人工智能在輸電線路安全運行中的應用

紀何

摘 要：人工智能是電力系統中一個重要的發展方向，已在輸電系統中得到了廣泛應用。近些年來，采用人工智能技術逐漸成為研究熱點，無人機技術、機器人技術為輸電線路的各項作業提供了新的方法，這些技術，保證了輸電線路的安全穩定運行。在此背景下，本文分析了人工智能技術在電力系統輸電線路安全運行中的應用，希望能為相關人員提供一定的參考。

關鍵詞：人工智能;電力系統;輸電線路;安全運行

1.輸電線路在線監測系統

為了提高輸電線路安全運行水平、故障診斷和綜合防災的能力，電力工程師經過多年的研究，運用AI實現了對線路影響較大的自然災害信息的監測、診斷、分析、預報，建立了保障輸電線路安全運行智能化監測的理念。在線監測系統的開發，可以對輸電線路的避雷器、絕緣子、覆冰、舞動以及輸電線路安全運行等故障進行預診斷，安裝有針對性的傳感器，全天候監測線路運行狀況，可以增強線路的安全可靠性，從而實現線路監測的智能化。

1.1輸電線路監測系統的開發

輸電線路在線監測系統由兩部分組成：第一部分由前端數據采集系統、數據通信傳輸系統等構成，數據采集主要由高性能的傳感器和視頻探頭來進行，可以對避雷器、絕緣子、覆冰、舞動、傳輸導線增容和安全運行等進行全方位的監測，前端系統對所收集數據進行處理后，通過無線通信網絡傳輸至監控中心;第二部分由后端分析處理系統構成，后端主要由AI方式處理相應信號，得出監測輸電線路的實時診斷結論。

1.2數據信號的無線傳輸

無線通信技術的發展，實現了信號的高速傳輸和網絡的大范圍覆蓋。在輸電線路探測熱點部位安裝傳感器，采集監測數據信號，經無線通信網絡GPRS/CDMA/3G，可以實現遠程數據（包括線路運行溫度、環境狀況、避雷器和絕緣子泄漏電流、覆冰、舞動幅度等實時數據）和監測圖像的實時傳輸。無線通信技術將現場取得的監測數據和視頻信號輸送到監控中心，可以有效地完成輸電線路智能化監測系統中監測數據的同步傳輸，通過GPRS技術，集成輸電線路運行在線監測數據，與AI的故障診斷技術相結合，建立起一體化的監測信息平臺，可以實現對輸電線路的智能化監測。

2.人工智能監測系統的開發與應用

2.1輸電線路在線監測專家系統

輸電線路在線監測專家系統的開發，是根據監測收集的數據來推斷輸電線路故障的原因，其結構由知識庫、數據庫、解釋機制、推理機和人機接口5部分組成。輸電線路在線監測系統通過輸電線路中避雷器、絕緣子污閃、覆冰、舞動、線路安全運行和遠程可視等傳感監測手段獲得的數據信號，建立ES靜態數據庫和動態數據庫;推理機制采用正向推理;ES的核心是知識庫，輸電線路在線監測系統知識的表達采用產生式規則，把知識表示成一般的IF-THEN（條件—結論）形式，知識的獲取遵循領域知識和現場運行經驗。

輸電線路在線監測系統的知識庫建成模塊化結構，各模塊間相互獨立，由協調器控制和協調各模塊的工作。當輸電線路在線監測系統運行時，首先啟動輸電線路遠程可視監測模塊，獲取現場的可視圖像，然后啟動避雷器模塊、絕緣子污閃模塊、覆冰監測模塊、舞動監測模塊、輸電線路安全運行模塊，最后根椐各模塊各自的分析結果，啟動綜合分析模塊，進行全面的判斷。輸電線路在線監測系統可對運行中的輸電線路作出早期故障診斷結論，對現場運行人員提供參考意見。

2.2線路運行監測模塊的應用

加強輸電線路的管理，保障輸電線路的安全運行，是電力行業的工作重心。輸電線路需要科學合理的設計，面對我國用電緊張的局面，實施輸電線路動態增容尤為需要。通常導線溫度限額是70℃，由于導線綜合機械強度在70～90℃內幾乎不變，在保障輸電線路安全的前提下，將輸電線路運行溫度由規定的70℃提升到80℃或90℃，可大大提高線路輸電能力。同時，為了保證輸電的安全，要加強輸電線路的日常巡視、檢查、維修等工作，在線路維護過程中，進行線路檢測可以及時發現線路中存在的安全隱患，檢測效果直接影響到線路維護工作的有效性。輸電線路在線監測系統的開發，可以對輸電線路狀態維修起到決定性的作用。在線路上和鐵塔上安裝各類傳感裝置，便于對輸電線路的運行狀態（導線溫度、額定電壓、電流強度）和環境條件（氣溫、風速、日照等）進行全方位的監測。輸電線路在線監測采集的實時信號由監測傳感器獲取，數據信號經GPRS/CDMA/3G網絡發送至監控中心，由AI對輸電線路的性能、狀態及存在的早期潛伏性故障做出診斷。

2.3遠程視頻監測的應用

輸電線路遠程視頻監控系統主要由客戶端監控軟件、圖像編輯器、流媒體服務器等部分組成，其核心技術是數據采集、壓縮解碼、無線網絡數據傳輸等技術。系統可以對輸電線路周圍環境進行實時監控，能夠隨時獲取輸電線路的運行情況，強化對輸電線路的管理。圖像編碼器將所采集的數據信號通過壓縮編碼碼技術進行處理，借助無線通信技術將處理后數據信號傳輸到流媒體服務器中，管理員只需要登錄監控軟件，將視頻流進行解碼，就可獲取高質量的現場圖像，并進行瀏覽、監控，最后通過人工智能技術對相關信息進行處理。

2.4輸電線路的人工神經網絡

AI輸電線路在線監測系統的開發和應用，在于它具有創新性、前瞻性和實用性。智能化監測、診斷系統由專家系統和人工神經網絡組成。專家系統知識庫輸電線路專家系統知識庫的開發，取決于領域專家的知識和運行人員的經驗。其知識庫由避雷器監測模塊、絕緣子監測模塊、覆冰監測模塊、舞動監測模塊、線路運行監測模塊和遠程可視監測模塊組成。人工神經網絡僅需相關專家所提供的大量現場信息，運用大數據加一定的學習算法進行樣本訓練，形成人工神經網絡故障診斷樣本集。它是一種智能型工具。輸電線路人工神經網絡的開發，增強了線路的在線監測、狀態維修和故障診斷的能力。輸電線路人工神經網絡中，人工神經網絡的輸入層、隱含層和輸出層維數是由輸電線路故障診斷狀態來決定的。

3.結語

近年來，人工智能在輸電線路狀態檢測和故障診斷中的開發和應用，極大地提高了輸電線路在線監測的智能化水平，保障了輸電線路的安全、可靠，降低了事故的發生率。隨著人工智能輸電線路在線監測系統應用的逐步推廣，人工智能正越來越顯示出強大的生命力。

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