发布时间：2020-10-30所属分类：电工职称论文浏览：1次
摘 要： 摘要：电力系统是用电设备协调工作的关键所在，电力系统智能化是其发展方向。根据对目前电力系统智能化技术的分析，提出软件智能化和硬件智能化两大方面。软件智能化包括了智能化编译与开发环境，先进的控制算法集成，友好的人机交互界面。硬件智能化包括特
摘要：电力系统是用电设备协调工作的关键所在，电力系统智能化是其发展方向。根据对目前电力系统智能化技术的分析，提出软件智能化和硬件智能化两大方面。软件智能化包括了智能化编译与开发环境，先进的控制算法集成，友好的人机交互界面。硬件智能化包括特种IC芯片的设计与制造，智能算法的电路化，基于通信技术的万物互联。采用智能化技术高效地运行电力系统，对于节约能源、保护环境和用电设备意义重大。
关键词：智能技术;电力系统;软件;硬件
引言
电力系统是由电能的产生、变换、传送、分配和消费的各种设备，按照一定的需求组成的有机系统的总称[1,2]，也是大型机电系统的重要组成部分，电力系统的稳定可靠运行对机电系统的安全运行十分重要[3]。随着化石能源日益紧缺，深化绿色低碳环保工程发展，加快可再生能源的开发己经迫眉睫[4]。电力系统中的智能化技术主要包括两大类：软件智能化和硬件智能化。目前，在软件智能化方面主要集中在更加高效的集成开发环境研发，先进的智能控制技术、智能诊断技术、智能评价与决策技术等的设计与实现，友好的人机交互界面开发等。在硬件智能化方面主要集中在针对某种功能与应用的特种IC研制，先进控制算法的电路实现和万物互联的实现。随着物联网、大数据、云计算和人工智能的迅速发展，电力系统的智能化也会有极大的提高。
1智能化软件
1.1先进控制算法的软件实现
目前已有许多较为成熟的先进控制算法，如神经网络算法、滑膜变结构控制算法、先进的PID控制算法、模糊自适应控制算法等。每一种算法都有其最基础的数学模型，但应用到电力系统中则需要使用计算机等数字技术。目前较常用的可集成控制算法的芯片包括ARM、DSP、STM32、PLC等。运用一门计算机语言，完成先进控制算法的代码化，实现可重复运行，是算法迈向软件智能化的必要过程。目前，算法工程师主要使用的计算机编程语言包括C、C#、C++、JAVA、Python、MATLAB等。其中C为面向过程的编程语言，在协处理器、微控制器中应用最广。MATLAB作为一种功能齐全，代码运行高效的矩阵运算环境，已在电力系统、电子系统及其仿真应用中广泛使用。代码的实现依赖于其集成编译与开发环境，常用的C、C#、C++开发环境为VisualStudioC++，该环境可方便地实现C语言的编写，并可设计可在Windows上直接运行的可执行程序。JAVA语言常用eclipse开发环境，通过各种插件技术实现人机界面的设计开发。Python和MATLAB均有其设计环境，用户可根据需要下载安装响应版本。
1.2人机交互界面
友好的人机交互界面设计是智能化电力系统中不可或缺的组成部分，交互界面作为人机对话的主要接口，方便了操作人员与智能控制系统的沟通。目前，人机交互界面的设计环境已有许多，如与西门子PLC相关的WINCC界面开发环境，与STM32相关的STemWin界面开发环境[5]，与Windows相关的VisualStudio界面开发环境，与JAVA语言相关的AndroidStudio和eclipse界面开发环境，基于MATLAB的GUI界面开发环境等。1.3多任务并行处理多任务并行处理是电力系统智能化的重要基础手段。多任务并行处理依赖于操作系统，常用的系统有Windows、Linux、FreRTOS、UCOS等。其中FreRTOS和UCOS体积小巧，程序简洁，常应用在嵌入式处理器和单片机中。嵌入式Windows系统较家用Windows系统体积更小，主要应用于工业控制计算机，如数控机床控制系统。搭载了操作系统后，开发者可方便地设计人机界面、增强处理器的处理性能。
2智能化硬件
2.1特种IC芯片
特种IC芯片是指能够完成某种特定功能的处理单元。由于智能的控制算法常通常以代码的形式形成软件或可执行程序，而软件的运行需一定的CPU和运行内存，且其运行需要足够的时间。特种IC芯片可将算法硬件化，这样便解放CPU，使得算法能够独立运算，从而减少CPU运算时间，同时降低功耗。某些特殊电路亦可设计为特种IC芯片，如功率放大电路、运算放大电路、三极管组合电路等。如图1所示的基于D2822A的功率放大电路[6]。
2.2智能算法电路
每一种算法都有其基本的数学模型，将算法的数学模型使用电子电路技术来实现，即可将算法的运算使用电路中的电压、电流、功率等电参数来模拟，算法电路化可降低程序的复杂度，提高计算时间，并不影响最终的结果。如华为通信技术公司推出了包含了神经网络处理单元(NPU)的麒麟处理器，这使得芯片对图像的处理速度加快，同时又降低了能耗。在电力系统智能故障诊断研究中，已实现了多种先进诊断算法的智能识别和判断。基于这些智能算法设计出相应的IC芯片或电路，可应用于局部电力系统的故障诊断与排除中。如可将诊断设备安装在电力系统的重要位置，在发生故障时及时切断电路，保护用电设备。
2.3物联网技术
物联网将末端设备和服务器进行连接，末端设备包括各种类型的传感器、移动设备、工业系统、家庭智能设施、监控系统、车辆等，通过各种无线或有线的通讯网络实现互联互通。物联网包括了三相关键技术：传感器技术，把模拟信号转换成数字信号处理;RFID标签技术，融合无线射频技术和嵌入式技术，应用于自动识别、物品物流管理等;嵌入式系统技术，综合计算机、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术。在电力系统中，可将许多用电设备进行物联，如电参数监测设备、电力系统诊断设备、电力系统保护设备等，使得电力系统更加智能高效地运行。随着5G技术的普及，通信技术的持续改进，为电力系统智能化发展提供坚实基础。
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3结束语
电力系统是由各种电设备组成的有机系统。电力系统中的智能化技术包括了软件智能化和硬件智能化。软件智能和硬件智能均在持续发展，电力系统的先进控制系统、智能故障诊断方法等仍有待进一步研究，最终实现硬件化。随着科技的发展，电力系统将向着更加智能高效的方向迈进。——论文作者：杨帆
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