键词:人工智能;电力系统;自动控制
        人工智能属于新型的科技,它是对的思维进行模拟的智能技术,在现代生产生活中具有很大的使用价值。人工智能技术可以说是信息科技时代发展到一定程度上产生的技术,在现代社会,很多领域都有人工智能技术的参与,利用人工智能技术进行电力系统自动化控制发展的也比较迅速。
        1人工智能技术概述
        人工智能技术属于一门创新性的应用技术类型,其是在计算机技术的基础上逐步发展而来的多学科交叉技术。在探索人类智能本源的同时,人工智能技术对人类的行为与思考的复杂性进行了研究,通过模拟人类行为实现了智能化的机械控制与计算机操作。作为最精密的仪器,人类的大脑一度被认为是不可被模仿和超越的,但是随着技术的不断发展,当前许多科学家都通过模仿人类的神经网络实现了人工智能化的技术突破。目前,人工智能技术在电力系统自动化控制当中的应用取得了阶段性的成果,但是这些成果还不足以实现全面智能化,依然存在许多不足与问题,需要持续的改进与创新。当前,电力系统自动化控制系统中应用最为广泛的部分就是模糊控制模块,这是由于该模块的操作更为简便,应用的普遍性也较强,所以可以更好的融入到设备的日常工作当中。
        2基于人工智能的电力系统自动化控制
        2.1基于人工智能的专家系统自动化控制
        人工智能在电力系统中又被称为专家系统,是指人工智能系统能够代替专家从事某一方面的工作,即每一个计算机都能够成为某一方面的专家。计算机中,人们会设定相应的程序,并严格规范程序,一旦计算机程序出现问题就会进行自动报警,从而能够第一时间处理故障信息。该系统的特点主要表现在逻辑推理性强、具有完善的搜索系统和预警设备。该系统在电力系统中主要运用在以下几个方面。(1)报警信号处理:人工智能的一大特点是具有预警性,一旦电力系统出现问题或者发生故障,系统会在第一时间将故障位置、故障信息发送给工作人员。工作人员会根据系统提示开展相应的修复工作,从而有效提高工作效率,降低电力系统的维修难度。(2)开关操作:根据相关数据统计现实,有超过40%的EMS系统运用在开关控制方面,对于提高电网系统的自动化具有重要意义,而这些自动化控制都需要智能化系统来实现。(3)电压控制:电压对电流的运行速度、负荷起着重要作用。在电力系统中,通过人工智能能够有效提高电压的控制效率。电压控制是一个复杂的过程,不仅需要计算相应电压的潮流结果,还需预测未来的电流负荷,而这些在智能电网的控制下能够轻松实现。(4)故障诊断:专家系统在故障诊断方面发挥着重要作用。一般情况下,电力系统出现故障的形式和种类较多,通过人工检测效率较低。采用人工智能开展故障检测,能有效提高工作效率。故障检测主要分为两类,一类是原件故障分析,一种是线路故障分析。专家系统在这两个方面都发挥着重要作用。(5)恢复控制:在电力系统运行过程中,一旦一处出现故障,就会影响其他地方的供电。尤其是在人工检测情况下,需要一个阶段一个阶段地进行故障检测,这将对居民用电和电力修复造成重大影响。而通过专家系统能够自动检测到电网系统故障,在排除故障区域供电外恢复其他区域的供电,从而提高供电效率,避免因为故障而造成大面积停电。图1为相对完善的专家系统结构。


        2.2神经网络和进化计算
        神经网络在电力系统中的应用主要是BP神经网络的出现之后。BP神经网络可实现任意复杂的非线性关系映射,对大量的训练样本进行拟合,而任何具体的判别函数都做不到这一点,因而BP模型的分类和预测结果要比常规的模式识别法都要好。它特别适合有大量结论性(标签)样本而又缺乏显式专家规则的场合,如图像和声音识别,且具有对于错误样本的容错能力,因而对于很多模式识别问题的应用都取得了成功。在电力系统中的应用研究主要涉及负荷预测、电力系统的动态安全估计、电力设备和输电线路的故障诊断。但是由于神经网络需要大量的培训样本,输入输出的变化越多,需要的培训样本数量越大,在解决很多故障诊断问题方面会遇到取得大量训练样本难的问题,因而BP神经网络在电力系统中的成功应用并不很多。进化计算的方法较多,如遗传算法、粒子群优化算法、蚁群算法和进化规化等,但本质上都是优胜劣汰,迭代求优,适合于非线性优化问题的求解。电力系统的优化问题主要有:电网结构规划(包括线路增设)、电网调度中的机组起停优化、机组检修计划优化、电网运行无功优化(包括电容器投切和变压器分接头的调节)等,大多属于大规模的非线性或动态规划问题,适合用进化计算方法来解决,而用传统的非线性优化和动态规划法是无法解决的,如传统的动态规划法对于大规模的动态规划问题会出现组合爆炸问题。进化计算在电力系统中的应用相对要成功一些。
        2.3基于人工智能的故障诊断自动化控制
        通过人工智能系统能够有效提高故障的诊断率。人工智能化系统在诊断过程中具有覆盖范围广、速度快、效率高的特点。在电力运行过程中,如果出现异常或者事故征兆,人工智能会率先做出预测和警示。对系统能够自动解决故障,人工智能会发出相应的指令进行系统修复。如果人工智能无法对故障区域进行修复,就会将故障原因以及
        相关数据进行整理,并传递到计算机。此时,人们可通过数据分析找出故障原因,并对故障区域进行修复。人工智能的应用范围较广,尤其是在电气设备中,神经网络、模糊逻辑等人工智能技术已得到广泛应用。例如,人工智能技术在发电机中得到了有效运用,通过人工智能技术能够有效诊断发动机发生故障的原因。此外,变压器作为电力系统的重要组成部分,在运行过程中也容易发生故障。但是,人工智能技术还没有完全运用到其中,这也是目前我国人工智能技术研究的主要方向,希望通过人工智能技术能够实现变压器故障的智能化检测。
        3结语
        综上可见,人工智能在电力系统自动化领域的运用,不仅能够极大地提高能源和设备应用效率,而且能够可靠保障系统的安全稳定运行,并在专家系统控制、故障排查、电网优化、智能控制等方面发挥积极作用,促进整个电网水平的提升,推动我国的智能电网建设。随着我国电网架构日益复杂,电网系统内部架构与电网设备的网络拓扑更加多元化,对系统自动控制和智能控制水平的要求越来越高。因此,应该加快人工智能技术的研究,以期不断提升电网安全稳定运行的水平。
        参考文献:
        [1]王乐.人工智能在电气自动化控制中的应用研究[J].自动化与仪器仪表,2015,(1):113-114.
        [2]刘志晓.人工智能在电气自动化控制中的应用研究[J].科技展望,2016,(13):112.
        [3]李银锁.浅析人工智能在电气自动化控制中的应用[J].建材与装饰,2016,(28):212-213.
        [4]纪文革.人工智能技术在电气自动化控制中的应用思路分析[J].电子测试,2011,(3):137-138.
       
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