Aplicación de tecnología de control inteligente integral en la planificación de redes eléctricas
La industria de la energía eléctrica en la provincia de Guangdong ha entrado en la era de las grandes redes eléctricas, los altos voltajes y las grandes unidades. . Cómo diseñar racionalmente la red eléctrica es uno de los temas importantes para la industria de la energía eléctrica en la provincia de Guangdong. La planificación de la red eléctrica es una ingeniería de sistemas con múltiples objetivos, sujeta a diversas condiciones y con el objetivo final de lograr la eficiencia total de la red eléctrica. Por lo tanto, se debe utilizar tecnología de control inteligente integrada para estudiar la planificación de la red eléctrica. Un ejemplo exitoso en este sentido es el sistema experto en diseño de redes de transmisión CC/CA de Hydro-Québec en Canadá, que presenta la interacción entre objetivos y beneficios esperados, expertos en el campo e ingenieros del conocimiento. De acuerdo con la situación actual y los objetivos de desarrollo de Guangdong Power Grid, el sistema de planificación y toma de decisiones de la red eléctrica se puede descomponer en subproblemas como pronóstico de carga, planificación de la red eléctrica, planificación de energía reactiva y análisis de estabilidad. , el sistema óptimo de toma de decisiones de planificación de la red eléctrica se puede encontrar mediante la iteración de subproblemas.
El sistema eléctrico de Guangdong incluye 21 redes eléctricas locales y el nivel de voltaje operativo más alto actual es de 500 kV. La región del delta del río Perla ha formado una red en anillo de 500 kV, con 500 kV conectados a Guangxi y 400 kV conectados a Hong Kong y Macao, con 65.438.065 y 438.000 kV respectivamente. Además, Guangdong Power Grid también suministra energía a los condados de Yizhang y Linwu en Hunan y a la región de Gannan en Jiangxi.
La red terrestre central de Guangdong (delta del río Pearl) es el núcleo de la red eléctrica de Guangdong y el centro de carga más grande de la provincia. La red eléctrica está interconectada con las redes eléctricas de Guangxi, Hong Kong y otros lugares. No sólo suministra energía al delta del río Perla, sino que también realiza tareas de intercambio de energía. La construcción de una potente red eléctrica de 500 kV en el centro de Guangdong es de gran importancia para garantizar el funcionamiento seguro de la red eléctrica de Guangdong, la red eléctrica de Hong Kong y la red eléctrica de Macao. En la actualidad, la red eléctrica de 500 kV de Guangdong se ha ampliado hasta el ala oeste de Shantou, y el proyecto de transmisión y transformación de energía de 500 kV de Jiangmen a Maoming está en construcción y se espera que entre en funcionamiento antes del año 2000.
La industria de energía eléctrica de Guangdong ha entrado en la era de las grandes redes eléctricas, los altos voltajes y las grandes unidades. A medida que toda la red eléctrica se vuelve cada vez más compleja, las suposiciones artificiales pasadas y los métodos de planificación locales óptimos traerán peligros ocultos para la operación y el desarrollo de la red eléctrica, y aumentará la posibilidad de un uso ciego de los fondos. Combinado con el desarrollo de la teoría actual, creemos que la planificación de la red eléctrica es una ingeniería de sistemas con múltiples objetivos. El objetivo final es el beneficio total de la red eléctrica, que está sujeta a diversas condiciones. Para un sistema de este tipo, creemos que es apropiado realizar investigaciones basadas en la cibernética, combinada con la teoría de la información, la investigación de operaciones y la ingeniería de sistemas.
Desde la perspectiva de la cibernética, la red eléctrica es un típico sistema dinámico grande con enormes dimensiones, fuerte no linealidad, variabilidad temporal e incertidumbre de parámetros, y contiene una gran cantidad de partes dinámicas no modeladas. Además, la red eléctrica está ampliamente distribuida y la mayoría de los componentes tienen características físicas complejas como retardo, histéresis y saturación, por lo que es extremadamente difícil lograr un control eficaz de la toma de decisiones para un sistema de este tipo. Por otro lado, debido al creciente descontento público con las líneas de alta tensión de nueva construcción, el aumento de los costes de las líneas, especialmente los derechos de uso de los corredores, y la red eléctrica cada vez más grande, la gente ha planteado requisitos cada vez más altos para el control de la toma de decisiones. de la red eléctrica. Es precisamente debido a esta característica de la red eléctrica que algunas ideas y tecnologías cibernéticas avanzadas se introducen continuamente en la red eléctrica. A continuación se explicará la necesidad y viabilidad de introducir una tecnología de control inteligente integral en la planificación de la red eléctrica.
1 Tecnología de control inteligente integrada
1.1 El concepto de control inteligente
Hasta el momento no existe un concepto unificado de control inteligente. La literatura [1] lo resume. de la siguiente manera:
a) El profesor Fu propuso por primera vez el concepto de control inteligente. A través de investigaciones sobre robots y controladores hombre-máquina, resumió el control inteligente como una combinación de control automático e inteligencia artificial. Él cree que el control de bajo nivel debería utilizar controladores básicos convencionales, y la toma de decisiones inteligente de alto nivel debería tener funciones antropomórficas.
2) Basado en el trabajo de Fu, sari propuso un sistema teórico de control inteligente con estructura ternaria. Creía que sólo las combinaciones binarias no contribuirían a la aplicación eficaz y exitosa del control inteligente. Era necesario introducir la investigación de operaciones para convertirlo en una combinación ternaria y propuso su marco teórico de control inteligente jerárquico.
c) Después de estudiar la estructura teórica anterior, el profesor Cai Zixing propuso en 1986 un sistema de precios de cuatro componentes basado en la integridad y el propósito del sistema, y resumió el control inteligente en la teoría del control, la inteligencia artificial. de inteligencia, investigación de operaciones y teoría de sistemas.
En definitiva, el control inteligente es una combinación de conocimientos multidisciplinares. Además de estudiar desde la perspectiva de la cibernética, también se puede discutir y estudiar desde las perspectivas de la teoría de la información, la biología y las ciencias sociales.
1.2 Tecnología de control inteligente integrada
Por un lado, el control inteligente integrado incluye la combinación de control inteligente y métodos tradicionales, como el control de estructura variable difusa, el control difuso adaptativo y el control difuso adaptativo. control de red neuronal, control de estructura variable de red neuronal, etc. Por otro lado, incluye la síntesis cruzada de múltiples métodos de control inteligente, como control difuso experto, control de redes neuronales difusas, control de redes neuronales expertos, etc.
2 Sistema experto en planificación de redes eléctricas extranjeras
Hasta el momento, no hay muchos sistemas integrados de tecnología de control inteligente exitosos en la planificación de redes eléctricas. Entre ellos, la “transmisión CC/CA” de Hydro-Québec. Network Design Expert Systems" es mejor.
A fines de la década de 1980, con el retiro y el desuso a largo plazo, la gran cantidad de experiencia en planificación y diseño de sistemas eléctricos adquirida por los ingenieros durante el rápido desarrollo de la red eléctrica de Canadá en las décadas de 1960 y 1970 fue gradualmente olvidada. dando lugar a la atención canadiense del sector eléctrico. Hydro-Québec considera la tecnología de sistemas expertos como un método potencial para expresar y preservar parte de la experiencia y el conocimiento en las mentes de los expertos humanos. Creen que la pérdida de experiencia en el campo de la planificación y el diseño de sistemas eléctricos es muy obvia, especialmente durante el período de lento crecimiento del sistema eléctrico. Esta experiencia proviene de diversas disciplinas y juega un papel importante en el proceso de toma de decisiones de diseño de sistemas de energía de múltiples niveles. Algunas decisiones de selección, como el tipo de generación, la ubicación de la central eléctrica, el tipo de transmisión (CA/CC), el nivel de voltaje, el número y tipo de líneas de transmisión y el número y tipo de equipo de compensación, deben sopesarse cuidadosamente en función de una serie de criterios, entre ellos confiabilidad, estabilidad, desempeño en estado estacionario, costo y condiciones ambientales. Sobre esta base, los expertos de Hydro-Québec desarrollaron un sistema experto para el diseño preliminar de la red de transporte, que tiene las siguientes características.
2.1 Objetivos y beneficios esperados
El objetivo principal es estudiar la posibilidad de utilizar sistemas expertos para imitar el comportamiento de expertos humanos en el diseño preliminar de redes de transmisión AC/DC. Identificar y expresar sistemáticamente los conocimientos necesarios para un diseño competente, incluidos datos simbólicos y numéricos, así como los principios, reglas, estándares, compromisos y modelos matemáticos que guían el diseño. Los diseños calificados se basan en criterios como costo, condiciones ambientales, estabilidad, confiabilidad y sensibilidad o robustez del diseño. El prototipo de ES también debe guiar al usuario en la interacción con la base de conocimientos a través de los pasos necesarios para completar el diseño y proporcionar explicaciones de las rutas de razonamiento correspondientes después de llegar a cada paso intermedio. Los principales beneficios esperados son:
a) El conocimiento experto puede retenerse y transmitirse a futuros ingenieros;
b) El conocimiento puede expresarse de una forma más concreta en lugar de vaga; Juicio infundado;
c) Se obtendrán resultados más consistentes;
d) En comparación con los expertos humanos, ES puede verificar y comparar más planes y obtener resultados más económicos
p>e) Con capacidades de razonamiento e interpretación, los ES pueden servir como herramienta de enseñanza y capacitación para futuros expertos
f) Como medio de "consultoría" para evaluar y mejorar diseños o herramientas existentes; los sistemas expertos serán de gran ayuda para los expertos;
G)ES servirá como precursor de una familia de sistemas expertos para diseñar diversos equipos de sistemas de energía y como modelo del cual se pueden extraer metodologías de diseño más generales. ;
H)ES desempeña el papel de recopilar conocimiento, que a menudo está disperso por toda la organización de diseño.
2.2 Interacción entre expertos en el dominio e ingenieros del conocimiento
Los ingenieros del conocimiento deben tener experiencia en los campos del análisis y diseño de sistemas de energía y la inteligencia artificial (IA). La práctica ha demostrado que la combinación de estos dos tipos de conocimiento es muy eficaz para extraer y condensar el conocimiento experto de los expertos en el dominio. El conocimiento experto proviene de ingenieros de planificación de sistemas eléctricos con muchos años de experiencia en la planificación, diseño y puesta en marcha de proyectos de ingeniería a gran escala.
2.3 Factores de evaluación del diseño Los diseños candidatos deben cumplir las siguientes condiciones:
a) Características mínimas de recuperación de fallas del sistema DC
b) Armonía de radio permitida; requisitos de interferencia;
c) Estándares mínimos de estabilidad después de fallas;
d) Límites de voltaje estable y suministro de energía reactiva;
e) Límite de sobretensión transitoria de deslastre de carga después de ;
h) Debe cumplir con ciertos requisitos de costo máximo;
I) Debe ser aplicable a la tecnología existente.
El “Sistema Experto en Diseño de Redes de Transmisión CC/CA” de Hydro-Québec se utiliza con éxito desde hace casi diez años y se desarrolla y mejora constantemente. Con el rápido desarrollo de la tecnología difusa y las redes neuronales artificiales, las perspectivas de aplicación de la tecnología de control inteligente integral en la planificación de redes eléctricas son cada vez más amplias.
3 Descomposición y coordinación del sistema de toma de decisiones de planificación de la red eléctrica
La construcción de la red eléctrica es un proyecto que requiere mucho capital y tecnología. La vida útil económica de las líneas y equipos es tan larga. Por lo tanto, la estructura de la red tendrá un impacto a largo plazo en el rendimiento técnico y los beneficios económicos de la red eléctrica. Los daños causados por un error de planificación serán difíciles de recuperar durante varios años. Con el desarrollo continuo de la red eléctrica de Guangdong, cómo diseñar racionalmente la red eléctrica se ha convertido en una de las cuestiones importantes en el desarrollo de la red eléctrica actual e incluso de toda la industria eléctrica.
Hay una gran cantidad de decisiones que deben tomarse en la planificación de la red eléctrica, y estas decisiones se afectan entre sí en el tiempo y el espacio. En la actualidad, debido a diversas limitaciones, no se puede considerar con un modelo unificado. Solo se puede descomponer en subproblemas relativamente simples y luego coordinar mediante iteraciones entre subproblemas. Según diferentes problemas, la planificación de la red eléctrica se puede dividir en: previsión de carga, planificación de la red eléctrica, planificación de la potencia reactiva, análisis de estabilidad y análisis de corriente de cortocircuito.
4 Conclusión
La red eléctrica es la encargada de conectar la fuente de alimentación y los usuarios. Además, para obtener la máxima fiabilidad y economía del suministro eléctrico, también asume la tarea de conectarse al sistema eléctrico en zonas vecinas. Debido a la gran demanda de inversión en equipos de redes eléctricas y a la larga vida útil de los mismos, el sistema eléctrico está fuertemente limitado por el "peso del pasado". Por lo tanto, buscar las mejores decisiones de inversión y asegurar el desarrollo óptimo a largo plazo de todo el sistema eléctrico es el objetivo de la planificación de la red eléctrica.
Basado en la discusión en este artículo, se puede ver que la red eléctrica, un coeficiente dinámico grande típico con dimensiones enormes, tiene las características de una fuerte no linealidad, variabilidad temporal e incertidumbre de parámetros, y contiene una gran número de partes dinámicas no modeladas. El efecto de control que queremos lograr es un indicador dinámico no cuantitativo de optimización continua y multiobjetivo (en este proceso, la representación y el procesamiento del conocimiento representan una gran proporción de los beneficios de ingeniería de la red eléctrica). De esta forma, es necesario utilizar una tecnología de control inteligente integral para organizar de manera efectiva una gran cantidad de conocimientos sobre la planificación de la red eléctrica, optimizar las operaciones y obtener decisiones óptimas. Actualmente, la Oficina Provincial de la Industria de Energía Eléctrica de Guangdong y la Escuela de Energía Eléctrica de la Universidad Tecnológica del Sur de China están llevando a cabo conjuntamente una investigación teórica sobre el "Sistema de toma de decisiones experto en planificación de redes eléctricas" y esperan desarrollar un sistema eficaz de planificación y toma de decisiones de redes eléctricas. sistema de fabricación basado en tecnología de control inteligente integral en 2000. Desempeñará un papel positivo en la promoción de la construcción de la red eléctrica en la provincia de Guangdong.
Referencia
1 Huang Suan, Shao Huihe, Zhang. Teoría y método de control inteligente[J]. Teoría y aplicación del control, 1994(4)
2. Tecnología de sistemas de grandes redes eléctricas. Segunda edición [M]. Beijing: China Electric Power Press, 1995.
3 Zhou Leong. Investigación sobre bases de datos difusas orientadas a objetos en sistemas de toma de decisiones de planificación de redes eléctricas: [Disertación] [D]. Guangzhou: Escuela de Energía Eléctrica, Universidad Tecnológica del Sur de China, 1998.
Solo como referencia, estudie usted mismo.
Espero que te ayude.