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论新时期智能技术在电力行业的融合与应用

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  摘 要:在互联网技术发展迅猛,科技不断创新发展,取得越来越多成果的今天,智能技术已经开始逐步应用于包括航天、化工、电力行业等各个行业。以电力行业为例,当前电力行业研究和发展的重要工作内容是如何有效提高电力系统效率和技术手段,将智能技术应用到电力行业,对于电力系统自动化的可靠性、安全性、质量以及工作效率都能得到极大的提升,也能使从业人员更方便的进行电力系统自动化管理工作。在电力行业运用智能技术,既是对电力系统自动化下一步发展方向的新的尝试,也是对未来机电系一体化工作发展趋势的展望,对电力系统自动化发展有着非常显著的促进作用。本文将着重剖析智能技术在电力系统自动化中的运用。并对智能技术在电力行业未来的发展趋势做出展望。
  关键词:智能技术;电力行业;电力系统自动化
  中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)09-0170-03
  电力行业是一个涉及环节多、覆盖范围广、不确定性因素强的庞大复杂系统。从整个电力系统来看,从发电、输电、变电、配电再到终端的用电,整个环节都包含着典型动态的多维特性,主要表现在:时变性,整个电力系统在每时每刻其运行状况都在发生着难以预知的变化;非线性,电力系统是一个牵扯多维度,多方面的复杂系统,并不是简单的单线传输机制;参数不定性,电力系统在运转过程中,会产生庞大的海量数据和相关参数,而这些参数在整个系统中呈现出无序性和难以确定性。通常而言,由于电力行业以上的这些特性,导致了电力行业控制、运行起来非常的复杂与麻烦,很多应用在电力行业上的器件都不能完全发挥其应有的性能,大多数都会出现反应延迟、停滞、高压或者饱和等各种问题。而这些问题在传统的电力行业中虽然已经耗费大量的人力、物力和财力去弥补和应对,但是却事倍功半。那么,在这种情形下,如何提高电力系统的工作效率,推动整个电力行业时效性的大幅提升是业内需要重点考虑与解决的问题。另一方面,随着经济发展,整个社会对于用电量的需求大幅提高,这些,都对整个电力行业提出了更高的要求。而智能技术的出现,推动了整个电力行业划时代的变革。
  1 智能技术及电力行业发展的基本概况
  谈及智能技术,就不得不提计算机和互联网技术,智能技术正是基于不断发展的计算机及互联网信息技术创新而来。智能技术,总体来讲就是由当代计算机技术以及光电传感技术和其它与智能控制相关的科研技术组合在一起形成的一种无人化控制系统技术。该技术的出现,是世界范围内科技领域具有重要意义的一次技术革命。而智能技术与电力系统的融合,将会非常有效解决传统电力行业在运行过程中反应迟缓、滞后、高压及饱和等问题。同时,通过智能控制机制可以得到高效且快速的问题反馈并根据反馈结果得出可行的解决方案。因此,智能技术对于提升电力行业系统运行的可靠性和安全性有着极其重要的意义。
  到目前为止,电力行业在智能技术方面的应用,仍然是与电力系统自动化技术的简单融合。电力系统自动化技术是我国对于电力系统的改革与发展方向。电力系统自动化技术是在电力行业的生产,输送、分配、调度等各个环节通过自动控制来保证整个系统的可靠高效运行。从客观上来说,随着电力系统自动化程度的提高,电力系统的可靠性、安全性以及运转速率、效率都会得到不同程度的提升。然而,现目前我过电力系统的自动化技术还不够成熟,很多时候,电力系统的运行仍需要很大的人力来协助管理维护和处理意外事故。而智能技術在电力系统自动化技术中的运用,能够弥补电力系统自动化技术中的一些缺陷和不足,一举解决电力系统运行过程中存在的不稳定性以及无法应对解决突发状况等问题。
  2 电力领域应用的智能技术
  目前,通过智能技术的组成架构以及其在电力行业中的应用环节,我国在电力行业应用的智能技术主要分为以下六个方面。
  2.1 神经网络控制技术
  从起源来看,神经网络控制技术是最早的,大约在1940年左右在电力系统中就已经在应用了,随着社会变革以及技术的快速发展,该技术也在不断的创新与发展,也开发出了一些新的走在前端的研究成果,比如通过软件构架可以对系统的样本进行自主的学习和训练,从而实现了自学能力,自组能力和复杂的非线性特性等较为新颖的智能控制技术也在电力行业有了非常广泛的应用,因此对该技术在电力系统自动化中的应用有了极大的推动,在后续电力系统自动化中的应用也打下了夯实基础。该技术通过非线性映射以此来实现比较精准的智能控制,且在电力系统自动化方面的应用大多数都在硬件方面、模型研究方面以及网络结构方面。
  2.2 专家控制技术
  专家控制技术基于计算机网络,是一种具有开拓性的智能化控制技术,关键在于该技术是建立在具有丰富的专业知识及经验的行业专家的基础上去实现对突发故障的分析处理及故障修复。总的来说,专家控制技术能够根据自身的专业知识及实战经验较为准确的判断电力系统的运行状态以及可能影响电力系统正常运行的潜在的因素。以此基于智能控制系统去实现快速处理故障和对故障问题的智能回复,可以减缓电力系统因自身因素带来的反应延迟,低效等相关问题,且对于故障原因也能较为准确的分析与判断。
  不仅如此,专家控制系统在电力行业还主要被应用于故障预警等方面,我们知道,电力系统覆盖地域广,系统运行复杂,很多环节和部门往往会发生难以预料的紧急情况或者突发故障,一旦出现问题,往往需要花费大量的人力和时间去进行排查,抢修;但是,专家控制系统的应用,可以提前录入专家的专业知识和专业判断,并不停地与系统各个环节进行对比,从而能快速辨识系统中存在的危险和问题,并根据录入的专业知识提出有效的故障解决方案,从而能够快速高效的解决紧急情况,保障电力系统的正常运转。同时,专家控制系统可以有效分析各个用电端口的电压数据情况,预防某些端口超负荷运行,实现自动化,合理化的配电。当然,人机接口也是专家控制系统的一个新的发展方向和发展领域,我们知道,电力系统目前很难实现全面的自动化和智能化,那么,当遇到一些复杂的新情况时,专家控制系统可能不能给出有效的解决方案,这时就需要专家进行人力操作,进而将解决方案自动录入系统更新,从而不断增加数据库中的解决方案,为提高电力系统的自动化水平,且对于电力行业自动化高效发展打下了坚实的技术基础。   当然,专家控制系统当前在电力行业中的应用还是浅层次的,不完善的,存在很多亟待解决的问题。首先是技术问题,专家控制系统目前与电力行业之间的融合还不完全,技术应用还停留在浅层次,例如,专家控制系统只能根据专家录入的知识对系统故障提出解决方案,这是一般性的、傻瓜式的反应,而专家控制系统自身并不能通过采集故障数据从而进行自主的组织与分析,所以其无法应对系统出现的一些新的突发状况;另外,专家控制系统所存储的内容全部来源于专家的知识与经验,其对这些内容的运用还是浅层次的、表面的行为,其所提出的解决方案仅仅适用于一般性问题,对于更加复杂,更加专业性的问题往往难以提出有效解决方案。因此,专家控制系统未来还有着很大的发展空间,只有不断的深入对其的研究与创新,才能为电力行业做出更好的贡献。
  2.3 模糊控制技术
  在当下众多应用广泛的智能技术中,模糊控制技术是其中之一,该技术是建立在模糊数学的基础性理论知识上的,相对于传统的控制技术来说,该技术能够高效的解决存在的问题,比如传统控制技术不能精确把握控制系统的动态变化以及变量较多等问题。对于电力系统自动化的智能发展,模糊控制技术起到了巨大的推动作用,在电力系统智能发展有着重大的意义。而且电力系统自动化程序是否可选的重要检验标准之一就是模糊控制技术本身。该技术可以非常好的实现模拟,并且能通过对模拟系统模型的分析去实现数据的科学化、系统化分析以及结果的导向,以此去实现对电力系统的模糊控制。因此,随着时代的发展,智能技术也会不断发展,而模糊控制的控制效果以及对于结果的推算也会更加的准确。
  模糊理论在电力行业中有着非常重要的应用价值,其实用性不言而喻。关键在于模糊理论能够模糊模拟人在遇见问题时所做的思考方式、决策方式以及推理过程,将其运用的到实践当中,主要是通过对已有的运行规则数据以及输入的模糊量进行计算推导,从而通过计算得出对应的输出。而输出的结果往往包含三个方面,模糊判断、模糊推论以及模糊化。它在实践中有着广泛的应用,例如,一些家电往往会产生过高的噪音等相关问题,如冰箱、风扇等电器。但是,噪音的大小本身就是一个模糊的概念,而模糊理论的应用,其可以通过对比电器正常情况下的运行参数,以及噪音合理的参考值,从而进行迅速的学习,并对产生问题的部分进行纠错。
  具体到电力系统当中,我们首先会建立模糊理论的参数原型,录入一系列系统正常运行的环境、温度、压力等参数,并给出参考范围,当电力系统中环境变量发生了改变或者网络拓扑图发生了改变或者出现了其他一些类型的问题时,我们就可以尝试根据模糊理论智能技术进行分析,以此去提出快速有效且实施性高的解决办法来对故障快速做出反应。模糊智能技术能够使知识的获得和表达非常容易的完成实现,因为模糊理论技术能够模拟人的思考方式、利用人的处理经验、以类人的表达方式进行问题的处理和解决,除此之外,模糊理论还有一个重要的优势就是能够有效的处理那些具有不精确性的问题和不确定性的问题,使其变得精确和确定。
  2.4 综合智能技术
  综合智能技术是当前电力行业应用最为广泛,也是技术成熟度最高的智能控制技术。因为其将智能控制与传统控制技术相融合,从而使得电力系统自动化控制技术得到进一步的完善。对于电力行业来说,是一个门类繁多,操作复杂的大系统,因此,综合智能控制技术的运用,主要体现在两个方面,一方面是智能控制技术与传统控制技术间的结合,电力行业的传统控制主要基于人力对于机器的操作,这些操作虽然缺乏技术含量,且效率低下,但是人通过长时间对于机器的操作,能够更加深入的了解机器运行的客观情况,积累了大量的系统运行及维护的经验,这些数据及经验都是电力系统运行中宝贵的经验,而虽然当前我们已经实施电力系统自动化工程,智能控制技术也在电力系统自动化技术中有所渗透,但是,当前的电力系统自动化与智能控制技术发展都还不成熟,很多关键地方还需要传统人力来进行控制操作,而智能控制技术本身的许多数据参考和故障处理办法,都来自于专家在电力行业一线工作而积累的经验,所以,智能控制技术与传统控制技术间的结合,能够有效的弥补智能控制技术当然发展不成熟的局面。
  而综合智能控制技术的运用的另一方面,便体现在智能就控制技术之间的相互交叉与结合。综合智能控制技术一个主要的特点就是能够利用多种智能控制技术从而针对电力行业的实际情况进行运用。例如上文提到的神经网络技术和模糊控制技術等,这二者在电力行业的应用角度和发挥的作用有所不同,但是却能形成很好的互补。神经网络技术主要是通过简单的,低层次的运算,对比正常信息数据分析从而锁定出系统发生故障的区域,然后维护人员可以根据故障发生的实际情况选择自动、手动或者半自动等方式对故障区域进行隔离,抢修,进而保证系统正常运行,而模糊控制技术却能对故障区域迅速做出反应,并对问题及解决方案的数据进行更新学习,以保证在下次故障发生前做出预警并主动提出有效解决方案。
  2.5 智能电网故障自愈技术
  我们知道,电力系统因其复杂性、地域性等原因在系统维护与检修上往往存在着巨大的困难,在很长一段时期,电力系统的维护都处于“救火”状态,由于维护面广,突发情况多,所以检修人员难以对每一条线路,每一个元器件进行维护检修,只有等系统出现问题,才能充当“救火”队员,进行故障的排除抢修工作。这样造成的结果是故障反应时间慢,故障排查时间长,故障处理效率低,给社会生产及人们生活带来了诸多不便。而智能电网故障自愈技术的应用,则一举解决了这一问题。和传统的电力网络相比,智能电网故障自愈技术实现了对电力系统各个环节的实时监控和可视化管理,其作用不仅能够实时检测到系统运行过程中正在出现的故障或者已经出现的问题,而且还能对出现的故障启动快速的响应机制,根据数据库自动匹配提出最优的解决方案,在一些可以自动操作的权限范围内自己启动决策程序,对一些故障做出自主隔离,这样,会给检修人员争取到更多的时间,将故障反应排除提升到“秒级”,这样能够快速缩短故障的解决时间,保证电力系统在最短的时间内恢复正常运行,从而避免了故障范围的扩大,保障电力系统的可靠性和安全性,从而使得用户感受不到电力故障,提升了用户的用电体验度,智能电网故障自愈技术为电力系统和用户都带来了方便。   2.6 智能配电调控一体化
  对于传统的电力行业来说,电力系统在电力调配方面一直是一个难题,因为不同地区的区域用电量和用电负荷一直处于不断地变化之中,而这些信息的变化在以前难以反馈到电力配调中心,而且难以对未来不同区域的用电量做出分析与预测,这些问题,不仅造成了电力资源分配的不均衡,影响了地区经济发展和人们的日常生活,同时造成了电力资源的浪费,没有做到资源的优化配置,智能配电调控一体化,就是基于电力系统自动化技术的基础上,通过对各个地区的用电量,用电负荷等全方位多数据的分析,从而实现对不同区域全天候的用电量监控,从而做到电力实时的合理调配,实现资源的优化配置。智能配电调控一体化具有电网模拟溯源分析、供电范围分析、负荷信息分析、点图成票、操作票预演、及单线系统图、框架系统图的生成和输出功能,这些功能是实现配电自动化,优化电力调配管理方式的基础,智能配电调控一体化技术通过采集上述数据,进而建立不同区域的用电数据模型,从而为电力的调配管理提供了直观可靠地图像化依据,并在此基础上开发负荷和无功管理、潮流计算、无功优化、配网经济运行等高级功能,实现并通过配电调度与配电GIS系统双向接口,实现地理位置图与系统图的切换调用,为实现智能配网奠定基础。
  3 智能技术在电力行业的发展趋势
  3.1 人机结合的智能故障诊断技术的发展
  智能技术在电力系统自动化中的应用可能会出现一定的问题与故障,而传统的故障诊断主要是依靠但各线路故障诊断,没能大范围地覆盖到整个电力系统,因此具有很大的局限性,与时代发展相比呈现出明显的滞后性,对于整个电力系统的发展而言也是非常不利的。但是,由于智能控制技术的发展推动了人工智能诊断技术在电力系统故障诊断中的有效实施,能够实现对大范围的、整体性的故障排查以及单个的、单过程的处理,从而能够提高故障排除以及防护技术的效用。
  3.2 实时监控技术的广泛应用
  实时监控技术主要是通过对电力系统数据的有效的、科学性的分析、监管以及控制实现来达到实时监测的效果。笔者认为,要从整体上提高整个电力系统的检测管控能力,就必须通过智能化技术的强化、有效应用,同时辅以风险降低系统来实现。而随着现代化科学技术的发展与应用,电力系统化进程就需要紧跟时代步伐,面对越来越高的社会要求,只有通过自身技术的完善与发展来积极应对。而故障的发生是不可避免的,但是能通过相关监控技术尽量降低其发生几率,也减少电力设备的损耗,从而创造出更大的经济与社会效益。
  4 结语
  综上所述,在现代化市场经济高度发展的今天,科学技术无疑是第一生产力,而电力系统中的智能技术的发展必然是要基于与自动化技术的结合运用,这也是电力行业不断创新、超越以及发展的重要技术保障。而随着自动化智能技术的发展与广泛应用,其已经成为了电力企业的重要组成部分,起着至关重要的作用。对于现代化的电力企业而言,我们不仅要重视当前的技术,更要用创新的思维与精神去探究更加先进的、能够推动行业发展的技术,只有这样,才能使电力系统具备经济性与时效性,在市场竞争中立于不败之地。
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