電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的智能控制技術(shù)

[摘 要]在當(dāng)前的電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)中，隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能化成為其發(fā)展的主要方向。特別是在能源需求日益增長(zhǎng)、能源結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜的背景下，電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用顯得尤為重要。文章探討了智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用，揭示了智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中面臨的一些挑戰(zhàn)，提出了相應(yīng)的解決策略和建議，以期推動(dòng)智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的更廣泛應(yīng)用和深入發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)自動(dòng)化；智能控制技術(shù)；優(yōu)化調(diào)度；故障診斷

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2024）06–0124–03

Intelligent Control Technology in Power System Automation

CHEN Junyu

[Abstract]In the current trend of power system development， with the continuous progress of information technology， intelligence has become the main direction of its development. Especially in the context of increasing energy demand and increasingly complex energy structure， the innovation and application of power system automation control technology are particularly important. The article explores the application of intelligent control technology in power system automation， reveals some challenges faced by intelligent control technology in power system automation， and proposes corresponding solutions and suggestions to promote the wider application and deeper development of intelligent control technology in power system automation.

[Keywords]power system automation； intelligent control technology； optimize scheduling； fault diagnosis

1 電力系統(tǒng)自動(dòng)化概述

電力系統(tǒng)自動(dòng)化是指通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的高效監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)控制及智能管理。其涵蓋了發(fā)電、輸電、配電等核心環(huán)節(jié)，旨在提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和運(yùn)行效率。隨著科技的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化正呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展趨勢(shì)。一方面，智能化成為電力系統(tǒng)自動(dòng)化的重要方向，通過(guò)引入人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的智能感知、預(yù)測(cè)和優(yōu)化，提高系統(tǒng)運(yùn)行的智能化水平。另一方面，電力系統(tǒng)自動(dòng)化正向著更加全面和集成的方向發(fā)展，不僅局限于單個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，更著眼于整個(gè)電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化和集成管理。此外，可再生能源的接入和電動(dòng)汽車的普及等也對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化提出了新的挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)需要更加靈活、智能地應(yīng)對(duì)這些變化，實(shí)現(xiàn)可再生能源的高效利用和電動(dòng)汽車的便捷充電。

2 智能控制技術(shù)概述

智能控制技術(shù)是一種先進(jìn)的控制策略，其融合了人工智能、自動(dòng)化控制、數(shù)據(jù)處理等多種技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的智能化管理和調(diào)控。這種技術(shù)不僅具備自主驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的能力，還能夠在無(wú)人干預(yù)的情況下，通過(guò)定量方法與定性方法相結(jié)合的控制方式，引導(dǎo)求解過(guò)程，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。隨著電力需求的日益增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)面臨著諸多挑戰(zhàn)，如電網(wǎng)負(fù)荷不均衡、電力供應(yīng)不穩(wěn)定等問(wèn)題。智能控制技術(shù)的出現(xiàn)，為這些問(wèn)題的解決提供了新的途徑，其能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)電力需求的變化及時(shí)調(diào)整電力供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置。

3 智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 智能監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析

隨著物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，為電力系統(tǒng)提供了豐富的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過(guò)高速網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，利用大數(shù)據(jù)分析與挖掘技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)分析。而智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)，使得電力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的監(jiān)控。系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流、頻率等關(guān)鍵參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并通過(guò)智能算法進(jìn)行預(yù)警和決策。這不僅提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，還降低了運(yùn)維成本。同時(shí)，智能監(jiān)控系統(tǒng)還能夠?qū)﹄娏υO(shè)備進(jìn)行健康狀態(tài)評(píng)估，預(yù)測(cè)設(shè)備壽命，為運(yùn)維人員提供決策支持。在實(shí)際應(yīng)用中，智能監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)度、輸變電、配電等環(huán)節(jié)。通過(guò)智能監(jiān)控，運(yùn)維人員能夠?qū)崟r(shí)掌握電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的安全隱患，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)智能監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。

3.2 智能故障診斷與預(yù)警

傳統(tǒng)的故障診斷方法通常依賴于人工巡檢和經(jīng)驗(yàn)判斷，效率低下且易出錯(cuò)。而基于智能控制技術(shù)的故障預(yù)警系統(tǒng)，則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)故障的快速、準(zhǔn)確診斷。智能故障診斷技術(shù)基于機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等算法，通過(guò)對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的分析，建立故障模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障類型的自動(dòng)識(shí)別。同時(shí)，系統(tǒng)還能夠根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，立即觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，通知運(yùn)維人員進(jìn)行處理?；谥悄芸刂萍夹g(shù)的故障預(yù)警系統(tǒng)不僅提高了故障診斷的準(zhǔn)確性和效率，還能夠在故障發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警，為運(yùn)維人員提供足夠的時(shí)間進(jìn)行故障排查和處理。這大幅降低了電力系統(tǒng)的故障率，提高了系統(tǒng)的可靠性。

3.3 智能優(yōu)化調(diào)度

隨著電力需求的日益增長(zhǎng)和可再生能源的大規(guī)模接入，電力系統(tǒng)的調(diào)度問(wèn)題變得日益復(fù)雜。傳統(tǒng)的調(diào)度方法通常難以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，而智能優(yōu)化調(diào)度技術(shù)則提供了一種有效的解決方案。智能優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行，即在滿足電力需求的同時(shí)，最小化運(yùn)行成本、最大化能源利用效率。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，智能優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)采用了多種智能優(yōu)化算法，如遺傳算法、粒子群算法等，對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行求解。在實(shí)際應(yīng)用中，智能優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和電力需求，結(jié)合可再生能源的發(fā)電情況，制訂出最優(yōu)的調(diào)度方案。這些方案能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力資源的合理分配和高效利用，降低電力系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。配電網(wǎng)智能調(diào)度模式如圖2所示。

4 智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用的設(shè)計(jì)

4.1 智能控制設(shè)計(jì)的核心理念

智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用，無(wú)疑為電力行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了顯著的推動(dòng)力。這一理念的實(shí)現(xiàn)，依賴于先進(jìn)傳感器、通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理算法的集成應(yīng)用。通過(guò)遍布電網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)，智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)捕獲電網(wǎng)的各類運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率因數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)。這些數(shù)據(jù)隨后通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法進(jìn)行清洗、分析和挖掘，提取出反映電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的深層信息?；谶@些實(shí)時(shí)信息，智能控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行自我決策。通過(guò)運(yùn)用深度學(xué)習(xí)、模式識(shí)別等人工智能技術(shù)，系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)電力負(fù)荷的變化趨勢(shì)，評(píng)估電網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，并據(jù)此制訂優(yōu)化調(diào)度策略。

4.2 關(guān)鍵控制策略與算法

關(guān)鍵的控制策略與算法是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的核心。這些策略與算法的運(yùn)用，使得智能控制系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)地控制電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。而基于深度學(xué)習(xí)的預(yù)測(cè)算法通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的深度學(xué)習(xí)和模式識(shí)別，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電力負(fù)荷的變化趨勢(shì)，為調(diào)度決策提供有力支持。同時(shí)，基于多目標(biāo)優(yōu)化的調(diào)度算法則綜合考慮了經(jīng)濟(jì)性、安全性和環(huán)保性等多個(gè)目標(biāo)，通過(guò)優(yōu)化算法的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的綜合優(yōu)化。這種算法能夠在滿足供電需求的同時(shí)，降低運(yùn)行成本，減少環(huán)境污染。此外，基于模式識(shí)別的故障診斷算法通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，能夠快速識(shí)別電網(wǎng)中的故障模式，并自動(dòng)采取相應(yīng)的控制措施，防止故障擴(kuò)大。

4.3 智能控制系統(tǒng)的架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

智能控制系統(tǒng)的架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)其功能的基礎(chǔ)，其決定了系統(tǒng)如何有效地集成各個(gè)組件，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理、決策和執(zhí)行。一個(gè)典型的智能控制系統(tǒng)架構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、決策控制層和執(zhí)行層等多個(gè)層次，每個(gè)層次都有其特定的功能和作用。數(shù)據(jù)采集層是智能控制系統(tǒng)的前端，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括電壓、電流、功率因數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，以及設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境信息等輔助數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集層通過(guò)布署在電網(wǎng)各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取和傳輸。數(shù)據(jù)處理層是智能控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分析和挖掘。通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法和模型，數(shù)據(jù)處理層能夠提取出有價(jià)值的信息，為后續(xù)的決策和控制提供依據(jù)。

5 智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)與對(duì)策

5.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與統(tǒng)一性問(wèn)題及對(duì)策

由于電力系統(tǒng)自動(dòng)化涉及眾多技術(shù)領(lǐng)域和多個(gè)應(yīng)用環(huán)節(jié)，各技術(shù)之間的銜接和互通成為關(guān)鍵。然而，目前尚缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致不同技術(shù)之間難以融合，限制了智能控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，需要積極推進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂和統(tǒng)一工作。一方面，加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)的溝通與協(xié)作，形成共識(shí)，共同推動(dòng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂；另一方面，借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，制訂符合國(guó)情的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，加強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳和推廣工作，提高電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知度和遵守度，確保智能控制技術(shù)的順利實(shí)施。

5.2 數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)問(wèn)題及對(duì)策

在電力系統(tǒng)中，大量的數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理，這些數(shù)據(jù)中可能包含用戶的個(gè)人信息和電力系統(tǒng)的敏感數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)泄露或被非法獲取，不僅會(huì)對(duì)用戶的隱私造成侵害，還可能對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅。針對(duì)這一問(wèn)題，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全管理和隱私保護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用，建立健全的數(shù)據(jù)安全管理制度，明確數(shù)據(jù)的安全責(zé)任和管理要求，確保數(shù)據(jù)在采集、傳輸和處理過(guò)程中的安全性。還要采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)和訪問(wèn)控制技術(shù)，保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。

5.3 技術(shù)更新與人員培訓(xùn)問(wèn)題及對(duì)策

隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和應(yīng)用，電力系統(tǒng)的工作人員需要不斷更新知識(shí)和技能，以適應(yīng)新的技術(shù)要求。然而，目前部分工作人員對(duì)新技術(shù)了解不足，難以適應(yīng)新的工作環(huán)境。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，需要加強(qiáng)人員培訓(xùn)和教育，定期舉辦技術(shù)培訓(xùn)班和研討會(huì)，邀請(qǐng)專家進(jìn)行授課和指導(dǎo)，幫助工作人員掌握新技術(shù)的基本原理和應(yīng)用方法。此外，加強(qiáng)實(shí)踐操作和案例分析，提高工作人員的實(shí)際操作能力和問(wèn)題解決能力。同時(shí)，建立激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)工作人員積極學(xué)習(xí)和應(yīng)用新技術(shù)，提高整個(gè)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)水平。

6 結(jié)束語(yǔ)

智能控制技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的成果，展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能控制技術(shù)將更加精準(zhǔn)、高效地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，推動(dòng)電力系統(tǒng)的智能化水平不斷提升。同時(shí)，隨著可再生能源的大規(guī)模接入和電力市場(chǎng)的逐步開(kāi)放，智能控制技術(shù)將在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高能源利用效率等方面發(fā)揮更大的作用。此外，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，智能控制技術(shù)將與這些先進(jìn)技術(shù)深度融合，形成更加智能、高效的電力系統(tǒng)自動(dòng)化解決方案。這將為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐，推動(dòng)電力行業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳楠.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的智能技術(shù)應(yīng)用研究[J].中國(guó)科技投資，2023（3）：79-81.

[2] 王鑫琪.智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2023（9）：155-157.

[3] 石文新.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的智能技術(shù)應(yīng)用研究[J].工業(yè)A，2023（1）：201-204.

[4] 周凱.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的智能技術(shù)應(yīng)用研究[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2019（5）：110-111.

[5] 李昊.電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的智能技術(shù)應(yīng)用研究[J].百科論壇電子雜志，2020（9）：1367-1368.