计算机技术与电力系统自动化的整合应用研究.pdf

2024 年第 1 期31中国高新科技ARTIFICIAL INTELLIGENCE|人工智能计算机技术与电力系统自动化的整合应用研究唐飞南京国电南自维美德自动化有限公司，江苏 南京 210031摘要：在信息技术快速发展的今天，计算机技术在各个领域的应用越来越广泛，电力系统自动化也不例外。ICT 技术的应用为电力系统的智能化、可靠性和效率提供了新的思路和方法。然而，计算机技术与电力系统自动化的整合应用仍面临一些挑战和问题，如数据安全、系统稳定性和技术标准等。因此，文章旨在研究计算机技术与电力系统自动化的整合应用，特别关注 ICT技术在电力系统自动化中的应用，探讨其优势、应用场景和面临的挑战，以期为相关研究和实践提供一定的参考和指导。关键词：计算机技术；电力系统自动化；ICT 技术文献标识码：A中图分类号：F407文章编号：2096-4137（2024）01-31-03DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.03Research on the integration and application of computer technology and power system automationTANG FeiNanjing Guodian South Ziwei Meide Automation Co.,Ltd.,Nanjing 210031,ChinaAbstract:Today,with the rapid development of information technology,computer technology is more and more widely used in various fields,and power system automation is no exception.The application of ICT technology provides a new idea and method for the intelligence,reliability and efficiency of power system.However,the integration of computer technology and power system automation still faces some challenges and problems,such as data security,system stability and technical standards.Therefore,this paper aims to study the integration and application of computer technology and power system automation,with special attention to the application of ICT technology in power system automation,and explore its advantages,application scenarios and challenges,in order to provide certain reference and guidance for related research and practice.Keywords:computer technology;power system automation;ICT technologyICT技术（信息与通信技术）作为一种关键的计算机技术，包括计算机网络、数据库技术、人工智能、大数据和云计算等。ICT 技术在电力系统自动化中的应用，可以为电力系统带来更好的数据收集、分析和决策支持能力，以及更高的系统智能化水平。本文从电力系统自动化对 ICT 技术的核心需求出发，系统化梳理部分新兴 ICT 技术的综合支撑作用及其相互间的制约关系，剖析在应用中的关键挑战，分析在理想偏好下未来电力系统自动化的发展愿景。1电力系统自动化对 ICT 技术的需求电力系统需要实时采集和处理大量的数据，包括电网状态、负荷信息、设备运行参数等。ICT 技术通过引入先进的数据采集、存储和处理技术，能够快速准确地获取并处理这些数据，从而为电力系统的自动化提供必要的基础。ICT 支撑电力系统发展思维导图如图 1 所示。电力系统自动化对 ICT 技术的需求是多方面的，包括数据采集与处理、远程监控与控制、智能化决策支持等。ICT技术的应用已经成为电力行业的重要趋势，为电力系统的自动化提供了强大的支持，提高了电力系统的运行效率和可靠性。随着科技的不断发展，ICT 技术在电力系统自动化中的应用前景将更加广阔。2ICT 技术在电力系统自动化中的关键应用5G 和北斗技术作为基础支撑层，提供了基本的通信和信息支撑。其中，北斗技术提供授时、定位、导航和短信息通信服务，为电力系统提供可靠的时空信息支持。物联网技术位于通信设备层，通过网络将各类设备互联互通。区块链和大数据技术则提供了数据支撑服务。人工智能和云计算技术则提供了智能化和集成化的应用服务。ICT 技术对各类电力应用的支撑作用示意图如图 2 所示。图2ICT技术对各类电力应用的支撑作用示意图图1ICT支撑电力系统发展思维导图 2024 年第 1 期32中国高新科技 人工智能|ARTIFICIAL INTELLIGENCE3关键技术路线选择受限于发展现状与经济情况，无法对所有技术进行着重发展，因此需要选出着重发展的技术，分析理想偏好，找出最佳的资源组合。假设有i项关键技术，其中选择j项电力系统理想化偏好，则对这些技术的选择性投入，实际上是如下形式的一个优化问题。引入决策变量 D，表示所选择的 i 项关键技术的状态，其取值为无量纲的相对值。同时，定义一个决策变量 F，表示投入资源值总量，也取无量纲的相对值。此外，为了限制技术投入的上限，引入参数 Fn，表示每一项技术在考察期内的最大投入值。优化目标是最大化对理想偏好指标的贡献。可以定义一个目标函数 Z，用于表示对理想偏好指标的加权贡献。具体公式如下：Z=w1D1+w2D2+wiDi+wnDn式中，Di表示第 i 项技术对理想偏好指标的贡献；wi表示对应的权重。为了限制资源投入的总量，需要添加约束条件。首先，要求投入资源总量不超过 F，可以表示为：D1/Dm1+D2/Dm2+Di/Dmi+Dn/Dmn F其中，Dmi表示相对于第 i 项技术，为取得第 mi项技术的单位效益所需要投入的相对资源值。其次，每一项技术的投入应不超过其上限Fn，可以表示为：Di Fn此外，假设每一项技术状态本身不会退步，即新的技术状态不会劣于之前的状态。这可以表示为：D1 D2 Dn通过求解这个优化问题，可以得到在给定理想偏好指标和资源限制条件下最优的技术投入方案。优化的目标就是产生对理想偏好指标的最大化贡献。可以使用线性规划、整数规划、动态规划等方法求解这个优化问题，并得到最优的技术投入方案。这样，就能够在有限的资源条件下，实现对理想偏好指标的最大化贡献，从而提高整体效益和绩效。对云计算、大数据、物联网、5G 通信、人工智能、区块链和北斗这 7 项 ICT 关键技术进行考察，设计它们之间的交互促进关系矩阵 I。通过分析这些关键技术之间的相互作用，可以了解它们如何相互促进和影响，以及如何共同推动 ICT 领域的发展。这样的交互促进关系矩阵可以为决策者提供重要信息，帮助他们在制定技术发展战略和决策资源配置时做出更明智的 选择。选择集约化服务水平、智能化水平、数据资源获取和利用能力、通信支撑能力这 4 个指标作为衡量电力系统的理想化指标。这些指标涵盖电力系统的关键方面，能够客观评估系统的综合性能和发展水平。根据各项技术对理想化指标的贡献程度，可以定义技术系统关联矩阵 P。深入了解各项技术在推动电力系统发展中的重要性和相互关系，有助于更好地理解技术之间的相互作用，并为决策者提供有针对性的指导，以优化技术的应用和整合，推动电力系统向更高水平发展。根据分析各项技术发展所需要的资源投入情况，定义DT 如下：DT=1 0.75 1.25 1.5 0.5 0.4 0.6在 F=10 的情况下，选择不同的理想偏好，得到表 1 所示结果。要实现全面均衡发展，就需要选择路线 1。在路线 1 中，区块链技术将用于数据的验证和保护，北斗技术将用于定位和导航，大数据技术将用于数据的收集和分析，人工智能技术将用于系统的智能化管理。这条路线将全面发展多种技术，以提高电力系统的效率和可靠性。如果要在发展过程中提升通信能力，优化数据资源的管理，就需要选择路线 2。在路线 2 中，5G 通信技术将提供更高速度和更低延迟的通信能力，物联网技术将实现设备之间的互联互通，北斗技术将用于定位和导航，大数据技术将用于数据的收集和分析。这条路线将注重通信和数据方面的技术发展，以提升电力系统的通信能力和数据管理水平。如果要重视系统的集约化和智能化水平，就需要选择路线 3。在路线 3 中，大数据技术将用于数据的收集和分析，人工智能技术将用于系统的智能化管理，云计算技术将提供高效的计算和存储资源，北斗技术将用于定位和导航。这条路线将注重系统的集约化建设和智能化水平的提高，以提高电力系统的效率和可靠性。2024 年第 1 期33中国高新科技ARTIFICIAL INTELLIGENCE|人工智能4基于新兴 ICT 技术的电力自动化实现案例某电力公司存在电力系统效率低下和可靠性不高的问题。电力系统中存在许多潜在的故障和问题，导致供电效率低下、能源浪费及停电和故障频繁发生。为了提高电力系统的效率和可靠性，该公司决定重视系统的集约化和智能化水平，选择路线 3 进行管理优化，具体做法见表 2。通过选择路线 3 并应用上述技术和措施，该电力公司可以实现电力系统的集约化建设和智能化水平的提高，进一步提高供电效率，减少能源浪费，提高电力系统的可靠性和稳定性，减少停电和故障，提高管理和调度的效率，降低人力资源成本，提供更好的用户体验，提高客户满意度。5结语本文通过对计算机技术与电力系统自动化的整合应用进行研究，重点关注 ICT 技术在电力系统自动化中的应用。通过对应用设计的深入分析和讨论，发现 ICT 技术在提高电力系统的智能化、可靠性和效率方面具有巨大的潜力。通过持续的研究和创新，计算机技术与电力系统自动化的整合应用将为电力系统的发展和改进带来更多的机遇和挑战。作者简介：唐飞（1976-），男，江苏盐城人，南京国电南自维美德自动化有限公司干部（兼分管公司的合规、法务、风险、内控工作），研究方向：电力。参考文献1 陈海远，顾雅青计算机视觉技术在电力系统自动化中的应用 J软件，2022，43（9）：7-92 李丽电力系统自动化中的计算机技术应用分析J储能科学与技术，2022，11（5）：1679-16803 王建平计算机技术在电力系统自动化中的应用分析J中国管理信息化，2021，24（20）：184-1854 周海枢计算机技术在电力系统自动化中的应用研究J电声技术，2019，43（12）：43-44，775 刘彧挥计算机技术在电力系统自动化中的应用研究J通讯世界，2019，26（8）：25-26（责任编辑：葛佳）表1不同理想偏好下的电力系统技术方向路线技术方向路线1理想偏好=0.25 0.25 0.25 0.25偏好含义各项理想偏好均衡发展重点技术重点发展区块链、北斗和大数据技术、人工智能技术路线2理想偏好=0.16 0.16 0.18 0.50偏好含义偏重于通信支撑能力和数据资源管理水平提升重点技术重点发展5G通信、物联网、北斗和大数据技术路线3理想偏好=0.4 0.4 0.1 0.1偏好含义偏重于系统集约化建设和智能化水平的提高重点技术重点发展大数据、人工智能、云计算和北斗技术表2某电力公司具体做法技术应用描 述大数据技术应用公司利用大数据技术收集和分析电力系统的各种数据，包括供电负荷、电力消耗、设备状态等。通过对这些数据的深入分析，公司了解电力系统的运行情况，发现潜在问题，并做出相应的调整和优化人工智能技术应用公司通过引入人工智能技术实现电力系统的智能化管理。通过将人工智能算法应用于电力系统中的数据分析和决策过程，公司实现自动化的故障诊断和预测，及时发现和解决潜在问题，提高系统的稳定性和可靠性云计算技术应用为了提供高效的计算和存储资源，公司将采用云计算技术。通过将电力系统中的数据和计算任务存储和处理在云端，公司利用弹性计算和分布式存储等技术，灵活地调配和管理计算资源，提高系统的处理能力和响应速度北斗技术应用公司将利用北斗技术实现电力系统的定位和导航。通过在电力设备和车辆上安装北斗导航装置，公司实时监控设备的位置和移动情况，提高对设备的管理和调度效率，减少人力资源和时间成本