電力系統(tǒng)中智能化技術(shù)應用的探討＊

韓磊，張秀峰，戚霞君，曹晟哲，馮治

?

電力系統(tǒng)中智能化技術(shù)應用的探討＊

韓磊，張秀峰，戚霞君，曹晟哲，馮治

（國網(wǎng)浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

現(xiàn)如今，伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對電力的需求越來越高，搭建安全、可靠、高效的電力系統(tǒng)刻不容緩，而智能化技術(shù)的運用正快速推動這一進程。主要分析了智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)故障、控制及設(shè)計中的應用，具體涉及到數(shù)據(jù)采集、數(shù)值分析及系統(tǒng)管理等方面，并通過現(xiàn)有技術(shù)整合開發(fā)一款電力專用手機，用于電力系統(tǒng)故障診斷。智能化技術(shù)已經(jīng)滲透到電力系統(tǒng)的諸多領(lǐng)域，結(jié)合智能化技術(shù)的特點、優(yōu)勢及實例，通過對智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用的探討，希望對該領(lǐng)域的研究工作提供一定的參考。

電力系統(tǒng)；智能化技術(shù)；故障；物聯(lián)網(wǎng)

人類歷史上先后發(fā)生了三次工業(yè)革命，我們分別稱之為蒸汽時代、電氣時代和信息時代，每一次變革都給我們的生活帶來了翻天覆地的變化。自2013年德國漢諾威工業(yè)博覽會提出“工業(yè)4.0”到現(xiàn)在，智能化技術(shù)不斷延伸到我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，其發(fā)展與運用也成為該領(lǐng)域現(xiàn)代化水平的標志。電力企業(yè)作為資產(chǎn)密集型的重要企業(yè)，把電力系統(tǒng)與智能化技術(shù)相結(jié)合，不斷優(yōu)化與規(guī)范電力系統(tǒng)的運營、檢修等諸多管理與生產(chǎn)活動，是我們急需研究的方向。

1 智能化技術(shù)概述

智能化技術(shù)自誕生以來，就被運用于機械、電力、醫(yī)療等各個行業(yè)，從設(shè)計開發(fā)到維護保養(yǎng)，智能化技術(shù)都發(fā)揮著不可或缺的作用。智能化技術(shù)基于計算機技術(shù)，在網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等環(huán)境下，機器能夠接受并自動識別語言、文字、圖像等外部信息，分析判斷從而解決一些復雜的問題，達到機器能動的模擬人類行為的效果[1]。如今，智能化電力系統(tǒng)融合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、控制技術(shù)等當代前沿科技產(chǎn)物，應用了傳感器、通訊設(shè)備等先進儀器，從而有效保證了電力供應的安全可靠，以及資源配置的合理高效。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，智能電力系統(tǒng)具有如下特點。

1.1 數(shù)據(jù)信息全面、準確

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)多采用紙質(zhì)記錄，此方法由于紙張破損不易保存，容易造成數(shù)據(jù)丟失。而智能化電力系統(tǒng)將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，并與云端服務器相連接，可以實時更新數(shù)據(jù)。

1.2 覆蓋面廣

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)受地方發(fā)展與地理環(huán)境等因素的制約，其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)呈輻射狀。隨著科技進步與生活水平的提高，智能化電力系統(tǒng)呈網(wǎng)狀，幾乎覆蓋所有區(qū)域。

1.3 管控能力強

與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的人工管控相比，智能化電力系統(tǒng)具有一定的自愈能力，能夠自我檢查與調(diào)控設(shè)備線路中存在的部分問題，并且支持人工遠程調(diào)控，具有較高的可靠性。

2 智能化技術(shù)的應用

2.1 智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)故障中的應用

電力系統(tǒng)是一個復雜的有機整體，它包括發(fā)電廠、輸配電線路、變電所及各種用電設(shè)備等。在電力運輸過程中，從發(fā)電廠到最終負載端中間環(huán)節(jié)眾多，不可避免地會出現(xiàn)一些故障，其原因有電力設(shè)備的損壞、人員操作的失誤等，都會導致電力資源的流失。因此，對電力系統(tǒng)及時檢修，在故障發(fā)生前消除隱患，或在故障發(fā)生后及時彌補很有必要。在這一過程中，智能化技術(shù)的運用使得電力體統(tǒng)具有一定的自我檢測與恢復的能力。比如變壓設(shè)備故障是電力系統(tǒng)中常見的一種故障，通過安裝檢測設(shè)備，對變壓設(shè)備的泄漏氣體探測，可以排查故障位置[2]。另外，實時監(jiān)測變壓設(shè)備的溫度，可以預防由于過載、短路等造成的設(shè)備故障，系統(tǒng)依據(jù)不同的故障原因做出相應的措施，從而達到自我恢復的目的。

2.2 智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)控制中的應用

為提高電力系統(tǒng)的工作效率，保證人力、物力、財力的合理分配，把智能化技術(shù)應用于電力系統(tǒng)控制中，從而依據(jù)實際工況，及時調(diào)整電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)電力的合理調(diào)度。其中，在電力系統(tǒng)中運用較多的智能化技術(shù)主要有智能控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊邏輯[3]。智能控制技術(shù)的出現(xiàn)，一方面，改善了電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的自我修復能力，使其故障率降低；另一方面，當發(fā)生較嚴重的故障時，電力系統(tǒng)能夠及時反饋故障信息，從而維修人員能夠及時搶修，減低因故障帶來的損失。神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)仿照動植物的神經(jīng)網(wǎng)絡行為特征，提高了電力系統(tǒng)的信息處理、自我管理及組織能力。模糊邏輯控制技術(shù)更多用于電氣設(shè)備，有助于設(shè)備自動化的集成與功能耦合。

2.3 智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)設(shè)計中的應用

電力系統(tǒng)的設(shè)計包含電力負荷的預估、電量平衡、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的選擇等，既要滿足地方供電需求，又要盡量降低能耗，保證運營經(jīng)濟性與設(shè)備可靠性。其設(shè)計過程復雜，要求設(shè)計人員具備較高的專業(yè)知識和豐富的經(jīng)驗[4]。傳統(tǒng)的設(shè)計方法采用試驗法，這種方法效率低、易出錯，且隨著電力系統(tǒng)愈發(fā)復雜，此方法已經(jīng)不能完成繁瑣的計算。因此，我們把計算機技術(shù)與電氣工程結(jié)合起來，開發(fā)適合于電力領(lǐng)域的軟件，比如eplan、inventor、CAD等。隨著智能化技術(shù)的不斷升級，輔助設(shè)計軟件的不斷優(yōu)化，電力系統(tǒng)設(shè)計的效率大大提高，時間與人力得到最大限度節(jié)省。

3 智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應用

在電力系統(tǒng)中，運用智能化技術(shù)可以實現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)采集[5]、數(shù)據(jù)分析及故障處理、系統(tǒng)管理。

3.1 數(shù)據(jù)采集

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的過程中，多采用人工作業(yè)，不僅設(shè)備體積龐大不易攜帶，而且受地理環(huán)境的制約、工作人員技能水平差異較大等因素的影響，所測數(shù)據(jù)精度較低。因此，現(xiàn)代智能化電力系統(tǒng)多采用多個檢測設(shè)備集成化聯(lián)合作業(yè)，設(shè)備攜帶方便，所測數(shù)據(jù)可靠性較高，且偏遠地區(qū)可安裝實時檢測裝置，實現(xiàn)遠程控制，有效降低數(shù)據(jù)采集成本。此外，在一些依賴人工檢測的情況下，由于高壓帶電設(shè)備存在一定的安全隱患，因此多采用非接觸式測量。

3.2 數(shù)據(jù)分析及故障處理

通過運用智能化技術(shù)的數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)以圖片或表格的形式直觀表現(xiàn)出來，并且可以在線進行參數(shù)設(shè)定與修改。當檢測數(shù)值超過設(shè)定的安全閾值時，系統(tǒng)將及時劃分故障等級，并發(fā)出安全警報、標記故障位置，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的有效監(jiān)控。

3.3 系統(tǒng)管理

為保證電力系統(tǒng)的正常運營，對系統(tǒng)的監(jiān)管刻不容緩，其主要包括設(shè)備監(jiān)控和人員管理兩方面的內(nèi)容。對于資源密集、易發(fā)、常發(fā)故障的區(qū)域，智能化系統(tǒng)將依據(jù)大數(shù)據(jù)對這些區(qū)域進行標記，并加強監(jiān)測管理。比如一些設(shè)備使用壽命有限，系統(tǒng)將預估其故障時間，并在此之前對該設(shè)備進行檢修與更換，在降低故障失事率同時，將設(shè)備利用率最大化。此外，智能化技術(shù)的引入加強了人機互動，熟練的操作技能和規(guī)范的工作流程也是影響系統(tǒng)安全的因素之一。智能化技術(shù)還可以實現(xiàn)工作日志與報表的自動生成，不僅有利于數(shù)據(jù)的保存，還可以避免數(shù)據(jù)被篡改，從而實現(xiàn)對人員的監(jiān)管。

3.4 具體實施案例

綜合上述智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運用，開發(fā)一款電力專用手機。該手機除了擁有一般智能機所具有的功能，還搭載了電力工作系統(tǒng)，具體包括：在線驗證模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)生成與處理模塊、報警模塊、校時模塊、GPS定位模塊、在線監(jiān)督與儲存模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊。

電力專用手機具體功能與使用流程如下：①電力工作人員通過在線驗證模塊掃描二維碼登錄電力工作系統(tǒng)，此模塊可以防止其他無關(guān)人員使用該設(shè)備，預防信息數(shù)據(jù)被泄露。②工作人員將手機對準被測電力設(shè)備，通過數(shù)據(jù)采集模塊對該設(shè)備的溫度、周圍環(huán)境溫濕度、距離以及原像進行采集，該模塊分別集成了紅外攝像機、紅外激光測距儀、攝像機和濕度傳感器等設(shè)備的功能。紅外攝像機獲取電力設(shè)備及周圍環(huán)境的溫度、紅外激光測距儀獲取測量點與被測設(shè)備之間的距離；攝像機獲取被測設(shè)備原像數(shù)據(jù)；濕度傳感器獲取周圍環(huán)境濕度數(shù)據(jù)。所獲取的信息通過數(shù)據(jù)生成與處理模塊進行數(shù)據(jù)處理與圖像轉(zhuǎn)換，并在顯示器上顯示。此外，工作人員可以通過在顯示器上點選或框選，獲取被檢測設(shè)備的最高溫度和局部溫度分布圖；在此過程中，工作人員可以進行多次測量，以確保檢測結(jié)果的準確性。③工作人員將對檢測結(jié)果確認，數(shù)據(jù)生成與處理模塊將自動生成工作報告，節(jié)省人工記錄的時間，提高工作效率，同時對檢測結(jié)果進行校核。當測試數(shù)據(jù)超過設(shè)定的安全閾值，報警模塊發(fā)出報警信號，觸發(fā)揚聲器發(fā)出聲音提示。當測試數(shù)據(jù)均處于設(shè)定的安全閾值內(nèi)，GPS定位模塊獲取當前位置信息，并將時間信號導入校時模塊，由網(wǎng)絡校時服務器更新當前時間，所獲取的時間、位置信息與檢測結(jié)果一起導入在線監(jiān)督與儲存模塊。④在線監(jiān)督與儲存模塊位置及時間信息進行校核，當工作人員在非工作時間或非工作區(qū)域內(nèi)，數(shù)據(jù)及工作報告將無法上傳，從而防止人為偽造檢測記錄的情況以逃避巡檢工作。當時間及位置信息均校核通過，在線監(jiān)督與儲存模塊對工作報告、測試圖片信息、時間位置信息備份儲存，并導入數(shù)據(jù)上傳模塊。⑤數(shù)據(jù)上傳模塊將工作報告、測試圖片信息、時間位置信息上傳至云端服務器，便于信息的調(diào)取與查詢。

4 結(jié)束語

現(xiàn)如今，智能化技術(shù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)中不可或缺的一部分。為保證電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，保證電力企業(yè)的穩(wěn)步前進，保證電力系統(tǒng)的安全可靠，需要合理有效地利用好智能化技術(shù)。本文就智能化技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用，結(jié)合實例闡述了智能化技術(shù)的優(yōu)勢與作用。此外，智能手機在電力系統(tǒng)中的運用正是當代智能化與網(wǎng)絡化的一種體現(xiàn)，充分利用這種技術(shù)對于電力行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

［1］胡曉月.基于電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化應用分析［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2016（18）：114.

［2］王明偉.基于電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化應用分析［J］.中外企業(yè)家，2015（24）：89-90.

［3］禹朝森.探討電力系統(tǒng)電氣工程自動化中的智能化技術(shù)的運用［J］.電子世界，2016（19）：47.

［4］李慶娘.基于電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化應用分析［J］.信息與電腦（理論版），2013（2）：93-94.

［5］崔穎.基于電力系統(tǒng)電氣工程自動化的智能化的應用［J］.科技創(chuàng)新導報，2015，12（9）：56.

2095－6835（2018）24－0111－02

TM76

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.111

韓磊（1988—），男，學士，助理工程師，研究方向為輸電線路。

＊本研究得到國家電網(wǎng)有限公司“手機雙視系統(tǒng)智能化檢測作業(yè)裝置的研究與應用”群創(chuàng)項目資助

〔編輯：嚴麗琴〕