電氣工程中電氣自動化實踐研究

黎柳青

摘 要：人工智能技術的大規(guī)模開發(fā)和研究，電氣工程的人工智能化管理控制時代也逐步地來臨。在很多國內(nèi)外一流電力供應企業(yè)中均實現(xiàn)或部分實現(xiàn)了對電氣系統(tǒng)運用智能技術的自動化控制，這一跨越式的發(fā)展彌補了長期以來電氣系統(tǒng)單靠人工管控和維護的工作缺陷，在電氣工程自動化方面邁出了堅實的一步，為未來的電氣工程自動化指明了方向。

關鍵詞：電氣系統(tǒng)；自動化；人工智能；實踐

中圖分類號： TU96+3 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）17-148-2

0 引言

電力的運用加速了二次工業(yè)革命以來的世界文明進程，當前電力工程系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性不僅與人們便捷、舒適的生活方式息息相關，而且直接影響到各實體企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動是否能夠有序地進行。為此，采用先進的人工智能技術逐步淘汰落后的人工控制系統(tǒng)從而實現(xiàn)電氣工程系統(tǒng)的智能化、自動化、信息化控制，不僅是社會發(fā)展與科學進步的結果，也是維護社會正常生產(chǎn)生活秩序、不斷滿足日益增長的社會電氣系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性需求的必然選擇。

1 人工智能與電氣系統(tǒng)

所謂人工智能（Artificial Intelligence），是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)的一門新的技術科學，它發(fā)源于計算機科學發(fā)展和進步，在當前社會科學技術發(fā)展中屬于比較“時尚”的字眼。而它的研究對象和研究結果也是時下比較“時尚”的：模擬人的反應與邏輯思路，并在部分區(qū)域超越人的思維邏輯，在完成給定指令的同時能夠自主處理各種異常復雜的情況。而且，它最大的好處是能夠避免出現(xiàn)人由于情緒、精神、外在環(huán)境等因素影響下而產(chǎn)生的誤判斷、誤動作、誤反應。因而在當前很多行業(yè)領域，特別是技術難度高、風險性較大的領域均得到了廣泛的應用，并且在很多地方取得了極為不錯的效果。

而對于事故后果較為嚴重，社會依賴程度較高的電氣工程系統(tǒng)而言，采用人工智能技術似乎是個自然而然的結果。事實上，國內(nèi)外的眾多技術人員在電氣系統(tǒng)人工智能方面進行了多方面的探索并取得了諸多的成就。如智能電氣設備的出現(xiàn)、智能電力工程控制系統(tǒng)的出現(xiàn)以及電氣系統(tǒng)異常情況智能診斷等多種形式的智能化使得電氣工程系統(tǒng)在自動化方向前進了一大步，實現(xiàn)了電氣工程技術的一大飛躍，同時也是未來電氣工程自動化發(fā)展的必由之路。

2 人工智能在電氣系統(tǒng)的實踐運用

以下就幾個電氣工程智能控制系統(tǒng)使用實踐進行介紹。

2.1 AVC系統(tǒng)

所謂AVC系統(tǒng)，是我國根據(jù)國外優(yōu)秀電力系統(tǒng)智能技術實踐經(jīng)驗和自身發(fā)展國情，通過綜合利用經(jīng)濟壓差無功潮流計算技術與先進無功動態(tài)補償裝置相結合而發(fā)展起來的一種自動化電力系統(tǒng)無功電壓參數(shù)控制系統(tǒng)，簡稱AVC。

AVC系統(tǒng)通過利用遙測、遙信技術將預先設置在各主要電力配送點的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)收集到核心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對各節(jié)點的各項電力參數(shù)進行即時的計算，通過該節(jié)點電力參數(shù)的偏差、偏差范圍在系統(tǒng)的分析中找出偏差的原因以及偏差糾正方案（主要方案內(nèi)容包括主變分接開關調(diào)節(jié)、電容器投切、系統(tǒng)無功功率補償?shù)龋⑼ㄟ^在線無功功率補償?shù)瓤刂埔詫崿F(xiàn)偏差糾正方案，由此保證該節(jié)點處電壓參數(shù)的穩(wěn)定。

而本系統(tǒng)在進行該項實時控制的要點是預先確定各節(jié)點的電壓參數(shù)的約束條件，即作為確定該節(jié)點電力參數(shù)是否產(chǎn)生偏差的標準，該標準隨節(jié)點的不同而不同。因而對于AVC系統(tǒng)而言，預先設置（在更智能化的系統(tǒng)中可以實現(xiàn)根據(jù)其他電力參數(shù)進行即時的更新）電力參數(shù)的約束條件的可靠性就成為整套控制系統(tǒng)運行的關鍵控制點。

AVC系統(tǒng)不需要或極少需要人為的參與，具備較高的智能化和自動化，而且作為閉環(huán)控制回路調(diào)節(jié)及時，能夠保證輸配電電力系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性與系統(tǒng)安全性，因此得到了廣泛的好評，在目前國內(nèi)電力系統(tǒng)送配電中得到了廣泛的應用。

我國國內(nèi)某電廠在電壓控制中采用了AVC系統(tǒng)，具體的實踐簡單介紹如下：

2.1.1 系統(tǒng)結構

該電廠AVC系統(tǒng)是基于送配電系統(tǒng)設施運行的輔助控制系統(tǒng)，其主要結構由調(diào)度中心主站、AVC子站、執(zhí)行終端機構成，各結構間利用以太網(wǎng)等構成星狀網(wǎng)絡，采用DCS閉合回路控制系統(tǒng)。

2.1.2 所采用的主要控制方案

當系統(tǒng)中高壓母線電壓參數(shù)高/低于系統(tǒng)給定參數(shù)值時，控制減少/增加發(fā)電機的無功功率；給每臺發(fā)電機組設定各自高低極值，控制機組在極值允許范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，否則禁止一切調(diào)節(jié)活動；在系統(tǒng)出現(xiàn)電壓波動異常時，閉鎖各機組獨自的調(diào)節(jié)功能，防止出現(xiàn)交叉干擾。

這樣的AVC系統(tǒng)的使用使得電廠對于電力系統(tǒng)中各主要節(jié)點的電壓參數(shù)進行了實時的自動監(jiān)測和控制，改變了以往制動響應遠滯后于參數(shù)異常的格局，增強了電力系統(tǒng)整個供配電的可靠穩(wěn)定性，而且極大地減少了人工的操作量和處理量，減輕了人員的工作負擔，降低了人為失誤所帶來的風險。

2.2 綜合智能自動控制系統(tǒng)

在廣泛采用新時期各項前沿技術成果的綜合智能控制系統(tǒng)，在控制過程中涉及到了計算機技術、硬件技術、軟件技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)分析技術、電力故障診斷與排查技術等多重技術。因而它相較于社會上一般的電氣自動控制系統(tǒng)而言具有反應更快、靈敏度更高、兼容性更強、數(shù)據(jù)處理更快、異常診斷排查能力更強的特點。它的自診斷能力，進一步增強了該系統(tǒng)在電氣工程系統(tǒng)中的穩(wěn)定性與可靠性，因而綜合智能自動控制系統(tǒng)成為當前電力系統(tǒng)自動化控制改造的主要發(fā)展方向，也是未來電力系統(tǒng)自動化運行的主要控制系統(tǒng)之一。

綜合智能自動控制系統(tǒng)在工作中其數(shù)據(jù)處理中心具有不同的模塊用以實現(xiàn)不同的功能，主要包括智能診斷模塊、誤操作聯(lián)鎖制動模塊、電網(wǎng)供配電智能調(diào)控模塊等。

2.2.1 智能診斷模塊

綜合智能自動控制系統(tǒng)和AVC系統(tǒng)類似，在工作時通過從各個數(shù)據(jù)監(jiān)控點采集的數(shù)據(jù)收集，通過封閉式局域網(wǎng)或加密開放式無線網(wǎng)絡可靠傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)后臺通過對各個反饋節(jié)點的數(shù)據(jù)進行分析，辨識各節(jié)點數(shù)據(jù)信息或查找系統(tǒng)運行中各節(jié)點處存在的異常，從而確定適應的故障排除工作制動方案，而進行異常數(shù)據(jù)分析與處理的主要工作就在智能診斷模塊中進行。

2.2.2 誤操作聯(lián)鎖制動模塊

對于跟社會各方面緊密接觸的供配電系統(tǒng)而言，其系統(tǒng)運行中存在有大量的不可預知因素影響到系統(tǒng)運行的正常與可靠。特別是在城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村居民動力/照明用電中，常會由于大量的人員誤操作而導致電氣火災、觸電等事故。綜合智能自動控制系統(tǒng)通過對各個模塊單元的即時數(shù)據(jù)（主要包括瞬時電壓、即時電流、電力負荷波動等）傳輸分析該節(jié)點處是否存在異常變化，從而在最短時間范圍內(nèi)確定合適的控制動作方案，以節(jié)點處各動作元件按指令動作從而完成對該局部區(qū)域內(nèi)電力系統(tǒng)的緊急聯(lián)鎖制動。

2.2.3 電網(wǎng)供配電智能調(diào)控模塊

對于當前社會電力供應，我國絕大部分地區(qū)均存在著電力供應相對不足的困境，特別是用電負荷較高時間段，電網(wǎng)供配電電力平衡供應就成為了一大難題，而綜合智能自動控制系統(tǒng)的智能調(diào)控模塊可以使得電力供應實現(xiàn)時間、區(qū)域上的最大合理化，在保障基本需求的基礎上，合理的實現(xiàn)電力資源的最優(yōu)化利用，實現(xiàn)地區(qū)供電的相對平衡。

3 結語

因而，人工智能下的電氣系統(tǒng)自動化程度的提升給社會生產(chǎn)生活提供了更為堅實的保障。除此之外，各種人工智能自動化電氣設備的大量涌現(xiàn)也極大地改變了原有電氣工程格局，使得人工智能在電氣工程系統(tǒng)的自動化道路的推進方向又邁出了堅實的一步?？梢灶A見的是，在不久的將來，充分利用人工智能的電氣工程系統(tǒng)自動化程度會空前的高，電氣工程系統(tǒng)的整體可靠性和穩(wěn)定性也會得到極大提升。

參 考 文 獻

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