变电站电力系统自动化智能控制技术解析

包 晟

（国网上海市电力公司崇明供电公司）

0 引言

智能变电站主要包括智能高压设备以及信息平台两部分内容，而智能高压设备中又包含智能变压器以及电子互感器等多种设备设施［1-2］。智能变压器和控制系统通过光纤进行连接，能够对变压器运行参数进行实时采集和分析。通过自动化智能控制技术的应用，可以实现对变电站运行情况的有效控制，达到对电力系统进行自动化、智能化控制的效果，可以在有效减少管理成本和安全隐患的同时，最大限度提升设备运行质量和效率［3］。

1 电力系统智能控制发展现状分析

电力行业的快速发展，使变电站开始向自动化以及先进化方向发展，各种高科技技术开始在变电站中得到应用，整体电力系统控制也得到有效升级，电力系统运行自动化模式开始得到广泛推广。运用自动化智能控制技术进行电力系统的管控，能够通过对大量数据信息进行收集的方式，达到对数据信息内容进行收集和处理，进而实现对各种故障问题进行有效处置的目标［4-6］。通过对系统运行全过程进行实时监控的方式，确保整体系统运行稳定性。利用自动化智能控制技术进行管理，能够在有效降低人力资源成本投入的同时，满足电力系统智能化以及大规模化发展需求，可以更好适应现代社会发展和实际供电需要，能够为电力系统规模扩张以及远程监视等各项工作开展提供可靠支撑。通过对专家系统的应用、知识库的建设，利用推理机制保证作业和设备之间的匹配程度，确保能够利用学习机设计后期知识，完成相关内容的有效控制。

从目前我国变电站智能控制发展现状来看，现阶段，我国变电站均已实现四遥功能，能够进行摇调、遥测、遥控以及遥信，很多变电站已经实现无人值班模式，可以对设备运行情况进行实时监测，并通过智能技术展开自动化控制，整体变电站智能控制技术应用已经处于较为成熟的状态。在专家系统以及推理机使用过程中，会通过在信息管理中控制专属专家的方式，利用人工智能技术，对大量数据信息内容进行分析，构建资源数据库并完成对目标的推理机控制，确保能够对机械设备特点展开综合评估，可以在数据库中完成相匹配知识的寻找，并将其转化为指导目录元素进行应用［7］。推理机书籍对变电站设备进行自动匹配作业，完成目标匹配和设备自动运行控制等各项工作。通过运行推理机的方式，对专家知识进行积累，保证能够对大量知识进行存储，不断扩充数据库，以便更好的完成专家知识推理。专家系统结构框架如下图所示。

图 专家系统结构框架

在进行学习及设计过程中，应通过对信息数据的收集，做好分析和经验积累。应对自动知识、手工知识以及半自动等知识进行全面收集，做好信息反馈工作，利用拟人化的操作模式，做好知识库的维护和知识内容更新与应用。通过采用人工维护和智能维护相结合的方式，确保能够实现知识库半自动化以及自动化更新效果和对知识的不断补充，以便更好的完成智能化控制。

2 自动化智能控制技术结构

2.1 集中式结构

集中式的应用领域相对较多，属于最为常见的结构模式，通过对计算机技术以及其他先进技术的应用，完成接口拓展处理，可以对各项数据信息进行有效收集和整理［8］。例如，在进行模拟量信息收集过程中，可以利用该结构模式，在完成信息数据的采集之后，利用计算机进行数据信息监控和保护。此模式使用过程中需要由多台计算机共同运行，按照任务分配内容进行计算机的具体运作，以便更好的完成数据整理和监控。由监控计算机主要负责信息监控任务，对电流断路器展开应急处理。

2.2 分布式结构

分布式结构的可拓展功能相对较为明显，能够通过对更多计算机的应用，实现对不同功能的有效分配，保证计算机能够独立完成各部分功能操作，并且能够通过由终端系统进行统一控制的方式，对各项数据内容进行汇总，以便完成相关信息分析和控制任务。利用该项结构可以实现对不同数据的有效处理，整体数据处理效率相对较高，能够对大量数据进行处理也不会出现宕机。由于各模块处于独立运行状态，因此在模块出现问题时，并不会对其他模块造成干扰，可以保证整体系统能够处于正常运转状态。

2.3 分布分散式结构

就逻辑层面而言，在利用此种结构时，会将系统分为自动化控制间隔层和变电站层两部分。可以通过对断路器元件以及间隔的有效设计，完成相关层次内容的设置。在进行变电站断路器间隔过程中，需要做好数据保护以及采集等各项工作，主要由智能化测控单元负责完成。可以通过将测控单元直接安装在断路器柜的方式，在断路器间隔周围进行安装，确保能够利用光缆完成通信操作［9］。

3 变电站电力系统自动化智能控制技术

3.1 半自动化智能控制

按照自动化程度，可以将自动化控制分为半自动化控制和自动化控制两种模式。其中，半自动化智能控制技术在电力行业中应用较为普遍，主要用于电力系统的数据采集以及存储等各项工作，但无法主动执行其他操作，存在无法对故障点进行精准判断和分析的情况，在对问题进行处理时，也无法做到针对性应对，需要运用人为干预手段进行处理。较为常见的半自动化智能控制方法主要包括远程控制、就地控制以及交互式控制三种模式［10］。交互式控制由工作人员进行操作，按照相关指令和变电站电力系统完成交互，会根据不同指令内容对电力系统做出调整。整体执行过程并不需要人为干预，属于全自动化控制模式。此种方法一般适用于无法主动展开各项工作的环境，需要确保能够配备专业人员进行控制。就地控制分为手动控制和自动控制两种模式，手动控制是通过人为控制的方式，进行各项装置的操控，完成就地控制任务；自动控制需要借助就地装置中的计算机处理功能以及控制功能，做好通信操作，整体应用和交互式控制模式相对较为相似，需要通过适当人为干预的方式，保证相关目标能够得到顺利落实。通过远程监控的方式，利用监控系统对系统运行情况进行收集，并通过远程操作的方式完成远程控制，可以在提高管理效率的同时，达到有效节约成本的目标，保证整体系统运维成本可以控制在理想范围之内。由于变电站和外界处于网络连通状态，如果变电站网络出现故障问题，会导致系统硬件和软件功能发挥受阻，所以需要注意网络状态的检测，及时对异常问题进行处理，以便保证系统能够顺利应用。半自动化智能管理控制的应用要点是进行人为干预，需要对电力系统控制环节进行充分分析，明确控制关键点，利用自动化技术和人为控制相结合的方式，更好地完成整体系统运行管控，但与全自动化智能控制模式相比，其在管理以及管理成本上并不占据优势，所以应加大对全自动化智能控制的研究和应用力度。

3.2 全自动化智能控制

（1）线性最优控制。

为确保线性最优化控制技术应用效果，需要对受控对象存在规律进行研究和总结，通过对专家知识库中经验进行有效分析和整理，确保能够制定出最优化制动控制方案，保证最终控制效果，确保控制对象投入能够被控制在合理范围之内。在进行自动化智能控制分布结构的运用过程中，需要在低压电流出现减少趋势时，运用线性最优控制方式，对电流位置信息进行采集，以便掌握低压电流具体情况，通过和知识库中各项数据信息内容进行对比分析，确保能够高效解决各项问题。线性最优控制技术是电力系统中较为常见的自动化智能控制手段，在使用过程中，需要按照实际需求进行应用，确保能够更好的完成数据采集和知识经验对比，保证能够制定出正确的控制方案。

（2）模糊逻辑控制。

在采用此种控制模式过程中，一般会按照不确定关系以及实际情况进行分析，以便实现对不确定因素的有效处理。此种控制模式并不能够达到精准处理效果，可以理解为不确定概念，但整体处理速度相对较快，能够在短时间内完成应急处理任务。如果变电站出现特定故障问题，可以通过对问题位置相关信息进行采集和分析的方式，对此种方法应用过程中可能会造成的负面影响进行研究，确保电力系统能够处于平稳运行模式。此种控制模式在重大事故处理中有着明显效果，能够对事故影响进行有效约束，避免出现事故影响程度进一步扩大的问题。单纯使用一种控制方法，很难实现对整体系统运行的全面管控，而且也无法保证控制效果，所以在具体控制过程中，建议采用逻辑模糊控制和其他控制方法相结合的方式，形成有效互补，达到良好的自动化智能控制状态。

（3）神经网络控制。

神经网络控制的组成内容相对较为丰富，可以对大量知识模型进行存储，能够对借助模型和规则无法解决的问题进行有效控制，整体控制效果较为理想，可以始终保持电力系统的运行稳定性。在具体使用时，会根据实际情况确定神经网络控制结构，并通过设置配套模型的方法，利用各种算法完成神经网络的组建。在神经网络控制系统中，包括多个神经网络单元，每个神经网络都处于相互独立且彼此存在关联的状态，各模块并不相同。在对神经网络进行应用过程中，需要通过对神经控制器的应用完成整体网络控制。传统控制器的应用无法实现对神经网络以及各种复杂问题的有效处理，并不能达到良好的控制效果，而神经控制器的使用，不仅使其具备良好的适应性，能够在各种复杂环境中进行应用，同时还能够达到不断对其学习能力进行强化的目标，可以更好的完成模型存储以及建设等各项工作，能够积极展开各项经验总结和分析，可以更好的适应各种复杂问题，保证最终控制效果。

在具体控制模式的选择过程中，需要按照电力系统运行控制具体要求以及实际需要进行选择，并通过做好组合的方式保证最终控制效果能够达到最佳。

4 结束语

由于自动化智能控制模式将会是今后变电站电力系统运行管控的主要发展方向，所以需要进一步加强对自动化智能控制技术的研究力度，掌握变电站电力系统运行具体要求，并以此为依据合理对控制技术进行使用。需要明确全自动化以及半自动化智能控制技术的具体应用内容和应用方法，按照电力系统运行管控具体要求进行科学使用，保证能够对系统整体运行形成有效干预和控制，能够运用智能化技术完成电力系统运行的科学化管控，确保系统运行稳定性以及安全性，以便更好的为广大民众提供供电服务。