最優(yōu)控制理論在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用概述

張劍

摘 要：本文介紹了最優(yōu)控制理論在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀，并說明了最優(yōu)控制理論在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化中的重要性和作用，闡述了最優(yōu)控制理論在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用研究，這對今后的電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化研究具有重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電氣企業(yè)；電氣工程；重要作用；應(yīng)用現(xiàn)狀

1、最優(yōu)控制理論在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展更加迅速，進(jìn)而電力企業(yè)的規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，電力企業(yè)對各方面的管理也更加規(guī)范，更加合理，尤其是對電力企業(yè)資質(zhì)管理體制更加的有序合理，電力企業(yè)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮的作用也越來越大，而在電力系統(tǒng)配電網(wǎng)過程中，最優(yōu)控制理論被廣泛地應(yīng)用，它是電力企業(yè)管理的重要內(nèi)容，也是電力企業(yè)能夠正常運(yùn)行的重要保證，能夠幫助打造電力企業(yè)的核心競爭力，是電力企業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求。

在目前我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展階段，我國的電力企業(yè)屬于粗放型的經(jīng)營模式，管理方面有一定形式的缺陷，就是管理部門將任務(wù)分配給項(xiàng)目管理人員，接著設(shè)想一下他們項(xiàng)目開展之后的進(jìn)程，但是由于后期實(shí)施的過程中，缺乏專業(yè)人員的監(jiān)督，使得項(xiàng)目工程有所延誤。還有一種情況是，管理部門有較大的項(xiàng)目，但是沒有具體的實(shí)施方案和執(zhí)行技巧。還有一些企業(yè)的項(xiàng)目管理處于無序狀態(tài)，硬件設(shè)施管理不齊全，器具堆放雜亂無章，項(xiàng)目部署沒有合理科學(xué)地規(guī)劃，導(dǎo)致項(xiàng)目進(jìn)度無法推進(jìn)，直接造成了企業(yè)項(xiàng)目的工程時(shí)間耽誤。如果一個(gè)工程項(xiàng)目不規(guī)范、不科學(xué)，任其自由的發(fā)展，不僅會(huì)造成項(xiàng)目工期的延長，而且還會(huì)造成不必要的人力、物力、財(cái)力的損失。但有的項(xiàng)目人員為了一味的追求進(jìn)度而不顧項(xiàng)目的承受能力，這勢必會(huì)造成工程成本的增加，對工程的施工質(zhì)量也無法保證，會(huì)給之后的電力系統(tǒng)配電項(xiàng)目留下巨大的隱患。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國正處于“十三五”規(guī)劃的攻堅(jiān)之年和轉(zhuǎn)型之年，要發(fā)揮市場在社會(huì)主義市場中的決定性作用，并且發(fā)揮政府的宏觀調(diào)控作用來滿足我國人們的物質(zhì)精神文化需求。而電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化為我國的經(jīng)濟(jì)注入新的活力，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重要成果，在我國電力企業(yè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的效益，甚至可以帶動(dòng)電力企業(yè)的發(fā)展。

我國目前的發(fā)展模式仍然以資源型產(chǎn)業(yè)和原料性產(chǎn)業(yè)，以犧牲環(huán)境和資源而換得經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這種盲目急速的發(fā)展?fàn)顟B(tài)使得經(jīng)濟(jì)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了環(huán)境和資源所能承受的范圍，造成嚴(yán)重的能源資源短缺問題。因此，我國在上個(gè)世紀(jì)九十年代便開始研究將最優(yōu)控制理論應(yīng)用于電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化中，通過這一理論可以準(zhǔn)確地控制電網(wǎng)的配電數(shù)據(jù)和范圍，為我國得到電力企業(yè)實(shí)施電力配網(wǎng)帶來不少便利。

2、最優(yōu)控制理論在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化中的基本概述

最優(yōu)控制系統(tǒng)理論研究的主要問題在于，它是根據(jù)已建立的被控對象的數(shù)學(xué)模型，來選擇一個(gè)容許控制的對象和區(qū)域，使得被控制的對象要按照規(guī)定進(jìn)行運(yùn)作，并要求將給定的某一性能的指標(biāo)要達(dá)到最優(yōu)化。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，最優(yōu)控制理論出現(xiàn)了數(shù)值解法，通過直接搜索法和疊加法找出最適合的控制范圍，對于得出的結(jié)論比較接近或者是鄰近取值，都用比較簡單的梯度法或者單純形法等等的方式。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)可以作為最優(yōu)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線控制，從而使得最優(yōu)控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用中也變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，具有一定的實(shí)踐意義。

發(fā)展到目前為止，對于最優(yōu)控制系統(tǒng)的研究，無論是在深度上還是廣度上都得到了一定程度的發(fā)展，而且未來的發(fā)展前景也是非常廣闊的，并形成了非常實(shí)用的學(xué)科分支，例如有隨機(jī)最優(yōu)控制、分布參數(shù)控制等等方法。就目前的發(fā)展情況來講，最優(yōu)控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化的研究中還是具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益的。

3、最優(yōu)控制理論在電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化有很多因素和條件的限制，設(shè)計(jì)了新建變電站建設(shè)時(shí)間、建設(shè)地點(diǎn)以及容量大小的最優(yōu)選擇控制，要求滿足配網(wǎng)自動(dòng)化的最大需求。在已知的規(guī)劃好的預(yù)測負(fù)荷和電源規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)給出的確定參數(shù)，科學(xué)合理的新建線路，使得電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化電網(wǎng)設(shè)計(jì)可以適應(yīng)更好的電量負(fù)荷，要設(shè)計(jì)科學(xué)可靠的，運(yùn)行安全且有經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。但是由于電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化涉及的因素比較多，而且受到多種變量的束縛，進(jìn)而電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化其實(shí)是一個(gè)非常復(fù)雜的大規(guī)模的組合優(yōu)化問題。

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力市場改革的不斷深入，以及可靠性價(jià)值概念的形成，電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化越來越受到重視，其中一個(gè)關(guān)鍵的因素是可靠性邊際成本，從而使得配網(wǎng)自動(dòng)化的的效益達(dá)到良好。而可靠性邊際成本是指增加一個(gè)單位可靠性水平而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益而減少投入成本，可靠性邊際成本包括分段開關(guān)的投資費(fèi)用和運(yùn)行的維修費(fèi)用，可靠性邊際成本效益目的是為了那些因電力供給不足而造成的用戶停電損失，而電力系統(tǒng)的配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的總費(fèi)用包括開關(guān)投資費(fèi)用、運(yùn)行維修費(fèi)用和用戶停電損失費(fèi)用等等。

電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)還有一個(gè)比較重要的創(chuàng)新就是安裝配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)，它是一個(gè)實(shí)時(shí)在線處理系統(tǒng)，可以隨時(shí)解決用戶提出的問題，但是其工作量大，工作環(huán)境相對惡劣，溫差變化很大，而且一般都裝在高電壓和高電流的裝置上，而且配電網(wǎng)的通信點(diǎn)一般都比較多而且分散，很難采用同一種方式來進(jìn)行解決，一般要采用混合式的通訊方式，再加上一些干擾因素，配電網(wǎng)故障信息受干擾的可能性就會(huì)加大。

在最優(yōu)控制理論應(yīng)用中，還有一個(gè)重要的部分就是配電網(wǎng)的優(yōu)化及重構(gòu)，配電網(wǎng)的優(yōu)化及重構(gòu)是指配電網(wǎng)在正常運(yùn)行中，在電力系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作時(shí)，會(huì)根據(jù)理想的實(shí)際負(fù)荷來判斷負(fù)荷的實(shí)際分布情況，進(jìn)而決定網(wǎng)路信息的理想運(yùn)作模式，在理想的運(yùn)作模式與當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)作模式加以對比，才可以決定采用的解決方式和實(shí)際的負(fù)荷運(yùn)載量。這些理想的運(yùn)作模式就是為了強(qiáng)制的改變電力系統(tǒng)的供電路徑，使得電力系統(tǒng)的供電設(shè)備可以達(dá)到最優(yōu)模式。

配電網(wǎng)優(yōu)化及重構(gòu)設(shè)備可以使得電力系統(tǒng)降低耗能，節(jié)約資源能源，進(jìn)一步提高供電質(zhì)量和供電可靠性和科學(xué)性，，改善電力系統(tǒng)的電壓分布和功率分布，延長電力系統(tǒng)設(shè)備的使用時(shí)限，可以更好地帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。通過優(yōu)化重構(gòu)不僅可以平衡負(fù)荷消除過載，進(jìn)一步提高供電電壓的質(zhì)量，而且還可以降低電力損耗，提高電力系統(tǒng)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。

4、結(jié)束語

綜上所述，最優(yōu)控制理論在電力配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)踐應(yīng)用還是非常有成效的，而且應(yīng)用前景非常廣闊，使得電力系統(tǒng)管理已經(jīng)更加的專業(yè)化、科技化、規(guī)范化和動(dòng)態(tài)化。為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展要求，電力系統(tǒng)企業(yè)應(yīng)該努力提高其自身的核心競爭力，發(fā)揮其自身的優(yōu)點(diǎn)來創(chuàng)造更多的價(jià)值，占據(jù)更多的市場份額。

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