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智能化技术在电力系统中的应用

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：何敏

[导读] 摘要：电力系统是用电设备协调工作的关键所在，电力系统智能化是其发展方向。

        国网太原供电公司
        摘要：电力系统是用电设备协调工作的关键所在，电力系统智能化是其发展方向。根据对目前电力系统智能化技术的分析，提出软件智能化和硬件智能化两大方面。软件智能化包括了智能化编译与开发环境，先进的控制算法集成，友好的人机交互界面。硬件智能化包括特种IC芯片的设计与制造，智能算法的电路化，基于通信技术的万物互联。采用智能化技术高效地运行电力系统，对于节约能源、保护环境和用电设备意义重大。
        关键词：智能技术；电力系统；软件；硬件
        引言
        对我国电力系统进行分析可以发现，电力系统自动化控制领域中的智能化技术有着很大的开发潜力，随着社会经济的快速发展，电力行业也得到了前所未有的发展，这就使得智能化技术的应用越来越广泛，将其应用在电力系统中不仅可以提高电力系统的稳定性，同时还可以帮助电力企业实现全面的自动化发展。
        1智能技术的应用优势
        1.1提高供电效率减少污染
        科技的快速发展使电力系统应用了大量智能化技术，随着自动化控制系统的不断进步，使得现阶段的电力网络结构和发电过程都更加智能化，这种智能化技术的应用不仅可以提高供电效率，同时还可以有效降低供电污染。
        1.2调度智能化
        调度在电力系统中具有重要的作用，在现阶段的电力企业中几乎所有企业都实现了智能化调度，而在这个过程中是绝对离不开智能化技术的，将其应用在调度中不仅可以提高供电效率，同时还可以有效避免危险，从而为电力系统的稳定运行提供了必要的保障。
        1.3用电智能化
        在传统的电力系统中常常会出现各种各样的问题，随着我国科技的快速发展，将智能化技术应用在电力系统中可以有效解决传统电力系统中的各种问题，这样不但提高了供电质量，还可以为用户提供更好的供电服务。
        2智能化软件
        2.1先进控制算法的软件实现
        目前已有许多较为成熟的先进控制算法，如神经网络算法、滑膜变结构控制算法、先进的PID控制算法、模糊自适应控制算法等。每一种算法都有其最基础的数学模型，但应用到电力系统中则需要使用计算机等数字技术。目前较常用的可集成控制算法的芯片包括ARM、DSP、STM32、PLC等。运用一门计算机语言，完成先进控制算法的代码化，实现可重复运行，是算法迈向软件智能化的必要过程。目前，算法工程师主要使用的计算机编程语言包括C、C#、C++、JAVA、Python、MATLAB等。其中C为面向过程的编程语言，在协处理器、微控制器中应用最广。MATLAB作为一种功能齐全，代码运行高效的矩阵运算环境，已在电力系统、电子系统及其仿真应用中广泛使用。代码的实现依赖于其集成编译与开发环境，常用的C、C#、C++开发环境为VisualStudioC++，该环境可方便地实现C语言的编写，并可设计可在Windows上直接运行的可执行程序。JAVA语言常用eclipse开发环境，通过各种插件技术实现人机界面的设计开发。Python和MATLAB均有其设计环境，用户可根据需要下载安装响应版本。
        2.2人机交互界面
        友好的人机交互界面设计是智能化电力系统中不可或缺的组成部分，交互界面作为人机对话的主要接口，方便了操作人员与智能控制系统的沟通。目前，人机交互界面的设计环境已有许多，如与西门子PLC相关的WINCC界面开发环境，与STM32相关的STemWin界面开发环境，与Windows相关的VisualStudio界面开发环境，与JAVA语言相关的AndroidStudio和eclipse界面开发环境，基于MATLAB的GUI界面开发环境等。

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        2.3多任务并行处理
        多任务并行处理是电力系统智能化的重要基础手段。多任务并行处理依赖于操作系统，常用的系统有Windows、Linux、FreRTOS、UCOS等。其中FreRTOS和UCOS体积小巧，程序简洁，常应用在嵌入式处理器和单片机中。嵌入式Windows系统较家用Windows系统体积更小，主要应用于工业控制计算机，如数控机床控制系统。搭载了操作系统后，开发者可方便地设计人机界面、增强处理器的处理性能。
        3智能化技术在电力系统中的具体应用
        3.1对电力系统数据进行采集
        要在传统的电力系统中采集数据，就需要进行人工采集，这样一来不仅要受到庞大设备的限制，同时操作人员还会受到地理环境的约束，从而导致数据的采取精度较低。现代智能化电力系统大多数都在多采用多个检测设备集成化联合作业，这种设备不仅携带方便，且采集的数据也会比较准确，同时还可以安装在偏远地区，实现实时检测和远程控制，从而使采集成本得以降低。
        3.2实施数据分析和故障处理
        智能化技术可以将分析的数据制成相应的图片和表格，这样一来相关人员就可以对这些数据进行观察，并且通过观察这些数据可以对相应的参加进行有效的设定与修改。如果发现检测出的数据与之前设定好的数据发生偏差使，智能化系统就可以将这些故障进行自动等级划分，并发出相应的警报，同时还会将故障的地点标记出来，这对提高电力系统的管理和防护能力具有十分重要的作用。
        3.3强化电力的系统管理
        要使电力系统始终保持良好的运行状态，首要的任务就是要对其进行全面监管，主要分为两个方面：一是对设备进行监控，二是对相关人员进行监管。对那些危险地区、资源密集、易发故障等区域，是无法实现人员现场管理的，必须应用智能化系统进行管理，以此依据大数据对这些区域进行标记，从而实现全面监测管理。例如，设备的使用寿命都是存在一定的年限的，这时系统就可以将设备的故障时间预估出来，相关人员随即对设备进行相应的保养和检修，这样就可以有效避免设备出现故障，从而提高设备的利用率。另外，由于智能化技术的加入，还可以增强人机互动，这样可以促使相关技术人员的操作技能和规范的工作流程得到有效的增强，对提高安全系数也具有一定的促进作用。应用智能化技术还可以实现工作日志与报表的自动生成，可以帮助企业保留大量有用数据，并且也能有效防止相应人员对数据进行被篡改，从而实现对人员的监管。
        3.4及时发现系统故障
        电气工程自动化系统运行的过程中难免会有故障发生。然而，传统的电气工程自动化控制方式普遍是完成故障发生后的故障工作，难以提前发现系统漏洞。智能化技术的应用，可以精准确定故障本身和故障出现前兆之间的关联，并进行自主运算和模拟，进而利用云端监控设备及时进行故障远程预警。如果设备运行参数发生异常时，通过智能化的报警系统，可以及时采取针对性措施处理这些异常情况，减少故障发生的可能性，从而降低企业故障维修成本。例如，智能化监控设备可以完成对电气工程自动化系统的变压器运行性能、温度、振动等情况的监控和分析任务，并通过科学的电压及电流调节保持变压器的正常运行，降低故障出现的可能性，有效延长变压器的使用期限。
        结语
        电力系统是由各种电设备组成的有机系统。电力系统中的智能化技术包括了软件智能化和硬件智能化。软件智能和硬件智能均在持续发展，电力系统的先进控制系统、智能故障诊断方法等仍有待进一步研究，最终实现硬件化。随着科技的发展，电力系统将向着更加智能高效的方向迈进。
        参考文献：
        [1]张盛炜.风-光热-水电联合系统优化调度[D].西安理工大学，2019.
        [2]张楠.配网自动化在电力系统中的应用[D].华北理工大学，2019.
        [3]韦祖高，王波.智能技术在电梯控制系统中的应用[J].电子制作，2020（Z2）：38-39.