電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化運用

陳 圓，鐘楊興宇

（國網(wǎng)建始縣供電公司，湖北 恩施 445300）

0 引 言

電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會的重要基礎設施，對于國家經(jīng)濟發(fā)展和人民生活起著至關重要的作用。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大和電力負荷的不斷增加，電力系統(tǒng)的運行和管理面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。為了提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性以及經(jīng)濟性，電氣工程自動化技術被廣泛應用于電力系統(tǒng)的運行和管理。

1 電氣工程自動化的智能化運用優(yōu)勢

1.1 有利于簡化電力系統(tǒng)設計

電氣工程自動化系統(tǒng)中，智能化技術在設計中的應用有著不同的設計思路，其核心是從生產(chǎn)活動管理的需要出發(fā)，控制理論相對簡單。智能化技術可以將工作設備納入整體控制方案，綜合考慮系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)和部分的潛在風險，并制定有針對性的措施。編寫計算機軟件控制程序，簡化電力系統(tǒng)電氣工程總體設計，實現(xiàn)電力系統(tǒng)設計的可靠性。

1.2 有利于提升控制器性能

電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化運用過程中，能夠對電力系統(tǒng)中運作設備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行快速的分析，通過數(shù)據(jù)模型對其進行運算，從而滿足電氣工程自動化的需求。智能控制系統(tǒng)具有較強的適應性，可以在電流和信號燈發(fā)生變化時自動調節(jié)。模糊控制器可以識別數(shù)據(jù)偏差，發(fā)出自動調整指令，使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。因此，智能化技術的應用可以保證控制器的性能，增強系統(tǒng)的適應性[1]。

1.3 有利于降低人工成本投入

電力系統(tǒng)需要消耗大量的人力和物力來維持儀器設備的運行。特別是在分析和診斷電路數(shù)據(jù)與故障時，往往需要多人的配合。智能化技術的應用可以減少人力投入，在無人和人員不足的情況下完成診斷分析工作，合理調整電氣設備的運行參數(shù)。同時，智能化技術具有更大的自主性，外部環(huán)境對其幾乎沒有影響。檢測到電力系統(tǒng)應用參數(shù)后，可直接對電力系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化處理等。不僅減少了對電力系統(tǒng)電氣工程的成本投入，同時也降低了工作人員的工作要求。通過智能化技術可以對電力系統(tǒng)進行調整和操作，進一步提高了電力系統(tǒng)的電氣工程自動化應用水平[2]。

2 電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化運用方法

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理技術

在電力系統(tǒng)的電氣工程中，數(shù)據(jù)采集與處理技術是智能化運用的基礎?？梢圆捎脗鞲衅?、監(jiān)測設備以及智能電能表等實時采集電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率、頻率等參數(shù)。同時，采集其他相關數(shù)據(jù)，如天氣數(shù)據(jù)、用戶用電數(shù)據(jù)等。采集到的數(shù)據(jù)需要進行預處理，包括數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)補全等，以提高數(shù)據(jù)的質量和可靠性。此外，還可以采用數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)存儲技術，減少數(shù)據(jù)的存儲空間與傳輸帶寬[3]。

2.2 數(shù)據(jù)分析與挖掘技術

數(shù)據(jù)分析與挖掘技術是電力系統(tǒng)電氣工程中智能化運用的核心。可以采用機器學習、數(shù)據(jù)挖掘和人工智能等算法，對電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，提取有價值的信息與知識。例如，可以采用聚類算法對電力系統(tǒng)的負荷數(shù)據(jù)進行聚類分析，識別出不同類型的負荷特征；可以采用分類算法對電力系統(tǒng)的故障數(shù)據(jù)進行分類診斷，判斷故障的類型和原因；可以采用預測算法對電力系統(tǒng)的負荷數(shù)據(jù)進行預測，預測未來一段時間的負荷變化趨勢。此外，還可以采用關聯(lián)規(guī)則挖掘算法、時序模型和優(yōu)化算法等，對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行關聯(lián)分析、趨勢預測以及優(yōu)化調度。

2.3 數(shù)據(jù)可視化技術

數(shù)據(jù)可視化技術是電力系統(tǒng)電氣工程中智能化運用的重要手段?？梢圆捎每梢暬夹g，將電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)以圖表、曲線以及地圖等形式展示出來，直觀地反映電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和趨勢。同時，還可以采用決策支持系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)分析和挖掘的結果與決策模型相結合，為電力系統(tǒng)的運行和管理提供決策支持。例如，可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結果，制定合理的負荷調度策略和能源管理方案；可以根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的結果，預測電力系統(tǒng)的故障風險和負荷需求，制定相應的預警和應急措施[3]。

2.4 機器學習算法技術

機器學習算法技術是一種通過訓練數(shù)據(jù)來構建模型并進行預測和決策的方法。在電力系統(tǒng)中，機器學習算法可以用于電力負荷預測、電力設備故障診斷以及電力系統(tǒng)優(yōu)化調度等方面。例如，可以使用支持向量機（Support Vector Machine，SVM）算法來進行電力負荷預測，通過對歷史負荷數(shù)據(jù)的學習和分析，預測未來的負荷變化趨勢，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的優(yōu)化調度。深度學習算法是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡的機器學習方法，可以通過多層次的神經(jīng)網(wǎng)絡結構來學習和提取數(shù)據(jù)的特征。在電力系統(tǒng)中，深度學習算法可以用于電力設備狀態(tài)監(jiān)測和電力系統(tǒng)故障診斷等方面。例如，可以使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（Convolutional Neural Network，CNN）算法來進行電力設備狀態(tài)監(jiān)測，通過對設備傳感器數(shù)據(jù)的學習和分析，實時監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設備故障和異常情況。自然語言處理技術是一種將自然語言轉化為計算機可處理形式的技術。在電力系統(tǒng)中，自然語言處理技術可以用于電力系統(tǒng)的智能監(jiān)測和智能控制等方面。例如，可以使用文本分類算法來對電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進行分類和分析，提取有價值的信息，支持系統(tǒng)的智能監(jiān)測和預警功能。同時，可以使用自然語言生成算法來生成電力系統(tǒng)的運行報告和分析結果，提供決策支持與管理建議[4]。

2.5 人工智能化技術

人工智能化技術在電力系統(tǒng)中的應用主要是為了解決電力系統(tǒng)自動化過程中的故障問題，研究和應用方向一致。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，電力設備故障和系統(tǒng)故障的檢測與維護工作主要由人工完成。但是這種方法不僅效率低，而且不能及時修復故障部件，嚴重影響電力設備的穩(wěn)定運行。而人工智能化技術的應用可以有效診斷電氣設備故障，準確定位故障位置和原因，有針對性地解決設備問題，避免損壞擴大，影響電氣工程的正常運行。同時，應用人工智能化技術可以對系統(tǒng)中的小損傷進行診斷，進一步科學地處理問題，不僅可以準確識別故障，還可以縮短維修時間，減少資金投入。

在電力系統(tǒng)中應用人工智能化技術進行故障修復，可以準確定位故障發(fā)生的位置，分析故障發(fā)生的原因，然后應用科學合理的方法解決故障，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.6 PLC控制技術

電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化運用中，可編程邏輯控制器（Programmble Logic Controller，PLC）技術的主要功能之一是順序控制，主要應用于電力系統(tǒng)電氣工程的管理。PLC控制技術可以對不同類型的電氣設備進行控制，包括對電氣設備運行線路的遠程監(jiān)控、對通風照明設備的開關控制等，使電氣工程自動化控制管理更加開放。同時，隨著智能化技術的不斷完善，結合制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）與分散控制系統(tǒng)（(Distributed Control System，DCS），電力系統(tǒng)中電氣工程自動化控制的范圍逐步擴大，實用性不斷提高。PLC技術將根據(jù)控制系統(tǒng)狀態(tài)和初始狀態(tài)劃分階段，在不同的數(shù)據(jù)輸出中保持恒定模式。通過PLC技術，可以規(guī)范對電氣工程系統(tǒng)運行的控制，同時保證電力系統(tǒng)的安全運行。邏輯控制工作由編程系統(tǒng)進行，保證電源運行處于最佳狀態(tài)，能夠對電源運行過程中的各種情況進行邏輯運算和指令控制。PLC控制技術在電力系統(tǒng)自動化中實現(xiàn)了多對多控制，可以通過多個節(jié)點進行同步控制。此外，還可以調節(jié)電力系統(tǒng)的狀態(tài)，強化其對電力系統(tǒng)的智能保護，以達到更好的電力系統(tǒng)智能服務效果。

3 電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化運用案例分析

3.1 案例背景

某地區(qū)的電力系統(tǒng)由多個發(fā)電廠、變電站以及配電網(wǎng)組成。由于電力需求的增長和系統(tǒng)規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的手動操作與監(jiān)控方式已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)的要求。因此，該地區(qū)決定引入智能化技術來提升電力系統(tǒng)的運行效率和安全性。

3.2 案例分析

首先，引入智能化監(jiān)控系統(tǒng)可以實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和各個設備的工作情況。通過傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，監(jiān)控系統(tǒng)可以收集大量的實時數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)分析和處理。運用人工智能算法，系統(tǒng)可以自動識別異常情況，并及時發(fā)出警報，以便運維人員采取相應的措施。

其次，引入智能化調度系統(tǒng)可以通過優(yōu)化算法和預測模型，自動進行電力系統(tǒng)的調度計劃。系統(tǒng)可以根據(jù)電力需求、發(fā)電廠的運行狀態(tài)和電網(wǎng)負荷等因素，自動調整發(fā)電機組的出力和變電站的運行模式，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的平衡和優(yōu)化。

最后，引入智能化故障診斷和恢復系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)分析與模型預測，自動識別故障類型和位置，并提供相應的恢復方案。系統(tǒng)可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，自動學習并優(yōu)化故障診斷和恢復的策略，提高故障處理的效率和準確性[5]。

3.3 案例總結

引入智能化監(jiān)控系統(tǒng)、智能化調度系統(tǒng)、智能化故障診斷和恢復系統(tǒng)可以提高電力系統(tǒng)的運行效率、安全性以及可靠性。這些智能化技術的應用將為電力系統(tǒng)的發(fā)展和改進帶來巨大的潛力與機遇。

4 電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化運用優(yōu)化策略

4.1 構建智能化應用系統(tǒng)管理機制

電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化運用情況直接關系到電力系統(tǒng)工程中智能變電項目的成敗。為了防止安全事故的發(fā)生，需要構建智能化應用系統(tǒng)管理機制。為了保持整個系統(tǒng)的穩(wěn)定，需要建立健全的管理制度，并進行嚴格的設計和審查。在很多情況下，這些管理方法是通過管理系統(tǒng)來實現(xiàn)的。事實上，以前的管理系統(tǒng)并沒有關注自動化問題，一旦采用這種動態(tài)管理方式，將給整個行業(yè)帶來更大的發(fā)展空間?，F(xiàn)代管理制度的優(yōu)點是易于模擬現(xiàn)實，隨時調整管理方法，使管理行業(yè)易于發(fā)展。智能化技術的不斷更新將推動電力系統(tǒng)中設計模式的不斷更新，從而大大提高系統(tǒng)的運行效率。

4.2 優(yōu)化電力系統(tǒng)的設計應用

電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化運用不僅可以減少操作錯誤，還可以使操作人員快速了解相關操作方法。智能化技術的采用可以使電力工程的相關算法更加實用。經(jīng)過這樣的計算，可以為系統(tǒng)的應用提供更多的改進。隨著電網(wǎng)的智能化，過去復雜、傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理方式逐漸向智能化方向發(fā)展，智能化技術的應用日益廣泛，有效管理了電網(wǎng)的一些實際應用，從而大大提高了電網(wǎng)的運行效率。在電力系統(tǒng)的電氣工程中使用智能設備，不僅可以優(yōu)化工程設計，還可以提高工作效率，大大提高各種工作設備之間的協(xié)調能力。

5 結 論

隨著科學技術的不斷發(fā)展，智能化技術在電力系統(tǒng)電氣工程自動化中的應用也成為電力工業(yè)發(fā)展的重要組成部分?；诖?，電力系統(tǒng)電氣工程自動化依賴智能化技術實現(xiàn)智能化、現(xiàn)代化、自動化，可以建立起科學高效的運行系統(tǒng)，提高行業(yè)的工作效率，從而適應電力行業(yè)應用需求的要求，促進整個電力系統(tǒng)電氣工程自動化的可持續(xù)發(fā)展。