基于人工智能的電力系統(tǒng)警報(bào)處理方法

鮮霞 陸長(zhǎng)青

【摘 要】電力系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)眾多、系統(tǒng)復(fù)雜等特點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)故障，故障的因素包括很多方面，其中包括兩種不確定因素：保護(hù)器和斷路器動(dòng)作的安全性和可靠性，以及調(diào)度中心所收到的保護(hù)器和斷路器報(bào)警信號(hào)的準(zhǔn)確性。電力系統(tǒng)中警報(bào)處理工作就是來處理電網(wǎng)中確定性和不確定性因素。人工智能在電力系統(tǒng)故障預(yù)防和排除方面的有效應(yīng)用，提高了電力系統(tǒng)的科學(xué)性和實(shí)效性。本文針對(duì)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的警報(bào)處理方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，之后在專家系統(tǒng)方向?qū)θ斯ぶ悄茉陔娏ο到y(tǒng)警報(bào)處理方面的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述。

【關(guān)鍵詞】人工智能；電力系統(tǒng)；警報(bào)；處理方法

引言：隨著科技水平的不斷提升，電力行業(yè)也在摸索中不斷前進(jìn)。電力行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)深入到千家萬戶的日常生活中。電已經(jīng)成了人們賴以生存的必需品。電力系統(tǒng)故障嚴(yán)重影響著人們的正常生活和關(guān)鍵行業(yè)的信息運(yùn)輸。故障系統(tǒng)中的警報(bào)處理工作在整個(gè)電力系統(tǒng)的故障排除方面具有重大意義。人工智能技術(shù)的注入能夠有效提高電力系統(tǒng)的警報(bào)處理工作的工作效率。所以科學(xué)運(yùn)用人工智能來排除電力故障是目前刻不容緩的任務(wù)。

一、電力系統(tǒng)現(xiàn)有的幾種警報(bào)處理法

1.基于優(yōu)先級(jí)的警報(bào)處理法

相關(guān)人員依據(jù)具體故障程度和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響程度，把警報(bào)信息劃分為三個(gè)等級(jí)：（1）緊急警報(bào)：緊急警報(bào)是最危急，對(duì)系統(tǒng)影響最大的報(bào)警信息，如果不及時(shí)處理，會(huì)造成嚴(yán)重后果。（2）一般警報(bào)：一般警報(bào)是指對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的某個(gè)設(shè)備有影響，或者導(dǎo)致系統(tǒng)部分設(shè)備無法正常運(yùn)行的警報(bào)信息，該種故障發(fā)生不會(huì)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。（3）提示性警報(bào)：提示性警報(bào)主要是針對(duì)工作人員正在進(jìn)行的操作信息進(jìn)行提示，不屬于故障性信息。調(diào)度室的相關(guān)工作人員要根據(jù)不同級(jí)別的警報(bào)信息進(jìn)行科學(xué)分類，用不同顏色記號(hào)筆進(jìn)行警報(bào)信息輕重緩急的標(biāo)注。

2.基于優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的警報(bào)處理法

在電力系統(tǒng)中，最傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)計(jì)算都有一臺(tái)主計(jì)算機(jī)來完成。隨著信息技術(shù)的不斷注入，電力系統(tǒng)的警報(bào)處理速度和正確率都有了大幅度提升，這對(duì)于通信寬帶以及計(jì)算機(jī)的處理效率形成了一定程度上的壓力。所有的工作內(nèi)容都放在一臺(tái)主計(jì)算機(jī)上，這不利于資源的合理分配，也加重了主計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)。所以相關(guān)技術(shù)人員要努力優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來改善當(dāng)前電力警報(bào)處理系統(tǒng)中存在的問題，，把計(jì)算和存儲(chǔ)等任務(wù)分配到多個(gè)計(jì)算機(jī)上，科學(xué)合理的配置當(dāng)前資源，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和整個(gè)警報(bào)處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3.基于覆蓋集理論的警報(bào)處理法

覆蓋集理論的應(yīng)用思路是根據(jù)覆蓋集的節(jié)約原則建立目標(biāo)函數(shù)，之后再利用智能算法求解函數(shù)的最優(yōu)值。覆蓋集理論在電力系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，做到有效處理不完全信息和錯(cuò)誤信息。覆蓋集方法在解決多故障診斷問題（MFD）上，已經(jīng)步入了一個(gè)成熟階段，在故障處理方面得到了廣泛應(yīng)用。

二、基于人工智能的電力系統(tǒng)警報(bào)處理具體措施

針對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)中警報(bào)處理中存在的問題和不足，相關(guān)技術(shù)人員和部門要努力開拓思維，發(fā)掘新的處理思路，比如基于人工智能的警報(bào)處理方法在警報(bào)處理方面就具有很大的優(yōu)勢(shì)。對(duì)人工智能技術(shù)的理解，就是指利用計(jì)算機(jī)模擬人類的智能活動(dòng)，使之具備邏輯推理能力、應(yīng)用知識(shí)和解決實(shí)際問題的能力。其主要內(nèi)容包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Petri網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法和專家系統(tǒng)、粗糙性集理論、模糊理論等。筆者以專家系統(tǒng)為例，來表述人工智能在電力系統(tǒng)的警報(bào)處理方面的應(yīng)用。

1.專家系統(tǒng)的定義和工作原理

系統(tǒng)的講，專家系統(tǒng)是一個(gè)以知識(shí)為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能程序系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)著某一個(gè)領(lǐng)域的眾多專家在領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行探索之后，積累下來的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)可以利用這些知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)用戶提出該領(lǐng)域內(nèi)的問題。另外專家系統(tǒng)還可以模仿人類專家的思維和決策能力，對(duì)問題進(jìn)行分析解答，給出專家級(jí)別的最終結(jié)論。

專家系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)來完成工作的，它由知識(shí)庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、知識(shí)獲取部分、解釋部分五個(gè)方面組成。專家系統(tǒng)的核心內(nèi)容是知識(shí)庫和推理機(jī)。在實(shí)際應(yīng)用中，某些領(lǐng)域是涉及不到解釋部分和知識(shí)獲取部分的，但是一個(gè)完善的專家系統(tǒng)應(yīng)該具備以上五個(gè)方面，缺一不可。

專家系統(tǒng)在警報(bào)處理方面主要涉及故障定位和故障診斷兩個(gè)方面。

應(yīng)用專家系統(tǒng)進(jìn)行故障定位比人工定位更準(zhǔn)確、反應(yīng)更迅速。其原理就是以專家提供的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立模糊診斷的知識(shí)庫及相應(yīng)的推理機(jī)制。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)會(huì)收到大量的警報(bào)信息、保護(hù)和開關(guān)動(dòng)作信號(hào)來激活系統(tǒng)。之后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成一個(gè)故障的信號(hào)鏈，啟動(dòng)推理機(jī)，進(jìn)行信號(hào)識(shí)別和故障定位工作。

專家故障診斷系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)庫、知識(shí)規(guī)則庫、人機(jī)接口、推理機(jī)等內(nèi)容。其工作原理是：首先把系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的專家診斷知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)用規(guī)則表現(xiàn)出來，形成故障診斷專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而根據(jù)控制室收到的警報(bào)信息對(duì)知識(shí)庫規(guī)則庫進(jìn)行推理，診斷出故障原件，從而判定故障的性質(zhì)和發(fā)展過程。

2.專家系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

專家系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)來完成工作的，具有迅速、效率高和不知疲倦等特點(diǎn)，對(duì)于時(shí)間和空間的限制性較低，而且決策準(zhǔn)確性和可靠性較高。

在專家系統(tǒng)技術(shù)在電力系統(tǒng)的警報(bào)處理方面的應(yīng)用效果，更優(yōu)于人工操作。智能的專家系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用可以有效減少人工操作過程中存在的工作效率低下和容易出現(xiàn)操作失誤和決策失誤等問題，同時(shí)有效避免了以往的人為因素導(dǎo)致的重大經(jīng)濟(jì)損失。

因?yàn)閷＜蚁到y(tǒng)匯總了電力系統(tǒng)內(nèi)許多專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。所以應(yīng)用專家系統(tǒng)的決策水平比只聽從某位專家的決策更具實(shí)踐意義。另外，由于專家系統(tǒng)可以針對(duì)所存儲(chǔ)的專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)用戶進(jìn)行領(lǐng)域內(nèi)部的問題設(shè)疑，有效促進(jìn)了知識(shí)的探索和共享，從而提高整個(gè)電力系統(tǒng)技術(shù)水平。

3.警報(bào)處理應(yīng)用專家系統(tǒng)的重要意義

隨著電力系統(tǒng)的進(jìn)步，警報(bào)處理方法一直在不斷的完善中。以往的警報(bào)處理方法，采用邏輯表的形式對(duì)警報(bào)信號(hào)的信息和事件進(jìn)行系統(tǒng)記錄，之后根據(jù)需要再進(jìn)行查表，來獲取警報(bào)信息以及事件。這種警報(bào)處理方法具有很大的弊端，其缺點(diǎn)是魯棒性差。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)的發(fā)展也在穩(wěn)步進(jìn)行，期間國(guó)內(nèi)外專業(yè)人士和學(xué)者，在警報(bào)處理方面進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究，并經(jīng)過實(shí)驗(yàn)提出了很多新穎的思路和方法，專家系統(tǒng)就是在專家不斷的研究和實(shí)驗(yàn)中衍生的新的警報(bào)處理方法，這為警報(bào)處理系統(tǒng)的發(fā)展奠定了一個(gè)良好的理論和研究基礎(chǔ)。

電力系統(tǒng)內(nèi)部有存在很多難題，無法通過建立數(shù)學(xué)模型、應(yīng)用數(shù)值計(jì)算來得出結(jié)論。比如電力系統(tǒng)中的事故診斷、事故警報(bào)處理和事故后的緊急恢復(fù)控制、事故評(píng)估等環(huán)節(jié)都無法用電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算程序來獨(dú)立完成。這部分問題還需要依靠電力工程師和運(yùn)行調(diào)度人員利用他們的知識(shí)儲(chǔ)備和工作經(jīng)驗(yàn)，借助現(xiàn)代化的專家系統(tǒng)等人工智能手段來改善問題。這也足以看出在電力系統(tǒng)內(nèi)部警報(bào)處理方面，專家系統(tǒng)等人工智能應(yīng)用的實(shí)踐意義。

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（作者單位：新疆信息產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司）