人工智能技術在電力輸電線路安全運行中的應用研究

摘""要：電力輸電線路運行系統中的人工智能技術可以采集處理輸電線路信息、全天候、智能化監測、深入挖掘價值數據。在多種先進技術的支持下，電力輸電線路人工智能在線監測系統得到了開發與運用，其可以將專家系統和人工神經網絡技術整合在一起對輸電線路運行全過程進行動態監測，快速獲取有用信息為運維調度提供可靠依據，保障電力輸電系統安全運行。

關鍵詞：電力輸電線路""安全運行""人工智能技術""在線監測系統

中圖分類號：TM76

Research"on"the"Application"of"AI"Technology"in"the"Safe"Operation"of"Power"Transmission"Lines

ZHANG"Fengyan

State"Grid"Xiangxi"Power"Supply"Company，"Xiangxi，"Hu’nan"Province，"416000"China

Abstract："The"Artificial"Intelligence（AI）"technology"in"the"operation"system"of"power"transmission"lines"can"collect"and"process"transmission"line"information，"conduct"all-weather，"intelligent"monitoring，"and"in-depth"mining"of"valuable"data."With"the"support"of"various"advanced"technologies，"an"AI"online"monitoring"system"for"power"transmission"lines"has"been"developed"andnbsp;applied."It"can"integrate"expert"systems"and"artificial"neural"network"technology"to"dynamically"monitor"the"entire"operation"process"of"transmission"lines，"quickly"obtain"useful"information"to"provide"reliable"basis"for"operation"and"maintenance"scheduling，"ensuring"the"safe"operation"of"the"power"transmission"system.

Key"Words："Power"transmission"lines;"Safe"operation;"AI"technology;"Online"monitoring"system

智能電網建設規模不斷擴大，人工智能技術在電力系統線路運行監測和狀態維修方面得到了有效應用，能夠快速診斷線路故障、分析和預測線路災害，并能夠提出相應的預防措施，切實提高了輸電線路安全運行管理水平。基于人工智能技術的輸電線路在線監測系統，能夠實現全天候、智能化監測，主要利用專家系統和人工神經網絡技術來實現上述功能，便于對輸電線路中多種數據參數的快速收集、處理和分析，及時發現線路中的各種異常與故障，營造安全可靠的運行環境，極大地提高了電力輸電線路的運行質效。

1""輸電線路運行中人工智能技術的功能

1.1""采集和處理輸電線路信息

電力系統輸電線路系統運維管理需要以完整、全面的信息數據為依據判斷輸電系統運行期間的真實狀態，所以要保證相關信息數據的準確性與可靠性。人工智能技術的應用能夠快速、實時采集電力系統輸電線路運行期間的多方面信息，而且支持遠程采集和處理，將多源異構數據整合在一起進行統一分析與處理，方便后續運行管理。根據收集到的全面數據信息可及時掌握線路設備特征和狀態，并根據輸電線路安全運行需求快速整理各項數據信息，為后續運維管理提供指導。另外，人工智能技術在應用過程中還可以根據輸電線路信息準確判斷線路和設備的運行狀態，分析故障問題，預測可能發生的異常風險，并采取有效措施應對處理，以此保障輸電線路安全運行。

1.2""深挖輸電線路信息數據中的有用內容

電力系統輸電線路運行中產生的數據類型有很多，可通過不同渠道進行采集分析。由于輸電線路信息數據繁雜多樣，整體的處理難度較大，若不能快速從中獲取有用信息，則會影響輸電系統正常運行，還容易引發安全問題[1]。人工智能技術具有數據挖掘能力，不會受到網絡平臺、數據類型和結構的影響，能夠在短時間內完成大量數據處理工作，還能深入挖掘相關信息數據中的價值信息，通過分布式處理方式對有用數據進行歸納匯總，切實提高了電力輸電線路信息數據處理質效，也能夠讓各類數據信息得到充分利用。在深入挖掘數據信息的過程中，可及時發現系統異常，有效防范運行風險。

2""輸電線路運行中的人工智能監測系統

2.1""在線監測專家系統

專家系統是人工智能技術中的重要組成部分，在電力輸電線路人工智能監測系統中發揮著重要作用，合理開發在線監測專家系統，能夠實現對線路運行中涉及到的多種信息數據進行充分利用，快速排查、診斷線路故障?；谌斯ぶ悄芗夹g的輸電線路在線監測系統主要利用多種監測傳感手段獲取線路運行中的數據信息，在此基礎上建立專家數據庫，利用推理機制開展推理工作。該系統由多個模塊組成，而且不同模塊相互關聯但也相互獨立，主要運用協調器進行控制與管理，可促進各模塊工作協調開展。人工智能在線監測系統運行階段，遠程可視模塊率先啟動，收集輸電線路工作現場圖像，而后逐步啟動其他功能模塊，綜合分析不同模塊監測的信息數據能夠對電力輸電線路運行情況進行全面了解，及時發現、診斷線路故障，為運維管理人員提供依據[2]。

2.2""專家系統知識庫

電力輸電線路人工智能檢測系統中專家系統知識庫屬于技術核心，開發效果直接影響監測結果，其主要以該領域專家知識為依據，通過整合完善形成完整的知識庫。知識庫模塊種類較多，具體如圖1所示。

2.2.1""絕緣子監測模塊

絕緣子監測模塊主要監測電力輸電線路中的絕緣控件，分析其功能性能和使用狀態，如果絕緣子表面灰塵污物堆積嚴重受到污染，那么在電壓作用下受到外部因素影響時，會發生污閃現象，而這一現象的發生會影響輸電線路安全運行，所以，應保證輸電線路中絕緣子的質量和功能性，使其具有較強的機械強度和良好的絕緣性能。一般可根據泄漏的電流值來分析輸電線路絕緣控件的污穢程度，需要進行在線測量[3]。在多種先進技術的支持下，可通過在絕緣子上安裝電流傳感器的方式來監測相關控件的漏電情況，獲取準確的漏電電流值。絕緣子監測模塊在運行之前會提前設置報警值，而后對整個輸電線路絕緣子的泄漏電流情況進行監測，結合電流信息判斷絕緣子的污閃程度，為后續階段控制調整提供可靠依據。

2.2.2""避雷器監測模塊

避雷器是電力輸電線路安全運行中的重要裝置，能夠保護電路，限制過載電壓，可避免線路遭受雷擊時出現跳閘問題。輸電線路中電壓值處于正常狀態時，經過避雷裝置的電流值比較小，若電壓過大且明顯超出正常值的情況下，該裝置的電阻值會下降，充分泄放電壓能量，防止電壓過大對線路、設備造成危害。目前電力系統輸電線路中運用的避雷器種類較多，金屬氧化鋅避雷器的應用范圍較廣，但是這一避雷裝置會受到自身因素、外界環境因素的影響而發生損壞，嚴重情況下還會發生爆炸，需要定期檢查、維護和更換，從而保障線路安全運行。人工智能在線監測系統中的避雷器檢測模塊則能夠對該裝置進行在線監測，根據泄漏電流值和避雷器性能的對應關系準確分析和判斷避雷器的運行狀態，在對應部位安裝傳感器采集監測相關數據，并可以及時發送到控制中心，實現智能化狀態分析和故障診斷。

2.2.3""覆冰監測模塊

由于我國各地區的氣候環境條件不同，在較為寒冷的季節電力輸電線路表面會出現結冰現象，影響線路整體安全運行。導致這一現象的原因有很多，如氣候條件、溫度環境、線路支設高度和線路走向等。需要綜合全面分析多種影響因素，制定相應的防冰和除冰措施，以保障線路正常運行。覆冰監測模塊在實際運行過程中能夠利用線路視頻監測技術、傾角變化弧垂技術以及力學計算和分析技術等掌握輸電線路的覆冰情況，主要借助智能傳感器和攝像設備來完成各項數據的采集監測，并可通過網絡通信技術及時傳遞相關信號，而后由人工智能技術分析線路覆冰實際狀況，可及時預警并妥善處理。

2.2.4""舞動監測模塊

電力輸電線路在風力較大的環境下會發生舞動，容易造成線路斷裂、桿塔傾斜或者線路跳閘，影響輸電線路安全、穩定運行。這一現象的產生主要與空氣動力不穩定有關，舞動監測模塊能夠對引起輸電線路舞動的因素進行實時監測和分析，根據監測到的信息數據分析可能發生舞動的線路，設計調整相應的防范方案。一般會在輸電線路上安裝多種類型傳感器，監測風力、風向、風速等，還會安裝振動傳感器和視頻傳感器，便于及時了解現場情況，人工智能在線監測系統可以進行綜合分析和快速診斷，及時發布預警報告，快速處理舞動故障。

2.2.5""線路運行監測模塊

為保障電力輸電線路安全運行，還應加強對整個線路的日常監測、檢查與維護，結合線路運行情況及各項數據參數的具體變化快速、準確了解線路狀態，及時發現安全隱患，為有效開展運維管理工作提供可靠依據[4]。線路運行監測模塊能夠對電路輸電線路狀態進行全面細致監測，主要借助鐵塔和線路上的傳感器設備來采集信息數據，并能夠將監測到的實時信號傳遞到監控中心，再利用人工智能技術進行綜合分析，了解輸電線路性能狀態的真實情況，便于及時發現早期故障[4]。

2.2.6""遠程視頻監測模塊

遠程視頻監測模塊主要是對電力輸電線路運行期間所處環境條件進行實時監控監測，快速掌握較為全面的周邊環境，分析輸電線路運行期間的安全狀況，有針對性地開展線路檢修、維護與管理工作，提升輸電線路整體運行性能。該模塊系統主要利用圖像編碼器實時采集輸電線路現場環境信息，而后進行壓縮編碼處理轉化為無線信號，通過網絡通信技術傳輸到監控中心流媒體服務器中，線路運維管理人員登錄監控軟件后解碼視頻流，可獲得清晰的現場圖像，而后利用人工智能技術進行統一處理。

2.3""輸電線路的人工神經網絡

人工神經網絡屬于人工智能中的關鍵技術，能夠模擬人類神經系統建立數學模型，根據獲取到的信息數據進行非線性推理，可以快速了解不同信息數據之間的關系。利用人工神經網絡技術進行輸電線路故障診斷的過程中無須進行知識獲取、表達和知識庫建立，能夠自動完成各類數據信息的分布式處理工作，且具有自適應的特點，能夠進行模式分類，有效處理故障診斷中的模糊分析[5]。通常情況下，人工神經網絡只需要獲取電力輸電線路運行期間的現場信息數據進行樣本訓練，形成豐富的故障診斷樣本集，便于對輸電線路故障問題的智能判斷與處理。結合輸電線路安全運行需求開發相應的人工神經網絡，可切實提高整個線路系統智能分析、監測線路設備狀態、診斷線路故障和進行狀態維修的能力。人工神經網絡主要由輸入層、隱含層和輸出層構成，其網絡拓撲結構如圖2所示。根據不同層的維數可以分析輸電線路是否發生故障，同時也可以判斷故障的嚴重程度，便于后續運維管理，使電路輸電線路快速恢復正常狀態。

3""結語

將人工智能技術應用到電力系統輸電線路安全運行當中，可充分發揮先進技術優勢，全面收集、處理線路信息，準確評估輸電線路的運行狀態，及時發現故障問題，并實現智能化監測與管理，降低輸電線路運行期間安全事故的發生率。未來發展階段，電力系統輸電線路建設應注重與人工智能技術的有機結合，并對相關技術進行深入研究，不斷改進優化，持續擴大人工智能技術在電力系統運行管理中的價值作用，高質高效開展線路運維工作，使整個電力系統一直保持安全穩定運行狀態。

參考文獻

[1]周慧榮.智能技術在輸電線路安全運行中的應用[J].電子技術，2024，53（7）：378-379.

[2]馬一村.智能技術在輸電線路安全運行中的應用[J].集成電路應用，2024，41（7）：154-155.

[3]劉奕，方廣東，劉陵軼，等.人工智能在輸電線路安全運行中的應用分析[J].華東科技，2024（1）：44-46.

[4]黑嘉欣.基于人工智能的柔直線路故障定位方法研究[D].北京：北京交通大學，2020.

[5]劉城欣.結合人工智能技術的輸電線路路徑規劃方法研究[D].武漢：華中科技大學，2020.