基于人工智能的電力系統警報處理方法

鮮霞 陸長青

【摘 要】電力系統具有環節眾多、系統復雜等特點，在實際運行中，經常會出現系統故障，故障的因素包括很多方面，其中包括兩種不確定因素：保護器和斷路器動作的安全性和可靠性，以及調度中心所收到的保護器和斷路器報警信號的準確性。電力系統中警報處理工作就是來處理電網中確定性和不確定性因素。人工智能在電力系統故障預防和排除方面的有效應用，提高了電力系統的科學性和實效性。本文針對現有的電力系統的警報處理方法進行了簡單介紹，之后在專家系統方向對人工智能在電力系統警報處理方面的應用進行了簡要論述。

【關鍵詞】人工智能；電力系統；警報；處理方法

引言：隨著科技水平的不斷提升，電力行業也在摸索中不斷前進。電力行業的發展已經深入到千家萬戶的日常生活中。電已經成了人們賴以生存的必需品。電力系統故障嚴重影響著人們的正常生活和關鍵行業的信息運輸。故障系統中的警報處理工作在整個電力系統的故障排除方面具有重大意義。人工智能技術的注入能夠有效提高電力系統的警報處理工作的工作效率。所以科學運用人工智能來排除電力故障是目前刻不容緩的任務。

一、電力系統現有的幾種警報處理法

1.基于優先級的警報處理法

相關人員依據具體故障程度和對整個系統的影響程度，把警報信息劃分為三個等級：（1）緊急警報：緊急警報是最危急，對系統影響最大的報警信息，如果不及時處理，會造成嚴重后果。（2）一般警報：一般警報是指對系統內部的某個設備有影響，或者導致系統部分設備無法正常運行的警報信息，該種故障發生不會直接影響到整個系統。（3）提示性警報：提示性警報主要是針對工作人員正在進行的操作信息進行提示，不屬于故障性信息。調度室的相關工作人員要根據不同級別的警報信息進行科學分類，用不同顏色記號筆進行警報信息輕重緩急的標注。

2.基于優化基礎結構的警報處理法

在電力系統中，最傳統的數據存儲和數據計算都有一臺主計算機來完成。隨著信息技術的不斷注入，電力系統的警報處理速度和正確率都有了大幅度提升，這對于通信寬帶以及計算機的處理效率形成了一定程度上的壓力。所有的工作內容都放在一臺主計算機上，這不利于資源的合理分配，也加重了主計算機的負擔。所以相關技術人員要努力優化基礎結構來改善當前電力警報處理系統中存在的問題，，把計算和存儲等任務分配到多個計算機上，科學合理的配置當前資源，實現計算機和整個警報處理系統的平穩運行。

3.基于覆蓋集理論的警報處理法

覆蓋集理論的應用思路是根據覆蓋集的節約原則建立目標函數，之后再利用智能算法求解函數的最優值。覆蓋集理論在電力系統的應用能夠有效發揮它的優勢，做到有效處理不完全信息和錯誤信息。覆蓋集方法在解決多故障診斷問題（MFD）上，已經步入了一個成熟階段，在故障處理方面得到了廣泛應用。

二、基于人工智能的電力系統警報處理具體措施

針對當前電力系統中警報處理中存在的問題和不足，相關技術人員和部門要努力開拓思維，發掘新的處理思路，比如基于人工智能的警報處理方法在警報處理方面就具有很大的優勢。對人工智能技術的理解，就是指利用計算機模擬人類的智能活動，使之具備邏輯推理能力、應用知識和解決實際問題的能力。其主要內容包括人工神經網絡和Petri網絡、遺傳算法和專家系統、粗糙性集理論、模糊理論等。筆者以專家系統為例，來表述人工智能在電力系統的警報處理方面的應用。

1.專家系統的定義和工作原理

系統的講，專家系統是一個以知識為基礎的計算機智能程序系統。系統內存儲著某一個領域的眾多專家在領域內進行探索之后，積累下來的知識和經驗，系統可以利用這些知識和經驗，對用戶提出該領域內的問題。另外專家系統還可以模仿人類專家的思維和決策能力，對問題進行分析解答，給出專家級別的最終結論。

專家系統是由計算機來完成工作的，它由知識庫、數據庫、推理機、知識獲取部分、解釋部分五個方面組成。專家系統的核心內容是知識庫和推理機。在實際應用中，某些領域是涉及不到解釋部分和知識獲取部分的，但是一個完善的專家系統應該具備以上五個方面，缺一不可。

專家系統在警報處理方面主要涉及故障定位和故障診斷兩個方面。

應用專家系統進行故障定位比人工定位更準確、反應更迅速。其原理就是以專家提供的運行經驗為基礎，建立模糊診斷的知識庫及相應的推理機制。當電力系統發生故障后，調度中心SCADA系統會收到大量的警報信息、保護和開關動作信號來激活系統。之后根據網絡拓撲結構組成一個故障的信號鏈，啟動推理機，進行信號識別和故障定位工作。

專家故障診斷系統主要包括數據庫、知識規則庫、人機接口、推理機等內容。其工作原理是：首先把系統內存儲的專家診斷知識和經驗用規則表現出來，形成故障診斷專家系統數據庫，進而根據控制室收到的警報信息對知識庫規則庫進行推理，診斷出故障原件，從而判定故障的性質和發展過程。

2.專家系統的特點和優勢

專家系統是由計算機來完成工作的，具有迅速、效率高和不知疲倦等特點，對于時間和空間的限制性較低，而且決策準確性和可靠性較高。

在專家系統技術在電力系統的警報處理方面的應用效果，更優于人工操作。智能的專家系統技術的應用可以有效減少人工操作過程中存在的工作效率低下和容易出現操作失誤和決策失誤等問題，同時有效避免了以往的人為因素導致的重大經濟損失。

因為專家系統匯總了電力系統內許多專家的知識和經驗。所以應用專家系統的決策水平比只聽從某位專家的決策更具實踐意義。另外，由于專家系統可以針對所存儲的專家知識和經驗對用戶進行領域內部的問題設疑，有效促進了知識的探索和共享，從而提高整個電力系統技術水平。

3.警報處理應用專家系統的重要意義

隨著電力系統的進步，警報處理方法一直在不斷的完善中。以往的警報處理方法，采用邏輯表的形式對警報信號的信息和事件進行系統記錄，之后根據需要再進行查表，來獲取警報信息以及事件。這種警報處理方法具有很大的弊端，其缺點是魯棒性差。隨著社會的不斷進步，電力系統的發展也在穩步進行，期間國內外專業人士和學者，在警報處理方面進行了大量實驗研究，并經過實驗提出了很多新穎的思路和方法，專家系統就是在專家不斷的研究和實驗中衍生的新的警報處理方法，這為警報處理系統的發展奠定了一個良好的理論和研究基礎。

電力系統內部有存在很多難題，無法通過建立數學模型、應用數值計算來得出結論。比如電力系統中的事故診斷、事故警報處理和事故后的緊急恢復控制、事故評估等環節都無法用電子計算機的計算程序來獨立完成。這部分問題還需要依靠電力工程師和運行調度人員利用他們的知識儲備和工作經驗，借助現代化的專家系統等人工智能手段來改善問題。這也足以看出在電力系統內部警報處理方面，專家系統等人工智能應用的實踐意義。

參考文獻：

[1]謝銘，陳祖斌，張鵬，梁永堅.基于人工智能的電力信息網絡安全自防御研究[J].現代工業經濟和信息化，2019，（01）：71-72+79.

[2]田忠民，付春旺.智能電力監控系統在配電系統中的應用[J].南方農機，2018，（23）：240-241.

[3]馬明.智能技術在電力系統自動化中的應用分析[J].自動化應用，2018，（09）：114-115.

[4]朱永利，尹金良.人工智能在電力系統中的應用研究與實踐綜述[J].發電技術，2018，（02）：106-111.

（作者單位：新疆信息產業有限責任公司）