試論人工智能在電力監(jiān)控中的應(yīng)用

苑晉沛+聶宇+羅超+高小芊+寇霄宇+何宇雄+李蔚

摘 要：電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定與否，會對電力供應(yīng)的安全穩(wěn)定產(chǎn)生直接影響，就需要對電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而人工智能在電力監(jiān)控中的應(yīng)用可以起到較好的效果，文章首先闡述了人工智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并從人工智能的技術(shù)應(yīng)用以及人工智能在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用兩個(gè)層面加以探討。

關(guān)鍵詞：人工智能；電力監(jiān)控；配電系統(tǒng)

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）03-0141-02

Abstract： Whether the operation of power system is stable or not will have a direct impact on the security and stability of power supply. It is necessary to monitor the power system in real time， and the application of artificial intelligence in power monitoring can play a better effect. This paper first describes the structure of artificial intelligence power monitoring system， and then discusses the technology application of artificial intelligence and the application of artificial intelligence in distribution system.

Keywords： artificial intelligence； power monitoring； distribution system

前言

出于保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對于電力系統(tǒng)的監(jiān)控，根據(jù)電力監(jiān)控排除故障隱患，確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與高效性，就需要不斷完善電力監(jiān)控系統(tǒng)。隨著人工智能技術(shù)應(yīng)用的逐步推廣，也使得電力監(jiān)控逐步向著智能化與自動化的方向發(fā)展，大大提高了電力監(jiān)控的有效性，同時(shí)也減少了電力能源的不必要損耗。

1 人工智能電力監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

人工智能電力監(jiān)控系統(tǒng)可以分為3個(gè)結(jié)構(gòu)層，即間隔層、中間層與站控層，如圖1。

第一，間隔層是利用監(jiān)控現(xiàn)場的測控單元對每一個(gè)變電站與配電所的回路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并加以分析，具體包括計(jì)算機(jī)綜合保護(hù)、直流監(jiān)測單元、變壓器溫度控制箱、智能化網(wǎng)絡(luò)儀表等。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，間隔層可以對電力參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，具體參數(shù)包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電度與諧波含量等。同時(shí)，可以對監(jiān)測反饋導(dǎo)線回路的斷路器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并利用計(jì)算機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)收集設(shè)備或線路故障信息，利用變壓器溫度控制儀獲取變壓器運(yùn)行狀態(tài)。

第二，中間層是為間隔層與站控層提供數(shù)據(jù)交換通訊設(shè)施與線路的結(jié)構(gòu)層，也是實(shí)現(xiàn)其他兩個(gè)結(jié)構(gòu)層之間相互連接的紐帶。中間層具體包含以太網(wǎng)關(guān)、光電轉(zhuǎn)換裝置、路由用光纖以及通訊線纜等。

第三，站控層是智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的核心與調(diào)度中心，是由主要監(jiān)控設(shè)備、顯示設(shè)備、打印機(jī)、不間斷電源以及電力監(jiān)控軟件等，而電力監(jiān)控軟件是其運(yùn)轉(zhuǎn)的核心環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)智能化電力監(jiān)控的有效裝置，只有利用電力監(jiān)控軟件才能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的智能監(jiān)控。

2 人工智能在電力監(jiān)控中的應(yīng)用

2.1 人工智能技術(shù)的應(yīng)用

（1）數(shù)據(jù)采集與處理

人工智能技術(shù)在電力監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的采集與處理是其基礎(chǔ)性功能之一，運(yùn)用智能電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對現(xiàn)場監(jiān)控裝置的模擬量與開關(guān)量加以采集，并對所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成直觀的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并顯示到監(jiān)控計(jì)算機(jī)屏幕上，由監(jiān)控系統(tǒng)對其中的重要數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，并進(jìn)行實(shí)時(shí)更新[1]。在收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)的變化與波動，自動生成電力參數(shù)曲線并加以顯示，可以更加直觀地明確三相電壓、電流等具體信息，并對其加以比較，以便于準(zhǔn)確掌握當(dāng)前電力設(shè)備的運(yùn)行情況，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線與歷史趨勢曲線兩種，通過調(diào)取相關(guān)回路的實(shí)時(shí)曲線分析界面，就可以對當(dāng)前該回路的電力負(fù)荷與運(yùn)行情況進(jìn)行分析并加以顯示，譬如，調(diào)取某配出回路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線，可以對其電力裝置所引起的信號波動情況進(jìn)行分析。而歷史趨勢曲線是根據(jù)數(shù)據(jù)庫中所存儲的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理與分析，查看其數(shù)據(jù)的波動趨勢，以便于分析配電網(wǎng)絡(luò)的性能與質(zhì)量。

（2）自動生成報(bào)表

在收集并處理完實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)之后，利用人工智能的電力監(jiān)控系統(tǒng)還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)表的管理，以XPMS-3000系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)具備電力能源報(bào)表的標(biāo)準(zhǔn)化格式，可以依據(jù)用戶的實(shí)際需求由系統(tǒng)自行設(shè)計(jì)出相應(yīng)的報(bào)表形式，包括各種類型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、電力系統(tǒng)運(yùn)行故障記錄、故障告警記錄、系統(tǒng)操作記錄等，可以對報(bào)表進(jìn)行自由查詢與檢索，打印系統(tǒng)數(shù)據(jù)值，自動生成日報(bào)、周報(bào)、月報(bào)與年報(bào)等，并生成電能費(fèi)率報(bào)表，自由查詢報(bào)表打印時(shí)間的起點(diǎn)與間隔等具體參數(shù)并加以設(shè)置。

（3）監(jiān)控報(bào)警功能

人工智能電力監(jiān)控系統(tǒng)還具備事件監(jiān)控與故障告警功能，能夠?qū)τ脩舻木唧w操作、開關(guān)變位、參量越限以及其他各種與用戶需求直接相關(guān)的事件與情況加以記錄，包括事件的發(fā)生時(shí)間、具體位置、事件情況是否經(jīng)過確認(rèn)等，以作為后續(xù)處理的參考性因素。同時(shí)，針對開關(guān)變位、參量越限等故障信息，可以進(jìn)行聲音告警，根據(jù)故障的具體情況，系統(tǒng)可以自行發(fā)送控制與處理指令進(jìn)行故障排除，或者通過告警由檢修人員進(jìn)行故障排除。全部的事件記錄、告警信息、處理時(shí)長以及處理方法等，均以數(shù)據(jù)的形式存儲于數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。endprint

（4）五遙功能

人工智能電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅是對電力系統(tǒng)運(yùn)行情況以及電力故障等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)也具備“遙信”“遙控”“遙測”“遙調(diào)”與“遙設(shè)”五種功能，其中，“遙信”功能是對開關(guān)的運(yùn)行情況與開關(guān)保護(hù)等開關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，由計(jì)算機(jī)設(shè)備顯示信息，并具備事件監(jiān)控與自動告警功能；“遙控”是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)進(jìn)行站號、開關(guān)號與分合閘等具體信息的選擇，實(shí)時(shí)反饋開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)行遙控執(zhí)行并實(shí)時(shí)記錄相關(guān)信息；“遙測”利用智能及時(shí)對電力系統(tǒng)的電壓、電流、功率、超限告警與頻率等各種信息進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與分析處理，加以存儲與記錄，以曲線或圖表等形式顯示出來，并自動生成系統(tǒng)報(bào)表；“遙調(diào)”是對有載變壓器進(jìn)行壓力調(diào)整；“調(diào)設(shè)”對繼電保護(hù)器的定制與控制字進(jìn)行遙控修改，并調(diào)整監(jiān)控儀表的工作狀態(tài)[2]。

2.2 在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，使得電力運(yùn)維與檢修工作愈發(fā)繁重，電力設(shè)備的增加也給電力負(fù)荷配置的優(yōu)化提出了新的難點(diǎn)。而在配電系統(tǒng)中運(yùn)用人工智能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)對電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)運(yùn)行的具體狀況加以記錄與保存，同時(shí)可以產(chǎn)生當(dāng)前與歷史數(shù)據(jù)圖表，以便于運(yùn)維與檢修人員更加直觀地掌握配電系統(tǒng)運(yùn)行的具體情況，并依據(jù)具體的數(shù)據(jù)信息制定出更加具有合理性與經(jīng)濟(jì)型的電力配送方案，依據(jù)實(shí)際情況與用電規(guī)律，對電力生產(chǎn)進(jìn)行合理安排，實(shí)現(xiàn)對線路與電氣設(shè)備的錯(cuò)峰使用，減少電力配送過程中所產(chǎn)生的能源消耗與浪費(fèi)。利用人工智能電力監(jiān)控系統(tǒng)對重點(diǎn)電力設(shè)備的電能損耗情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以為減少電力能源的不必要損耗與節(jié)能系統(tǒng)改造提供參考數(shù)據(jù)。人工智能在配電系統(tǒng)監(jiān)控中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)而高效地?cái)?shù)據(jù)收集，且具有遠(yuǎn)程抄表與自動生成報(bào)表的功能，可以提供個(gè)性化定制表格形式的功能，用戶可以依據(jù)其數(shù)據(jù)與表格進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)算分析，根據(jù)用電效率與用電成本等信息進(jìn)行有效的成本考核與管理工作。

另外，在配電系統(tǒng)監(jiān)控中應(yīng)用人工智能技術(shù)可以提高電力供應(yīng)與配送的安全性與可靠性。對于大型供電企業(yè)而言，在電力配送的過程中會應(yīng)用到大量的整流與變頻設(shè)備，這些設(shè)備所產(chǎn)生的諧波具有一定的危害，會降低電力網(wǎng)絡(luò)的容量并對電力測量的精準(zhǔn)性產(chǎn)生不利影響，而采用人工智能的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以對電力品質(zhì)進(jìn)行分析與檢測，幫助電力企業(yè)明確諧波的實(shí)際情況，有助于規(guī)避潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。因而電力企業(yè)可以通過對大功率的整流與變頻裝置以及電站中，增加就地濾波裝置，減少諧波的產(chǎn)生，降低諧波帶來的不利影響[3]。

3 結(jié)束語

人工智能技術(shù)在電力監(jiān)控中的應(yīng)用，除了以上優(yōu)勢之外，還可以通過建立能源監(jiān)控管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對各配電與輸變電系統(tǒng)的智能化管理，統(tǒng)一收集各電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況，并實(shí)現(xiàn)智能化的統(tǒng)一管理，因而就需要電力企業(yè)大力引進(jìn)更加先進(jìn)的技術(shù)型人才，以確保人工智能技術(shù)在電力監(jiān)控中充分發(fā)揮其高效性。

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