人工智能在电力系统运行中的应用综述

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　1人工智能在电力系统运行中的应用综述电力系统应用人工智能的起因电力系统运行控制的一个基本目标就是在经济合理的条件下向用户提供高质量的电能。为此，有必要对电力系统进行规划、监视和控制。随着电力系统规模的不断增加，能源管理系统 (EMS) 运行人员所面临的决策任务也日趋加大，这使得运行人员很难保证电力系统的安全、经济、可靠运行。另一方面，现有 EMS 中心的计算机软件通常为数值分析软件，缺乏智能化处理功能，这一实际情况也使得运行人员的决策判断变得十分重要。特别是在事故状态下，运行人员的决策往往影响到整个电力系统的安全运行。为此，有必要采用人工智能技术 (AI)来协助运行人员进行决策和判断，这是近年来各国电力工作者们涌入到人工智能应用研究领域的一个主要起因。电力系统中应用人工智能的另一个技术起因是计算机科学及与之相应的硬件发展水平，也促进了人工智能向其他工业领域的渗透。目前，用于智能化编程的高级逻辑语言种类繁多且趋于成熟 ；而用于智能软件的硬件系统也不断投入市场，这些现实使得人工智能技术在电力系统中的应用有更加广阔的前景。
　　2 人工智能在电力系统中的应用方向随着我国电网规模的迅猛发展和“三华”特高压电网建设，影响电网安全运行的因素越来越多，电网运行机制越来越复杂，为了最大程度保证电网的安全运行，电力系统的人工智能技术研究也显得更为重要。为了研究电力系统中适合通过人工智能工具来解决问题的特性，特将问题按时帧分为实时控制、管理规划两部分。
　　实时控制包含离散和连续控制系统，在个体操人工智能在电力系统运行中的应用综述作时，实时控制相对简单，但是它们之间的相互作用影响使得电力系统的控制异常复杂。能源管理系统在现代电力系统中的作用越来越突出。全系统的数据通过监督控制与数据获取 (SCADA) 传给 EMS，控制信号由 EMS 传给各元件，整个过程要做到同步进行，这要求 EMS 具有对大量信息的实时处理能力，并且能在正常和事故情况下及时、正确地做出控制决策。监测与诊断是 EMS 的重要功能。人工智能在状态监测与故障诊断领域发挥着重要作用，国内外已开发了多种基于专家系统和神经网络的诊断策略，本文不再进行阐述。
　　3 专家系统(ES)3.1 专家系统在电力系统中的应用人工智能在电力系统中的应用主要指专家系统的应用。事实上，一个专家系统就是一个计算机程序集，该程序利用当前的输入信息、知识库及一系列推理规则来完成由某一领域专家才能完成的工作。专家系统的特点在于其符号表达、逻辑推理及渐进式搜索能力。图1给出了一个典型的专家系统结构图。其中，领域专家将专家知识交给知识工程师，然后由知识工程师构造一个由推理机、知识库及用户接口组成的专家系统。专家系统和传统计算机软件间的主要差别在于知识库和推理机是明确分开的。
　　表l给出了专家系统和常规软件间较详细的差异，从中可看出专家系统的一些特点。专家系统在电力系统运行控制中的应用领域可以概述为以下几方面：
　　(1) 报警信号处理 ：电力系统出现事故的状态下，警报信息量最高可达 2000个，如此大量的警报信号往往会使运行人员手足无措。此时，若能采用智能化软件，尽快整理出引起报警的事故原因，将对系统的安全运行提供很大帮助。
　　(2)开关操作：统计数据表明，EMS运行控制任务的40%属于开关操作。因此，开关操作序列的自动化，特别是大量操作序列的自动化无疑将减轻运行人员的工作量。而这种自动化操作的实施必须依靠智能化软件才能完成。
　　(3)电压控制：电力系统的潮流优化(OPF)在很大程度上依赖于电压控制。而电压控制不仅取决于潮流计算结果，而且还必须考虑对未来负荷的预测及过去控制的历史。这样一个综合决策任务只能由智能决策软件系统才能较好完成。
　　(4)故障诊断：电力系统可能出现的故障种类繁多，从一次系统的故障看，可分为线路和元件故障两大类；从二次系统的故障看，则可粗略地分为保护系统、信号系统、测量系统、控制系统及电源系统五类故障。如何利用各种可监测的信息来查找上述故障，仍是一个纯逻辑推理问题，显然，这是专家系统的一个极好的应用领域。
　　(5)恢复控制：由于电力系统大范围停电的概率极低，故一旦出现这种情况，调度运行人员几乎无法迅速采取有效措施来恢复供电。而恢复供电的过程又涉及了大量的开关操作及并网操作，稍不小心，还会再次引起事故。此时，若能提供一个指导操作的专家系统，将大大加速系统恢复过程。
　　(6)运行规划：电力系统在运行过程中往往要根据系统要求切除或投入某些设备或负荷。这些操作会引起系统拓扑结构的变化。为此，，通常只对系统的新旧拓扑结构进行潮流分析，然后确定各种操作的可行性。这一规划任务也是专家系统的一个潜在应用领域。
　　(7) 运行人员的培训 ：为了使运行人员获得较高的技能，使他们能在实际调度工作中少犯错误，目前各 EMS 中心均设有训练仿真器。为此可采用智能化编程软件实现仿真器的软件功能，从而提供正常情况下操作对策训练及预想事故处理的训练。
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