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전력망 계획에 종합 지능형 ​​제어 기술 적용

Abstract 광둥성의 전력 산업은 대규모 전력망 단계에 진입했습니다. 발전 장치 시대에 전력망을 합리적으로 배치하는 방법은 광둥성 전력 산업의 중요한 문제 중 하나입니다. 전력망 계획은 다양한 조건이 적용되고 전력망의 총 이익을 궁극적인 목표로 삼는 다목적 시스템 프로젝트이므로 전력망 계획을 연구하기 위해 통합 지능형 ​​제어 기술을 사용하는 것이 적절합니다. 이와 관련하여 보다 성공적인 사례는 캐나다 Hydro-Québec의 DC/AC 송전망 설계 전문가 시스템입니다. 이 시스템은 목표와 기대 이익, 도메인 전문가와 지식 엔지니어 간의 상호 작용이라는 특성을 가지고 있습니다. 광둥성 전력망의 현황과 개발 목표에 따라 전력망 계획 및 의사결정 시스템은 부하 예측, 전력망 계획, 무효 전력 계획, 안정성 분석 등의 하위 문제로 분해될 수 있습니다. 전력망 계획 및 의사결정 시스템은 하위 문제의 반복을 통해 조정될 수 있습니다.

광둥성의 전력 시스템에는 21개의 현 및 시 전력망이 포함되어 있으며 현재 최고 작동 전압 수준은 500kV이며 주강 삼각주 지역에 연결되어 있습니다. 500kV 전압으로 광시에 연결되고 400kV 및 110kV 전압은 각각 홍콩과 마카오에 연결됩니다. 또한, 광동 전력망은 후난성 이장현과 린우현, 장시성 간난 지역에도 전력을 공급합니다.

Yuezhong(주강 삼각주 지역) 지하 전력망은 광둥성 전력망의 핵심이자 광시성 및 홍콩의 전력망과 상호 연결되어 있습니다. 주강 삼각주 지역에 전력을 공급하는 동시에 전력 교환 업무도 담당합니다. 광둥성 중심부에 강력한 500kV 전력망을 건설하는 것은 광동성 전력망은 물론 홍콩 전력망과 마카오 전력망까지 안전하게 운영하는 데 큰 의미가 있습니다. 현재 광동성 500kV 전력망의 동쪽 부분은 산터우(Santou) 서쪽 건물까지 확장되었습니다. Jiangmen-Maoming 500kV 송변전 프로젝트 건설이 가속화되고 있으며 2000년 이전에 사용될 것으로 예상됩니다. .

광둥성 전력산업은 대규모 전력망, 고전압, 대형화 시대에 돌입했다. 전체 전력망이 점점 더 복잡해짐에 따라 전력망 계획에 있어 과거의 인위적인 가정과 국지적 최적 계획 방법은 전력망의 운영 및 개발에 숨겨진 위험을 가져오고 자금을 맹목적으로 사용할 가능성이 높아질 것입니다. 현재 이론의 발전과 결합하여 우리는 전력망 계획이 여러 조건에 따라 총 전력망 이점을 얻는 궁극적인 목표를 갖는 다목적 시스템 엔지니어링이라고 믿습니다. 이러한 시스템에 대해서는 정보이론, 운영연구, 시스템공학 등의 이론을 결합하여 사이버네틱스를 기반으로 연구하는 것이 적절하다고 생각합니다.

사이버네틱스의 관점에서 볼 때 전력망은 거대한 차원을 지닌 전형적인 동적 대형 시스템으로, 강력한 비선형성, 시변적, 불확실한 매개변수의 특성을 가지며, 모델링되지 않은 동적 부분이 많이 포함되어 있습니다. . 또한 전력 네트워크는 지리적으로 광범위하게 분산되어 있으며 대부분의 구성 요소는 지연, 히스테리시스, 포화 등 복잡한 물리적 특성을 가지고 있으므로 이러한 시스템에 대한 효과적인 의사 결정 제어를 달성하는 것은 극히 어렵습니다. 한편, 새로 건설되는 초고압선로에 대한 국민의 불만이 높아지고, 선로 건설 비용, 특히 회랑 사용권 비용의 증가, 전력망의 지속적인 확충으로 인해 사람들은 더 높은 수준의 전력망을 요구해 왔습니다. 전력 네트워크의 의사 결정 제어에 대한 더 높은 요구 사항이 필요합니다. 일부 고급 사이버네틱스 아이디어와 기술이 전력망에 지속적으로 도입되는 것은 바로 전력망의 특성 때문입니다. 전력망 계획에 종합적인 지능형 제어 기술을 도입하는 것의 필요성과 타당성은 아래에서 명확히 설명됩니다.

1 종합적인 지능형 제어 기술

1.1 지능형 제어의 개념

아직까지 지능형 제어에 대한 통일된 개념은 없습니다.

a) 푸징순(Fu Jingsun) 교수는 인간-기계 컨트롤러에 대한 연구를 통해 지능형 제어라는 개념을 최초로 제안했으며 지능형 제어를 자동 제어와 인공지능의 결합으로 요약했다. . 그는 기존의 기본 컨트롤러가 낮은 수준의 제어에 사용되어야 하고, 높은 수준의 지능형 의사 결정에는 의인화된 기능이 있어야 한다고 믿습니다.

b) Saridis는 Fu Jingsun의 연구를 기반으로 삼원 구조 지능형 제어 이론 시스템을 제안했습니다. 그는 이진 조합만으로는 지능형 제어의 효과적이고 성공적인 적용에 기여할 수 없으며 운영 연구가 필요하다고 믿었습니다. 를 도입하여 이를 삼항 조합으로 만들고 계층적 지능형 제어의 이론적 프레임워크를 제안합니다.

c) 위의 이론적 구조를 연구한 후, 국내 채자싱 교수는 시스템의 무결성과 목적을 바탕으로 1986년 4요소 구조 가격 시스템을 제안하고 지능형 제어를 제어 이론, 인공지능으로 요약했다. 지능, 운영 연구 및 시스템 이론의 네 가지 분야가 교차합니다.

간단히 말하면 지능제어는 사이버네틱스의 관점에서 연구하는 것 외에도 정보이론, 생물학, 사회과학의 관점에서도 논의하고 연구할 수 있는 다학제적 지식의 집합체이다.

1.2 통합 지능형 ​​제어 기술

한편의 통합 지능형 ​​제어에는 퍼지 가변 구조 제어, 적응형 퍼지 제어, 적응형 신경과 같은 지능형 제어와 기존 방법의 조합이 포함됩니다. 네트워크 제어, 신경망 가변 구조 제어 등에는 전문 퍼지 제어, 퍼지 신경망 제어, 전문 신경망 제어 등과 같은 다양한 지능형 제어 방법 간의 교차 합성이 포함됩니다.

2 해외 전력망 계획 전문가 시스템

현재까지 전력망 계획 분야에서 성공적인 통합 지능형 ​​제어 기술 시스템은 많지 않습니다. 그 중 우수한 시스템으로는 캐나다의 Hydro-Québec이 있습니다. ) Hydro-Quebec의 "DC/AC 전송 네트워크 설계를 위한 전문 시스템".

1980년대 후반, 퇴직과 인력의 장기 활용으로 인해 1960년대 캐나다 전력망의 급속한 발전 과정에서 엔지니어들이 습득한 전력 시스템 계획 및 설계에 대한 방대한 전문 지식과 1970년대는 캐나다 전력 부문의 관심을 끌었지만 점차 잊혀져 왔으며, Hydro-Québec은 전문가 시스템 기술을 현재 인간 전문가의 마음 속에 있는 전문적인 경험과 지식 중 일부를 표현하고 보존할 수 있는 잠재적인 방법으로 보고 있습니다. 그들은 특히 전력 시스템 성장이 느린 기간에는 전력 시스템 계획 및 설계 분야의 전문 지식 상실이 매우 명백하다고 믿습니다. 이러한 전문 지식은 다양한 분야에서 나오며 다단계 전력 시스템 설계 의사 결정 프로세스에서 중요한 역할을 합니다. 발전 유형, 발전소 위치, 송전 유형(AC/DC), 전압 수준, 송전선 수 및 보상 장비 수와 같은 선택 결정은 신뢰성, 안정성, 기준 등 다양한 기준을 바탕으로 신중하게 고려해야 합니다. 정상 상태 성능, 비용 및 환경 조건 등에 대해 이를 바탕으로 Hydro-Québec의 전문가들은 송전망 예비 설계를 위한 전문가 시스템을 개발했습니다. 전문가 시스템은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

2.1 목표 및 예상 이점

주된 목적은 AC/DC 전송의 예비 설계에서 인간 전문가의 행동을 모방하기 위해 전문가 시스템(ES)을 사용할 가능성을 연구하는 것입니다. 네트워크. 기호 및 수치 데이터는 물론 설계를 안내하는 원리, 규칙, 기준 절충 및 수학적 모델을 포함하여 유능한 설계를 생성하는 데 필요한 지식을 체계적으로 식별하고 표현합니다. 적격 설계는 비용, 환경 조건, 안정성, 신뢰성, 설계 민감도 또는 견고성과 같은 기준을 기반으로 합니다. ES 프로토타입은 또한 사용자에게 설계를 완료하는 데 필요한 단계를 안내하고, 사용자가 지식 기반과 상호 작용할 수 있도록 하며, 각 중간 단계에 도달한 후 해당 추론 경로에 대한 설명을 제공해야 합니다. 예상되는 주요 이점은 다음과 같습니다.

a) 전문 지식을 유지하고 미래의 엔지니어에게 전달할 수 있습니다.

b) 지식은 불분명하고 근거가 없는 형태가 아닌 보다 구체적인 형태로 표현될 수 있습니다.

c) 보다 일관된 결과를 얻을 수 있습니다.

d) 인간 전문가와 비교하여 ES는 더 많은 계획을 확인하고 비교할 수 있으며 보다 경제적인 설계를 얻을 수 있습니다.

e) 추론 및 설명 기능의 도움으로 ES는 미래 전문가를 위한 교육 및 훈련 도구로 사용될 수 있습니다.

f) "상담" 또는 대응 수단으로 평가 및 ES는 기존 설계를 개선하여 전문가에게 큰 도움이 될 것입니다.

g) ES는 다양한 전력 시스템 장비 설계를 위한 전문가 시스템 제품군의 선구자 역할을 하며 더 많은 것을 추출하는 모델이 될 것입니다. 일반적인 디자인 방법론;

h) ES는 디자인 조직 전체에 분산되어 있는 경우가 많은 지식을 수집하는 역할을 합니다.

2.2 도메인 전문가와 지식 엔지니어의 상호작용

지식 엔지니어는 전력계통 분석 및 설계와 인공지능(AI) 분야, 그리고 두 가지 유형의 혼합 분야에 대한 경험이 있어야 합니다. 분야 전문가로부터 전문 지식을 추출하고 응축하는 데 매우 효과적이라는 것이 입증되었습니다. 전문 지식은 대규모 엔지니어링 프로젝트를 계획, 설계 및 시운전한 다년간의 경험을 보유한 전력 시스템 계획 엔지니어로부터 나옵니다.

2.3 설계 평가 요소 후보 설계는 다음 조건을 충족해야 합니다.

a) DC 시스템의 최소 오류 복구 특성

b) 허용 가능한 무선 및 고조파 간섭 요구 사항

c) 고장 후 최소 안정성 기준

d) 안정적인 전압 및 무효 전원 공급 장치의 제한

e ) 고장 후 일시적인 과전압 제한 부하 차단;

f) 신뢰성을 위해 필요한 최소 장비 이중화;

g) 입력 데이터의 변화에 ​​둔감해야 함(견고한 속성);

h) 특정 최대 비용 요구 사항을 충족해야 합니다.

i) 기존 기술에 적합해야 합니다.

Hydro-Québec의 'DC/AC 전송망 설계 전문가 시스템'은 거의 10년 동안 성공적으로 사용되었으며 지속적으로 개발 및 개선되고 있습니다. 퍼지 기술과 인공 신경망의 급속한 발전으로 인해 전력망 계획에서 포괄적인 지능형 제어 기술의 적용 전망이 점점 더 넓어지고 있습니다.

3 전력망 계획 의사결정 시스템의 분해 및 조정

전력망 건설은 자본 및 기술 집약적 프로젝트이며 선로 및 장비의 경제적 사용 수명 따라서 네트워크 구조가 합리적인지 여부는 전력망의 기술적 성능과 경제적 이점에 장기적인 영향을 미칠 것입니다. 계획 오류로 인한 피해는 수년 동안 복구하기 어려울 것입니다. 광둥성의 전력망이 지속적으로 발전함에 따라 전력망을 합리적으로 배치하는 방법은 현재 전력망은 물론 전체 전력 산업의 발전에 있어서 중요한 문제 중 하나가 되었습니다.

전력망 계획에는 수많은 결정이 필요하며 이러한 결정은 시간과 공간적으로 서로 영향을 미칩니다. 현재는 여러 가지 여건으로 인해 하나의 모델에서 이를 일률적으로 고려하는 것이 불가능합니다. 상대적으로 간단한 하위 문제로만 분해할 수 있으며 하위 문제 간의 반복을 통해 조정될 수 있습니다. 문제 구분에 따라 전력망 계획은 부하 예측, 전력망 계획, 무효 전력 계획, 안정성 분석, 단락 전류 분석으로 나눌 수 있습니다.

4 결론

전력망은 전력원을 사용자에게 연결하는 역할을 담당합니다. 또한, 최대한의 전력 공급 신뢰성과 경제성을 확보하기 위해 인근 지역의 전력계통과의 연결도 담당합니다. 전력망 장비에 대한 대규모 투자 수요와 수십 년의 장비 수명으로 인해 전력 시스템은 "과거 무게"에 의해 크게 제약을 받습니다. 따라서 장기적으로 보장하기 위해서는 최선의 전력망 투자 결정을 찾는 것이 중요합니다. 전력망 계획을 통해 달성할 목표는 전체 전력 시스템의 최적 개발입니다.

이 기사의 논의에 따르면 전력망의 거대한 차원의 전형적인 동적 대형 계수는 강한 비선형성, 시간에 따라 변하고 불확실한 매개변수의 특성을 가지며 우리가 달성하려는 제어 효과는 다목적 롤링 최적화(전력망의 엔지니어링 이점)에 대한 동적 비정량적 지표입니다. 이 프로세스에서 지식의 표현 및 처리가 설명됩니다. 큰 비율. 이처럼 전력망 계획에 관한 방대한 지식을 효과적으로 정리하고, 최적의 계산을 수행하며, 최적화된 의사결정을 내리기 위해서는 종합적인 지능형 제어 기술을 활용하는 것이 필요합니다. 현재 광둥성 전력산업국과 화남이공대학교 전력대학은 공동으로 "전력망 계획 전문가 의사결정 시스템"에 대한 이론적 연구를 수행했으며 효과적인 전력망 계획을 개발할 것으로 예상됩니다. 2000년에는 포괄적인 지능형 제어 기술을 기반으로 한 의사결정 시스템을 구축했으며, 이를 활용하면 광둥성 전력망 건설을 촉진하는 데 긍정적인 역할을 할 것입니다.

참고문헌

1 Huang Sunan, Shao Huihe, Zhang Zhongjun. 지능형 제어의 이론 및 방법 [J]. 제어 이론 및 응용, 1994(4)

2 Wang Meiyi, Wu Jingchang, Meng Dingzhong. 대규모 전력망 시스템 기술. 2판 [M]. 베이징: 중국 전력 출판부, 1995

3 Zhou Lerong. 전력망 계획 보조 의사결정 시스템의 객체지향 퍼지 데이터베이스에 관한 연구: [논문] [D]. 광저우: 1998년 화남이공대학교 전력대학

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