論人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉曉湘1，李思韜1，王一佳1，鄭曉輝，莊大海

(1.國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司福州供電公司，福建 福州 350009；2.國(guó)網(wǎng)信通億力科技有限責(zé)任公司，福建 福州 350003)

0 引言

電力系統(tǒng)是由發(fā)電設(shè)備、變壓器、輸配電線路和用電設(shè)備等很多單元組成的復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)的各種非線性問(wèn)題求解和處理中，常常廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。相比較傳統(tǒng)方法而言，人工智能技術(shù)擁有許多不可替代的良好優(yōu)點(diǎn)[1]。現(xiàn)如今，在國(guó)內(nèi)外科技發(fā)展中已產(chǎn)生了諸多的人工智能系統(tǒng)，常見(jiàn)的主要有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)(ES)、模糊集(FS)和啟發(fā)式搜索 (HS)等。這些人工智能技術(shù)已被應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)、故障檢修等產(chǎn)生關(guān)鍵性意義。

1 人工智能基本的內(nèi)涵

人工智能(artificial intelligence，簡(jiǎn)稱AI)是研究、開(kāi)發(fā)和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學(xué)科，人工智能屬于計(jì)算機(jī)學(xué)科，人工智能的核心目標(biāo)為通過(guò)對(duì)智能信息相關(guān)理論的處理及應(yīng)用，設(shè)計(jì)出一些與人類智能思維、行為等比較相似的計(jì)算系統(tǒng)和程序。隨著人工智能的不斷發(fā)展，在人工智能領(lǐng)域中產(chǎn)生諸多技術(shù)，且這些技術(shù)正在不斷成熟與完善。

2 人工智能的優(yōu)點(diǎn)

2.1 并行性

人工智能技術(shù)具有很強(qiáng)的并行性。這是因?yàn)樵谌斯ぶ悄芟到y(tǒng)內(nèi)部中存在著許多相對(duì)比較簡(jiǎn)單的處理單元，

盡管這些小單元很簡(jiǎn)單，但其處理能力卻非常高。另外，這些小單元通過(guò)相互組合的方法，能夠參與或完成并行活動(dòng)，其信息處理效率及能力異常驚人[2]。

2.2 記憶性

人工智能技術(shù)存在著高度的記憶性，是因?yàn)槿斯ぶ悄芗夹g(shù)可以很好地記憶各種信息，并將這些記憶信息進(jìn)行存儲(chǔ)，讓記憶信息存在于權(quán)值中。而通過(guò)對(duì)權(quán)值中相關(guān)信息的觀察可以窺見(jiàn)出電力系統(tǒng)的運(yùn)行信息。不僅如此，通過(guò)人工智能技術(shù)還可以廣泛提取信息的特征并進(jìn)行特殊處理，為電力系統(tǒng)相關(guān)工作帶來(lái)極大的便利性。

2.3 非線性全局作用

人工智能技術(shù)中存在著諸多簡(jiǎn)單的神經(jīng)元，這些神經(jīng)元可以接收其他的神經(jīng)元信息，且在并行網(wǎng)絡(luò)條件下完成輸出，從而影響到其他神經(jīng)元的運(yùn)行狀態(tài)及工作效果。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)中，其可以制約或影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行功能及狀態(tài)，從而產(chǎn)生非線性映射的效果，呈現(xiàn)出很強(qiáng)的集體性效應(yīng)。

3 人工智能在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用分析

在電力系統(tǒng)發(fā)展及運(yùn)行中存在著一些比較明顯的非線性問(wèn)題，而電力系統(tǒng)中的相關(guān)方程式也比較復(fù)雜，其系統(tǒng)性尤為突出。但在實(shí)際發(fā)展中積極應(yīng)用各種人工智能技術(shù)，可以非常巧妙地解決類似問(wèn)題。

3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

保護(hù)繼電器并維護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行性功能，一直以來(lái)都是電力系統(tǒng)發(fā)展中比較關(guān)鍵的問(wèn)題。在社會(huì)科學(xué)技術(shù)的日益成熟和不斷助推下，大眾對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求與過(guò)去相比呈現(xiàn)出越來(lái)越高的特征。而保護(hù)繼電器的相關(guān)工作也在不斷發(fā)展和進(jìn)步，從最初的保護(hù)普通計(jì)算機(jī)到應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，高度體現(xiàn)出了電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員對(duì)繼電器的保護(hù)。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的繼電器保護(hù)中，可以更好地完善繼電器運(yùn)行功能，降低繼電器不良事故的發(fā)生率。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與人類的思維與行為比較相似，其在電力系統(tǒng)的繼電器保護(hù)中可產(chǎn)生非常良好的效果，對(duì)整個(gè)繼電器系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程起到一種動(dòng)態(tài)監(jiān)控的作用，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種繼電器運(yùn)行問(wèn)題。在當(dāng)下的許多電力系統(tǒng)運(yùn)作中都應(yīng)用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其具有良好的價(jià)值[3]。

3.2 人工智能算法在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用

人工智能算法的基本原理為無(wú)功優(yōu)化，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)展中應(yīng)用無(wú)功優(yōu)化可促進(jìn)運(yùn)行效率的提升，讓提升電力傳輸達(dá)到效果，將電力傳輸維持在一個(gè)相對(duì)良好的狀態(tài)中。而人工智能算法在應(yīng)用中也應(yīng)用了記憶指導(dǎo)搜索功能，通過(guò)該過(guò)程提升信息搜索速度，讓電力系統(tǒng)的全局處于最優(yōu)狀態(tài)下。另外，在人工智能算法的應(yīng)用中其搜索方法也存在著許多禁忌，對(duì)于局部跳出產(chǎn)生積極的影響。將人工智能算法應(yīng)用于電力系統(tǒng)發(fā)展中，可以有效解決各種多變量和非線性問(wèn)題，對(duì)電力離散性問(wèn)題的優(yōu)化產(chǎn)生良好效果。通常情況下，人工智能算法的手法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在使用中也比較容易。在傳統(tǒng)環(huán)境下對(duì)電力系統(tǒng)中的非線性問(wèn)題進(jìn)行處理時(shí)，往往需要采取大量復(fù)雜的算法，而在人工智能算法的應(yīng)用下許多流程和程序都得到了優(yōu)化，這對(duì)于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和發(fā)展尤為重要。

3.3 模糊理論在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用

眾所周知，模糊理論不同于一般的人工智能技術(shù)，在應(yīng)用模糊理論的過(guò)程中，其有效突破經(jīng)典集合內(nèi)部的部分特殊概念。在應(yīng)用模糊理論的環(huán)節(jié)中主要采取了模糊搜索基本原理，對(duì)電力系統(tǒng)中一些相對(duì)不明確、不科學(xué)、不精準(zhǔn)的現(xiàn)象實(shí)施分析和整合。首先，在模糊理論中引進(jìn)一些與推理非常相似的模糊邏輯與諸多語(yǔ)言變量，從而對(duì)電力系統(tǒng)中的各種事情與現(xiàn)象完成準(zhǔn)確地描述與分析。現(xiàn)如今，模糊理論的技術(shù)與過(guò)去相比較，已經(jīng)比較成熟，其應(yīng)用范圍也非常的廣泛，常常涉及到許多行業(yè)及其領(lǐng)域。電力系統(tǒng)中存在著明顯的非線性，而當(dāng)線路在穿過(guò)非線性時(shí)會(huì)形成一些分量，這些分量通過(guò)重疊操作可以呈現(xiàn)在故障上，且不容易被消除。而通過(guò)應(yīng)用模糊理論的相關(guān)技術(shù)可以有效消除電力系統(tǒng)中的各種輸電線路故障因素，降低互相影響效應(yīng)，讓各個(gè)因素處于相互獨(dú)立狀態(tài)，從而提升電力系統(tǒng)運(yùn)作和發(fā)展的穩(wěn)定性、安全性。

3.4 專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用

專家系統(tǒng)作為人工智能技術(shù)的重要內(nèi)容，也是人工智能系統(tǒng)的關(guān)鍵性構(gòu)成元素。早在許多年前，我國(guó)學(xué)者就在電力系統(tǒng)中引進(jìn)了專家系統(tǒng)。近年來(lái)，專家系統(tǒng)更是得到了廣泛應(yīng)用[4]。應(yīng)用專家系統(tǒng)可以有效解決諸多電力系統(tǒng)問(wèn)題，且對(duì)于電力系統(tǒng)中的故障產(chǎn)生很強(qiáng)的處理作用，對(duì)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供了優(yōu)質(zhì)條件。通過(guò)對(duì)專家系統(tǒng)的應(yīng)用還可以提升電力系統(tǒng)運(yùn)作的基本效率，對(duì)優(yōu)化電力系統(tǒng)中的線路運(yùn)行計(jì)劃產(chǎn)生重要意義。關(guān)于專家系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是體現(xiàn)在故障的診斷與檢修方面。許多人都知道，在電力系統(tǒng)的日常運(yùn)作中偶爾會(huì)出現(xiàn)一些故障問(wèn)題，而如果通過(guò)傳統(tǒng)人工排查與檢修的方法，很難在短時(shí)間內(nèi)迅速檢查出故障。所以可充分應(yīng)用專家系統(tǒng)，來(lái)輔助電力系統(tǒng)的故障檢查，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行中的一些不良問(wèn)題，從而迅速地處理各種故障。

4 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用人工智能技術(shù)已成為當(dāng)下社會(huì)各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域發(fā)展中面臨著的重要課題。通過(guò)本文研究對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)也比較清晰，而在電力系統(tǒng)運(yùn)行及發(fā)展中積極引進(jìn)各種人工智能技術(shù)，可以促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定發(fā)展。通過(guò)應(yīng)用人工智能技術(shù)可以解決電力系統(tǒng)運(yùn)行中存在著的許多問(wèn)題，為促進(jìn)電力系統(tǒng)的優(yōu)良發(fā)展提供突破性思路。因此，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用人工智能技術(shù)時(shí)，我國(guó)相關(guān)部門及機(jī)構(gòu)可以出臺(tái)一系列政策與法律引導(dǎo)人工智能技術(shù)的科學(xué)發(fā)展[5]。