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1、 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 18 页人工智能与神经网络在电力系统中的应用摘要：本文论述了人工智能和神经网络在电力工程学中的应用。它第一次报道有人工智能已应用于电力系统领域。然后总结了人工智能技术的应用，并提出建议，改进现有的人工智能设备工具。在此之后，本文着重于探讨神经网络及其在电力系统中应用。同时本文也讨论了基于电力系统网络应用的多层前馈网络的引入和建立神经中枢系统的问题。提出了未来进一步发展人工智能和神经中枢系统应用于电力系统的主要方向。1 引言现代电力系统要求创造和提供高质量的电能给客户。为了满足这一需求，计算机已应用到电力系统的规划，监测和控制。分析系统
2、行为的电力系统程序被储存于电脑中。在电力系统的规划阶段中，系统的分析程序被执行多次。工程师根据关于系统的经验和启发式知识来调整和修改数据输入这些系统中直到这个满意的计划被确定下来。然而，基于数学模型和执行语言的电力系统分析和规划只适用于数值计算。通过结合长久系统分析、发展的方法论和技术来规划的实际知识设计成程序包括数值分析程序是必要的。在电力系统的监测和控制领域，基于计算机的能源管理系统，现在广泛的被应用于能源控制中心。电力系统分析程序和其他应用程序从事能源管理系统的目的是调查和预测电力系统稳态运行下的行为。虽然这些程序是功能强大的工具,但出现无计划和意外的系统运行时，它们援助工程师做出有效的
3、决策的能力是非常有限的。系统操作的异常模式的原因可能是由于电力网络故障，积极和无功功率的不平衡，或频率偏差造成的。无计划的运行可能会导致不适应和系统全部中断。在这种紧急情况下，经验丰富的业务工程师做出的决定可能会使电力系统恢复到正常状态。为了有效的诊断电力网故障，电力网果断的运行，和平衡无功功率，显然有必要发展新的计算机技术和方法来建立程序，即具有宝贵丰富经验的工程师可以解决常规电力系统之外的应用程序。此外，还需要制定快速有效的方法，预测系统的异常行为。人工智能（ AI ）提供了编码技术和推理性的陈述性知识。中枢系统的出现，此外，提供神经网络模块，即有可网上执行的环境。这些新技术弥补了解决电力
4、系的规划，运行和控制的常规技术和方法。本文综述了人工智能和神经网络在电力工程中的应用。它第一次报告人工智能已应用于电力系统领域。然后总结了人工智能技术的应用，并提出建议，改进现有的人工智能工具。传统的人工智能和神经网络一般认为适合于解决不同类型的问题。表面上这两种方法似乎是非常不同的，但越来越多的研究的重点是每一个如何可以被纳入其他内置系统，其中包括最佳功能兼而有之。人工智能与神经网络：综合 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 18 页步骤原则的关键问题是检测的评论，所依据的假设和建议，涉及的和解与融合的原则人工智能和神经网络。贡献主要来自研究人员在这领域，这种全面的案文
5、提供了一个全面的介绍的基本符号处理，联结网络及其一体化。很多的集成人工智能和神经网络例子为各种特定应用提供了独特的了解这个正在发展的领域。接下来，本文集中介绍中枢系统及其在电力系统中的应用。基于电力系统网络应用的多层前馈网络的引入和建立神经中枢系统的问题已经被导论过。未来的主题是进一步发展人工智能和神经网络在在电力系统中的应用及建议。2 人工智能在电力系统中的应用概况这项人工智能的研究已经开发了许多技术和方法，这是有益于解决复杂电力系统的问题。这些措施包括知识表示方法，搜索策略，自动推理技术，专家系统或基于知识的系统方法，以及计算机语言的象征意义，并列出处理。人工智能技术和专门系统的方法为电力
6、工程师提供一些新的工具，以加强他们的数字节目与他们的经验和启发性知识来解决复杂的决策问题。2.1 应用领域早在 1982 年，以规则为基础的方法应用于故障诊断和控制核电厂的领域。在随着 1983 年在日本为电力中断复位而发展专门系统的一个试验和在美国关于报警处理专门系统在能量控制中心的应用的研究，研究人员研究人工智能在电力系统中的可能性应用。在过去十年中，很多人工智能系统和专家系统被建立于用来解决在不同领域包括电力领域的问题。这些领域概述如下：系统规划传输规划和设计生成扩展规划分配规划系统分析低负荷发动机暂态稳定性操作和监控系统警报处理故障诊断变电站监控系统网络复位负荷脱落 桂林电子科技大学毕
7、业设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 18 页电压/无功功率控制意外故障选择电网开关电压崩溃操作规划单元任务维护行程安排负荷预测2.2 系统的发展环境除了传统的人工智能语言 Lisp 语言和 Prolog 语言，很多专家系统至今发展成实现利用专家系统命令如 EL, OPS5, OPS83, PDS, KEE, 和 NEXPERT。其他程序设计语言如 C 语言和 Pascal 已经被采用。这些系统运行在 VAX 11/785, Sun 4/70 和 AppoLlo DN420 工作站，和私人电脑包括 PC1386 和 PC/486.2.3 已使用系统的例子虽然很多系统专家系统发展是原型，但有些
8、系统是工作在现实的电力系统中。一些例子举例如下：(a) 新加坡公用事业用途智能报警处理器（ z4p ）. 这个系统是实时进行报警的。自 1990 年年底，它一直在服务于新加坡的能源控制中心，公用事业局。(b) 专家系统的目的是在线诊断涡轮发电机。这个系统是由卡内基梅隆大学机器人研究所和西屋电气公司共同发展的，它自 1985 年以来已经在使用中。(c) 电力发配控制系统的在线专家系统。该系统自 1990 年以来已被使用于日本关西电力公司的系统中。(d) 电力系统复位的程序产生的专家系统。该系统已被应用到日本的电力发展有限公司的区域管制中心自 1991 年 4 月以来。2.4 澳大利亚场景许多澳大
9、利亚的电力公司对人工智能在电力工程中的应用产生了兴趣。最近一项由澳大利亚 CIGRE 的 SubPanel 38 关于电力系统的专家系统应用软件的调查显示大概有 33 项电力系统计划方案，51 项系统监控方案，31 项系统控制方案和 22 项系统分析方案。在这些计划领域中，大部分方案是涉及到电系统中心和分站的规划。报警处理和故障像点辨认是人工智能在电力系统监督中非常受欢迎的两个领域。在系统控制方面，更应该重视系统恢复程序的生成。系统分析主要的工作是涉及额定的静电安全。澳大利亚大学的研究小组仍然积极的研究人工智能的应用软件。一些程序 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 18
10、 页的例子是应用于电力网故障，电压崩溃，警报处理器，负荷脱离和复位，负荷和电路分配在变电站和发电机时序安排中。2.4.1 一个例子：热发电机的时序安排西澳大利亚大学的人工智能和电力系统研究小组已经发展了一个为热发电机在 24 小时范内的时序安排的基于人工智能的运算法则。这项研究工作开始于1989 年，它一直受到澳大利亚的电力供应协会的澳大利亚供电研究局的支持。 在运算法则发展中，问题承担小组的意思是树搜索问题。每一等级的数对应着一个固定的调度时间间隔和数的深度相对应着电调度范围。这棵树贯穿着利用启发式引导者第一次深度探索研究。图 1 显示测试系统的大多数经济型进度表的轮廓容量。运算法则的一些优
11、点是强制实际运作和经济效益可以很容易的组合成一体，巨大幅度的问题单元可以减少许多。运算法则很有实际应用的潜力。3 人工智能的应用在电力工程的人工智能系统的发展中，许多人工智能方法被采用。它们由基于准侧的专家系统方法论，分布式逐步解决问题，普通的逐步解决问题，教学式建筑学，逻辑模型，项目导向规划研究方法包括首次深度探索，宽度搜索和启发式搜索组成。采用的知识陈述的方法是生产规则，最初定义的逻辑和结构。图.1：一个测试的最经济的时间进度表的轮廓图 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 18 页标准的专家系统方法论已经被广泛的利用。它的适应性和模块性允许专家系统进一步的发展和知识的
12、进一步改进，新的知识是可以得到增进当新的事件在问题领域在发生时。黑板式和分布式问题解决方法提供了强有力的手段来合并不同来源的知识。这些来源可以解决启发式电力系统数据库和程序分析。人工智能程序可以建立综合的人类思考过程的细微差别解决复杂的实际问题的模型。为建立人工智能程序的语言有照顾低水平计算过程的能力，允许开发者集中在复杂的事物上。人工智能程序的工作概念表达在字词，短语或句子上。因此，处理能力的象征性（即，非数字）的数据是一个重要的功能。发展一个人工智能系统，程序员尝试多种方式执行每个组成功能。而不是通过一个漫长的编辑，编译，调试周期测试每一个翻译的一个函数，一个人工智能语言应允许程序员快速查
13、看结果的一个新的想法。语言功能的互动节目满足这一需要。程序员无法预计流经一个程序的精确的类型和数据的数量，所以必须适应不工作的时候。一种语言可以合并灵活的数据结构，允许这种情况发生在一个轻松，自然的方式。许多类型的推理过程发生在整个人工智能应用。一种语言具有一个或多个这些进程内置的可以节省时间和精力。基于逻辑和逻辑性设计的系统发展证明这些技术是合适于建立专家系统和人工智能系统来解决电力系统组合问题。电力系统元件结构表现和项目导向设计为理由和处理提供非常具有结构性的方法的组织系统数据。4 改进现有的人工智能工具的建议由于电力系统有复杂的结构复杂的决策问题，人工智能工具和专家系统外形需要面对各种各
14、样的需求在描绘电力系统元件和结构已经控制机械装置。为了研究工作，现有的工具可以提供方便和有用的软件开发环境来帮助工程师研发人工智能系统和专家系统。人工智能（ AI ）是在计算机科学领域上的，重点是创造一种机器，可以从事的人类认为可以执行的智能行为。人类自古以来，能够创建智能机器已经是奇迹，而今天 50 年来，随着计算机和研究人工智能的编程技术，智能机器的梦想已经成为现实。研究人员将可以制造能够模仿人类的思考，理解讲话，可以战胜人类国际象棋最佳球员，以及无数其他前所未有的壮举的系统。找出人工智能是怎样适用与军事，以及如何在不久的将来，人工智能可能会影响我们的生活。然而，这些工具都没有专门开发用于
15、电力系统特别是在电力系统的监测，控制和操作。如果人工智能技术被广泛应用于现实的电力系统中，那么更先进 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 6 页 共 18 页的软件工具是必需的。这些工具可能建立在现有工具之上以及它们必须是快速的和有效的来即时的控制电力系统的运行。这些工具同时还必须有的能力是：（a）很容易的结合现有的能量消耗监控系统。（b）产生和修改电力网络结构并绘制成图形显示出来。（c）提供各种各样的知识表现方法。（d）为不同的电力系统分析与控制应用建立知识基。（e）有效的与数值分析程序链接。（f）合并和控制不同的推理机制,包括有能力推论关于时间事件和不确定事件。（g）提供足够的解释设施。5 神经中枢系统当人工智能能为处理符号或陈述性知识和自动推理提供电力技术时，人工神经网络为工程师提供强大的动力工具的出现，是有希望的解决电力系统的问题的。神经网络有能力履行模式识别，预测和优化中在他们有足够的培训之后的一种快速和有效的方式。进一步加强计算的速度可以达到使用神经网络执行并行处理技术或硬件的形式。神经网络（网络）是一个节点网络或类似于神经元突触的生物。节点是相互关联的，通过加权联系。重量通常是可调的，有可通过培训或学习的经验和训练方法的例子。在任何网络应用中， NN 是用来建立输入和输出之间关系的模式。这是训练后，它学会了一套重量所需测绘
