摘　要：廣東省的電力工業(yè)已步入大電網(wǎng)、高電壓和大機組的時(shí)代，如何合理地布局電網(wǎng)是廣東省電力工業(yè)的重要課題之一。電網(wǎng)規劃是一個(gè)受多種條件約束，以電網(wǎng)總效益為最終目標的多目標系統工程，因此，宜用綜合智能控制技術(shù)來(lái)研究電網(wǎng)規劃。在這方面較成功的例子是加拿大魁北克水電公司的直流／交流輸電網(wǎng)絡(luò )設計專(zhuān)家系統，該系統具有目標和預期效益、領(lǐng)域專(zhuān)家和知識工程師的交互作用等特點(diǎn)。根據廣東省電網(wǎng)的現狀和發(fā)展目標，電網(wǎng)規劃決策系統可分解為負荷預測、網(wǎng)架規劃、無(wú)功規劃、穩定性分析等子問(wèn)題，通過(guò)子問(wèn)題的迭代進(jìn)行協(xié)調，尋求最佳電網(wǎng)規劃決策系統。

　　廣東省電力系統包括21個(gè)地市電網(wǎng)，現有最高運行電壓等級為500kV，珠江三角洲地區已形成500kV環(huán)網(wǎng)，并以500kV電壓與廣西聯(lián)網(wǎng)，以400kV和110kV電壓分別與香港和澳門(mén)聯(lián)網(wǎng)。此外，廣東電網(wǎng)還向湖南宜章和臨武兩縣以及江西贛南地區供電。

　　粵中（珠江三角洲地區）地網(wǎng)是廣東電網(wǎng)的核心，也是全省最大的負荷中心，該電網(wǎng)與廣西、香港等電網(wǎng)互聯(lián)，除了向珠江三角洲地區提供電力外，還擔負著(zhù)電力交換任務(wù)。在粵中地區建設一個(gè)強大的500kV電網(wǎng)，對保證廣東電網(wǎng)乃至香港電網(wǎng)以及澳門(mén)電網(wǎng)的安全運行有著(zhù)重大意義。目前廣東500kV電網(wǎng)東已延伸至汕頭西翼，江門(mén)——茂名500kV輸變電工程正加緊建設，2000年前可望投入使用。

　　廣東省的電力工業(yè)已經(jīng)步入了大電網(wǎng)、高電壓和大機組時(shí)代。隨著(zhù)整個(gè)電網(wǎng)變得越來(lái)越復雜，電網(wǎng)規劃中以往那種人為臆斷和局部最優(yōu)的規劃方式會(huì )給電網(wǎng)運行、發(fā)展帶來(lái)隱患，資金盲目使用的可能性加大。結合目前理論的發(fā)展，我們認為電網(wǎng)規劃是一個(gè)受到多種條件約束的、以電網(wǎng)總效益為最終目標的多目標的系統工程。對于這樣一個(gè)系統，我們認為適宜以控制論為基礎，結合信息論、運籌學(xué)和系統工程等理論來(lái)研究。

　　從控制論角度來(lái)看，電網(wǎng)是一個(gè)巨維數的典型動(dòng)態(tài)大系統，它具有強非線(xiàn)性、時(shí)變且參數不確切可知、含大量未建模動(dòng)態(tài)部分的特征。另外，電力網(wǎng)絡(luò )地域分布廣闊，大部分元件具有延遲、磁滯、飽和等復雜的物理特性，對這樣的系統實(shí)現有效決策控制是極為困難的。另一方面，由于公眾對新建高壓線(xiàn)路的不滿(mǎn)日益增強，線(xiàn)路造價(jià)，特別是走廊使用權的費用日益昂貴，以及電力網(wǎng)的不斷增大，使得人們對電力網(wǎng)絡(luò )的決策控制提出了越來(lái)越高的要求。正是由于電網(wǎng)具有這樣的特征，一些先進(jìn)的控制論思想和技術(shù)被不斷地引入到電網(wǎng)中來(lái)。下面將闡明綜合智能控制技術(shù)引入電網(wǎng)規劃中的必要性和可行性。

　　1、綜合智能控制技術(shù)

　　1.1智能控制的概念

　　迄今為止，智能控制尚無(wú)統一的概念，文獻有如下歸納：

　　a）最早提出智能控制概念當推傅京孫教授，他通過(guò)對人-機控制器和機器人方面的研究，將智能控制概括為自動(dòng)控制和人工智能的結合。他認為在低層次控制中用常規的基本控制器，而在高層次的智能決策，應具有擬人化功能。

　　b）Saridis在傅京孫工作的基礎上，提出了三元結構的智能控制理論體系，他認為僅有二元結合無(wú)助于智能控制的有效和成功應用，必須引入運籌學(xué)，使其成為三元結合，并提出了其遞階智能控制的理論框架。

　　c）國內蔡自興教授在研究了上述理論結構以后，從系統的整體性和目的性出發(fā)，于1986年提出了四元結構價(jià)格體系，將智能控制概括為控制理論、人工智能、運籌學(xué)和系統理論4學(xué)科交叉。

　　總之，智能控制是多學(xué)科知識的結合，除了從控制論出發(fā)來(lái)研究它，還可以從信息論、生物學(xué)以及社會(huì )科學(xué)角度來(lái)討論和研究。

　　1.2綜合智能控制技術(shù)

　　綜合智能控制一方面包含了智能控制與傳統方法的結合，如模糊變結構控制，自適應模糊控制，自適應神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )變結構控制等；另一方面包含了各種智能控制方法之間的交叉綜合，如專(zhuān)家模糊控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制，專(zhuān)家神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制等。

　　2、一個(gè)國外的電網(wǎng)規劃專(zhuān)家系統

　　目前為止，在電網(wǎng)規劃方面較成功的綜合智能控制技術(shù)系統不是很多，其中比較好的有加拿大魁北克水電公司（Hydro-Quebec）的“直流/交流輸電網(wǎng)絡(luò )設計專(zhuān)家系統”。

　　在80年代末期，隨著(zhù)人員的退休和長(cháng)期不用，一些60年代和70年代加拿大電網(wǎng)高速發(fā)展時(shí)期由工程師們獲得的大量有關(guān)電力系統規劃設計的專(zhuān)門(mén)知識逐漸被人遺忘，這引起了加拿大電力部門(mén)的關(guān)注，魁北克水電公司將專(zhuān)家系統技術(shù)看成是表達和保存某些目前在人類(lèi)專(zhuān)家頭腦中的專(zhuān)門(mén)經(jīng)驗和知識的潛在方法。他們認為在電力系統規劃設計領(lǐng)域里，專(zhuān)門(mén)知識的損失非常明顯，尤其是在電力系統增長(cháng)緩慢的時(shí)期。這些專(zhuān)門(mén)知識來(lái)自于各門(mén)學(xué)科，在多層次的電力系統設計決策過(guò)程中起著(zhù)重要的作用。一些選擇決策，如發(fā)電類(lèi)型、發(fā)電廠(chǎng)位置、輸電類(lèi)型（交流/直流）、電壓等級、輸電線(xiàn)路的數量型號和補償設備的數量型號的選擇必須根據一些準則仔細權衡，包括可靠性、穩定性、穩態(tài)性能、費用和環(huán)境狀況的準則等�；�于此，魁北克水電公司的專(zhuān)家們開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于輸電網(wǎng)絡(luò )初步設計的專(zhuān)家系統，該專(zhuān)家系統具有以下特點(diǎn)。

　　2.1目標和預期效益

　　主要目的是研究使用專(zhuān)家系統（ES）來(lái)模仿人類(lèi)專(zhuān)家在A(yíng)C/DC輸電網(wǎng)絡(luò )初步設計中的行為的可能性。系統地確定和表達進(jìn)行一項合格設計所必須的知識，包括符號和數字數據，以及指導該項設計的原理、規則、準則折衷方法和數學(xué)模型。合格的設計基于費用、環(huán)境狀況、穩定性、可靠性和設計靈敏度或魯棒性等準則。ES原型還應指導用戶(hù)通過(guò)完成設計所需的各步驟，使用戶(hù)與知識庫交互作用，并提供達到每一中間步驟后相應推理路徑的解釋。預期的主要效益是：

　　a）專(zhuān)家知識能夠保留和傳授給未來(lái)的工程師；

　　b）知識可以用更加具體的形式加以表達，而不是一些不明確的、沒(méi)有根據的判斷；

　　c）將獲得得更一致的結果；

　　d）與人類(lèi)專(zhuān)家相比，ES可以檢查、比較更多的方案，得到更經(jīng)濟的設計；

　　e）借助于推理解釋功能，ES可以作為未來(lái)專(zhuān)家的教學(xué)和訓練工具；

　　f）作為一種“咨詢(xún)”手段或者一個(gè)對已有設計進(jìn)行評價(jià)和改進(jìn)的工具，ES對專(zhuān)家將很有幫助；

　　g）ES將充當進(jìn)行各種電力系統設備設計的專(zhuān)家系統家族的先驅?zhuān)�作為一種模型，從中抽取更加一般的設計方法論；

　　h）ES起到收集常常分散在整個(gè)設計機構中的知識的作用。

　　2.2領(lǐng)域專(zhuān)家和知識工程師的交互作用

　　知識工程師應當具有電力系統分析和設計領(lǐng)域以及人工智能（AI）領(lǐng)域的經(jīng)驗，已經(jīng)證明兩種知識的混合對于從領(lǐng)域專(zhuān)家處抽取和濃縮專(zhuān)家知識非常有效。專(zhuān)家知識來(lái)自于電力系統規劃工程師，他們具有多年的規劃、設計和調試大型工程項目的經(jīng)驗。

　　2.3對設計的評價(jià)因素一個(gè)候選的設計必須滿(mǎn)足下述條件：

　　a）DC系統最小故障恢復特性；

　　b）容許的無(wú)線(xiàn)電和諧波干擾要求；

　　c）故障后的最小穩定判據；

　　d）穩定電壓和無(wú)功電源的極限；

　　e）甩負荷后的暫態(tài)過(guò)電壓極限；

　　f）可靠性所要求的最小設備冗余度；

　　g）必須對輸入數據變化不敏感（魯棒性）；

　　h）必須滿(mǎn)足某一最大費用要求；

　　i）必須適合現有技術(shù)。

　　魁北克水電公司的“直流/交流輸電網(wǎng)絡(luò )網(wǎng)絡(luò )設計專(zhuān)家系統”已經(jīng)成功地應用了近十年，并在不斷地發(fā)展、完善。隨著(zhù)模糊技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等的迅速發(fā)展，綜合智能控制技術(shù)在電網(wǎng)規劃中的應用前景愈來(lái)愈廣闊。

　　3、電網(wǎng)規劃決策系統的分解及協(xié)調

　　電網(wǎng)的建設是資金和技術(shù)密集型的工程，線(xiàn)路和設備的經(jīng)濟使用壽命長(cháng)達數十年之久，所以網(wǎng)絡(luò )的結構合理與否，對電網(wǎng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟效益將產(chǎn)生長(cháng)期的影響。一次規劃失誤的損失，若干年難以挽回。隨著(zhù)廣東省電網(wǎng)的不斷發(fā)展，如何合理地布局電網(wǎng)已是當前電網(wǎng)乃至整個(gè)電力工業(yè)發(fā)展的重要課題之一。

　　電網(wǎng)規劃需要確定的決策是大量的，而這些決策在時(shí)間和空間上是相互影響的。目前，限于各方面條件，無(wú)法將其統一在一個(gè)模型中考慮。只能將其分解成相對簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，再通過(guò)子問(wèn)題間的迭代進(jìn)行協(xié)調。按照問(wèn)題劃分，電網(wǎng)規劃可分為：負荷預測，網(wǎng)架規劃，無(wú)功規劃，穩定性分析，短路電流分析。

　　4、結束語(yǔ)

　　電網(wǎng)負擔著(zhù)將電源與用戶(hù)連接起來(lái)的任務(wù)。此外為了得到最大的供電可靠性和經(jīng)濟性，它還擔負著(zhù)與鄰近地區電力系統聯(lián)系起來(lái)的任務(wù)。由于電網(wǎng)設備投資需求大，并且設備壽命長(cháng)達數十年，從而導致電力系統強烈地受“過(guò)去權重”的制約，因此，尋求最佳的電網(wǎng)投資決策以保證整個(gè)電力系統的長(cháng)期優(yōu)化發(fā)展，是電網(wǎng)規劃所要達到的目標。

　　結合本文的論述可以看出，電網(wǎng)這一巨維數的典型動(dòng)態(tài)大系數，具有強非線(xiàn)性、時(shí)變且參數不確切可知、含大量未建模動(dòng)態(tài)部分的特征，而我們所要達到的控制效果是一種多目標、滾動(dòng)優(yōu)化的動(dòng)態(tài)非量化指標（電網(wǎng)的工程效益），在這個(gè)過(guò)程中知識的表示和處理占了較大的比重。這樣就需要利用綜合智能控制技術(shù)去有效地組織有關(guān)電網(wǎng)規劃的大量知識，進(jìn)行選優(yōu)運算，得到優(yōu)化的決策。目前廣東省電力工業(yè)局聯(lián)合華南理工大學(xué)電力學(xué)院共同開(kāi)展了“電網(wǎng)規劃專(zhuān)家決策系統”的有關(guān)理論研究工作，并有望在2000年開(kāi)發(fā)一個(gè)有效的基于綜合智能控制技術(shù)的電網(wǎng)規劃決策系統，它的使用將對廣東省電網(wǎng)的建設起到積極的促進(jìn)作用。

　　參考文獻

　　1、黃蘇南，邵惠鶴，張鐘俊。智能控制的理論和方法［J］�？刂评碚撆c應用，1994（4）

　　2、王梅義，吳競昌，蒙定中。大電網(wǎng)系統技術(shù)。第2版［M］。北京：中國電力出版社，1995

　　3、周樂(lè )榮。電網(wǎng)規劃輔助決策系統中面向對象模糊數據庫的研究：［學(xué)位論文］［D］。廣州：華南理工大學(xué)電力學(xué)院，1998

　　周樂(lè )榮、伍力