人工智能技術在電力系統中的應用與分析

劉凱文

（河北工程大學信息與電氣工程學院，河北 邯鄲 056038）

0 引 言

隨著社會經濟的快速發展，人工智能技術已經逐漸滲入到社會的各個行業當中，越來越多的人們對人工智能技術開始抱有客觀和理性的認識。如今的AI 技術已經進入到快速發展時期，智能化的應用范圍越來越廣，目前我國各個方面對電力能源的需求越來越大，但是供電的質量和可靠性仍未達到相應的指標，這促使傳統電網必須向更加可靠和安全的方向發展。在電網容量日益增大與電壓等級不斷提高的發展趨勢中，自動保護裝置也亟待向更加智能化的方向進行創新和發展[1]。隨著人工智能技術的快速興起，智能電網的研究與應用開始進入到電力工業發展的潮流階段，人工智能技術為電力系統的智慧化運行提供了重要的技術支撐，將現代AI 技術成果的智能化、快速化和準確化與電網的故障修復、電力自動化調度以及自動保護裝置結合起來，既可以保證電網運行的安全性和可靠性，又可以實時評估和分析電網中重要設備的運行參數，減少工作人員在巡檢過程的復雜程度。

1 人工智能技術在電力系統中的應用

在傳統電網運行模式中，人工操作占有相當大的比例，一旦某個重要設備或者電網的某個關鍵點發生事故，如不能準確、及時、快速地修復故障，將會造成嚴重的電網事故，甚至耗費大量的財力、物力以及人力，并且在整個人為檢測和故障修復過程中，受工作人員自身專業知識的影響，對于電網設備內部某個精密部件，維修人員如果不熟悉設備的內部情況，就無法確定故障發生的原因，導致整個檢測效率較低。

將AI 技術有效地應用到故障修復中，對設備進行24 h 的故障檢測和智能診斷，記錄各個設備運行狀態下的數據，將其與正常運行參數進行對比，并給出狀態信息評價和風險評估。如果某個運行參數超出正常的范圍，AI 將會迅速調節整個系統的運行特點，使其在正常運行方式下保證設備的各項參數處于正常動態范圍內[3]。該技術有效地完善了電網設備的運行方式，而對于故障較為嚴重、無法自主排除的環節，AI 還可準確反映出故障的特點，使維修人員直接根據系統的提示對其進行相應的檢測和維修，提高了工作人員的效率，可避免不必要的經濟損失。

電力調度自動化系統是一種集數據信息采集、監控、通信和決策處理等多種功能于一體的系統，由于系統本身功能眾多并且過于復雜，這就要求系統的管理人員必須具備充足的專業知識，不僅要熟悉系統各個功能的操作情況，而且要對系統出現的各種狀態做出正確的抉擇。目前，我國社會經濟發展十分迅速，對電力能源的需求正在不斷上升，供配電網的規模也在逐漸擴大，這對工作人員的專業要求也越來越高。而電力調度自動化技術作為影響電網系統運行經濟性和安全性的重要因素，如何對其進行創新、減少人力資源上的浪費以及管理人員在操作過程中可能出現的錯誤指令，已經成為當今電力調度系統中的發展方向。

人工智能技術和數據庫技術興起之后，KDD 也逐漸被人們所應用在各個行業，KDD 可以從海量的數據庫中進行篩選，識別出有效的、具有潛在價值的信息，數據挖掘是KDD 中最為核心的一個步驟，通過在執行過程中找到有用的數據，并對其進行決策處理，從而得到一定的方案策略。對于電力調度自動化系統中的數據實時采集、預處理、遠程控制以及歷史趨勢分析等功能，KDD 也具有廣泛的應用前景，通過融合最新的人工智能技術成果，在調度過程中實時記錄運行數據的變化，并根據數據參數的變化情況給出最優化的調整方案，使電力調度系統始終處于動態調整之中，在監視的同時具有決策力，不僅可以優化電網運行的經濟性，提高能源的利用率，而且可以通過運行參數進行安全評估和進行最優化潮流計算，有利于快速解決非線性的電力系統運行分析[4]。

2 電力物聯網領域的分析與研究

近年來，由于人工智能技術的眾多優勢，其快速發展的同時也在促使傳統模式型電網向智能型電網進行轉變，而電力物聯網作為智能電網中重要的部分，也在不斷進行管理體系的建設。在如今各個城市燈火通明的背后，離不開地下電力能源——電纜的驅動。在過去傳統的電力井蓋中，如果井蓋被異常開啟或造成損壞、出現漏電等情況而不能被及時發現并處理，將對城市的電網運行安全造成很大的威脅。而依靠人工排查進行修復不僅耗費大量的人力資源和時間成本，還可能出現排查不及時、不到位等情形，這就導致原先井蓋下的電纜線路可能出現被盜取或損壞等情形，使配電公司時常面臨竊電監管難等一系列的問題，嚴重時還會造成城市公共財產的損失。而通過將人工智能技術與電力井蓋進行結合，使電力井蓋轉變為“智能井蓋”，使其具備感知環境的能力，能夠實時反饋井蓋的狀態信息，如井中氧氣、溫濕度、一氧化碳濃度等環境信息。如果井蓋被異常開啟或者出現受損時，將會立刻給電纜管控中心發送警報訊息，工作人員可通過提示的信息鎖定故障井蓋的位置和查看其異常狀態，對其進行相應的故障修復，使城市電網運行的安全得到了極大的保障，同時還提升了城市電力井蓋的管理能力，避免了不必要的資源浪費。

“智慧供電”體系目前也在大力發展，在當今配電房的監視中，仍靠人工巡檢為主，一旦出現問題，工作人員需要迅速趕到目的地進行搶修，停電時間過長給人們的生活帶來了嚴重的影響，而智能機器人的興起正好可以解決掉這一現狀[5]。據調查研究，我國上海、北京等城市已率先應用了電力機器人，通過智能巡檢代替人工巡檢，針對配電房、開關室等室內場景及其周邊環境進行24 h 監測。通過管理人員下達指令后，機器人則會按照規劃的路線和內容進行巡查，采集各個設備的運行狀態和數據信息，將其實時備份并上傳到后臺監視中心，其功能可以實現圖像識別、紅外測溫、局部監測等多項內容[2]，未來還可實現狀態評估、實時給出檢修計劃等更多功能。而如果依靠人工巡視，則至少要進行三次檢查，效率大幅提升。在不久的將來，若線路出現故障，電力公司還能根據生活用電特性的不同，提前判斷出出現故障的是空調線路還是其他線路，并根據制定好的方案進行搶修，能夠大大縮短用戶停電的時長，保障了用戶對電力的需求情況。

3 結 論

未來，隨著人工智能技術的不斷成熟，電力物聯網的發展前景將十分可觀。在社會對電力需求不斷增加的過程中，“智能電網”的應用范圍也會越來越廣，智能機器人、無人機等各種人工智能產品未來將大量應用到電力系統的運行和維護當中。加快智能化電網的發展能夠提高我國電力系統的供電可靠性，使故障的發生率降低，并減少不必要的電力事故。由此可見，研究人工智能技術在電力系統中的應用具有十分重要的意義。