試論人工智能在電力監(jiān)控中的應(yīng)用

張碩 蘇軼超 李雪清

國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司 河北石家莊 050000

隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，以及人們對(duì)智能變電站的建設(shè)力度的不斷增加，電力監(jiān)控系統(tǒng)逐漸被合理納入智能變電站的發(fā)展規(guī)劃中，來保障電力企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。由于電力監(jiān)控系統(tǒng)具有較強(qiáng)大的功能，所以將其應(yīng)用于智能變電站中，能有效提升智能變電站的運(yùn)行穩(wěn)定性。文章主要分析了人工智能在電力監(jiān)控中的應(yīng)用。

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。

第一，間隔層是利用監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控單元對(duì)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(cè)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(duì)電力參數(shù)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)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(duì)監(jiān)測(cè)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(cè)，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(duì)電力系統(tǒng)的智能監(jiān)控[1]。

2 人工智能在電力監(jiān)控中的應(yīng)用

2.1 傳感器技術(shù)

傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，是傳感網(wǎng)的基本功能節(jié)點(diǎn)。通過各式各樣功能豐富的傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感網(wǎng)形成了一種全新的信息獲取平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測(cè)對(duì)象的信息，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)的目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤。智能電網(wǎng)建設(shè)中的一個(gè)關(guān)鍵部分就是處于網(wǎng)絡(luò)末端的傳感器，它是實(shí)現(xiàn)智能化不可或缺的關(guān)鍵部分，在智能電網(wǎng)中具有廣闊的應(yīng)用空間，在生產(chǎn)安全管理、運(yùn)行維護(hù)、信息采集、安全監(jiān)控、計(jì)量及用戶交互等方面都可以全面提高各環(huán)節(jié)的信息感知深度、廣度以及密度，提高電力系統(tǒng)的智能化程度，促進(jìn)“信息流、業(yè)務(wù)流、電力流的高度融合”的實(shí)現(xiàn)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)管理

智能變電站在站控層、過程層進(jìn)行通訊時(shí)，都需要以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，所以，在電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊過程中，應(yīng)將交換機(jī)作為重點(diǎn)。其原因?yàn)榻粨Q機(jī)的正常工作與變電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)，對(duì)交換機(jī)運(yùn)行進(jìn)行強(qiáng)化顯得至關(guān)重要。而智能變電站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，需要以網(wǎng)絡(luò)管理的增加為主，利用SNMP協(xié)議，進(jìn)而對(duì)交換機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行全面了解，并從中獲取相應(yīng)的信息內(nèi)容，為工作人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)、使用提供便利。

2.3 智能告警

在傳統(tǒng)變電站中，對(duì)于電力監(jiān)控系統(tǒng)來講，通常是在獲取事件報(bào)文之后，根據(jù)先后順序予以警告，一旦出現(xiàn)變電站相關(guān)事故，其事件數(shù)量會(huì)持續(xù)增加，最終無法掌握事故發(fā)生情況，造成較大的事故危害，促使事故處理工作效率不斷下降。但智能變電站的電力監(jiān)管系統(tǒng)則不同，因其告警功能具有智能化的特點(diǎn)，可以依據(jù)間隔數(shù)據(jù)及主設(shè)備參數(shù)，對(duì)信息予以檢索，并以時(shí)間先后順序?qū)ζ渑帕?，然后結(jié)合事件發(fā)生類型，對(duì)保護(hù)、測(cè)控信息進(jìn)行劃分，為工作人員更好查閱提供便利。而在此基礎(chǔ)上，工作人員僅需利用簡(jiǎn)單操作，即可更好地處理事故。

2.4 無人機(jī)技術(shù)

當(dāng)前，電力巡檢無人機(jī)智能地面監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)較為廣泛，以保證該系統(tǒng)具有良好的智能化水平，具體來說，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾種：第一種，分析功能需求，結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況，針對(duì)現(xiàn)有的需求，設(shè)計(jì)出整體的系統(tǒng)方案，明確各部分系統(tǒng)的功能；第二種，對(duì)規(guī)劃任務(wù)進(jìn)行合理的計(jì)算，針對(duì)實(shí)際的任務(wù)需求，利用有效的跟蹤控制算法；第三種，建立完整的巡檢環(huán)境模型，為后續(xù)的相關(guān)任務(wù)規(guī)劃奠定良好的基礎(chǔ)。

2.5 五遙功能

人工智能電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅是對(duì)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(cè)”“遙調(diào)”與“遙設(shè)”五種功能，其中，“遙信”功能是對(duì)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(dòng)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(hào)、開關(guān)號(hào)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(cè)”利用智能及時(shí)對(duì)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(chǔ)與記錄，以曲線或圖表等形式顯示出來，并自動(dòng)生成系統(tǒng)報(bào)表；“遙調(diào)”是對(duì)有載變壓器進(jìn)行壓力調(diào)整；“調(diào)設(shè)”對(duì)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)。

2.6 GOOSE和SV監(jiān)測(cè)

智能變電站中光纜的應(yīng)用可以更好地改善傳統(tǒng)電纜存在的不足，而GOOSE接線方式的運(yùn)用則直接取代了原有電纜電氣的連接，致使傳統(tǒng)電力檢測(cè)方法無法得到有效應(yīng)用，最終造成通訊過程頻繁出現(xiàn)問題。如何才能更好地解決GOOSE和SV監(jiān)測(cè)問題，已經(jīng)成為當(dāng)前重要的研究話題。OIS參考模型主要分為7個(gè)不同層次，例如物理層、網(wǎng)絡(luò)層等，以數(shù)據(jù)鏈層為核心組播通信，GOOSE效果和SV值主要是通過接收方予以判斷，然后根據(jù)通訊狀態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞剿椭帘O(jiān)控系統(tǒng)。而在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，利用二維表方式，實(shí)現(xiàn)以上兩者的監(jiān)測(cè)工作[2]。

3 結(jié)語

總而言之，電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能化變電站中的應(yīng)用，能夠有效提升用戶的用電水平，并在某種程度上減少電力設(shè)備整體運(yùn)行成本。在智能變電站管理工作中，合理應(yīng)用電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以更好地實(shí)現(xiàn)智能和節(jié)能的目的，所以其是智能變電站的主要部分之一。