基于深度學(xué)習(xí)的智能配電網(wǎng)運維策略研究

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局 李彥豪

1 人工智能與深度學(xué)習(xí)

1.1 人工智能與深度學(xué)習(xí)概述

人工智能與深度學(xué)習(xí)技術(shù)所包括的內(nèi)容較多，如在實際中有采用深度學(xué)習(xí)算法，自動獲取實時配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并結(jié)合設(shè)備歷史信息，如設(shè)備故障記錄、維護(hù)記錄、跳閘記錄等用于評估配網(wǎng)的供電可靠性，同時考慮受電用戶供電重要等級，從而決定是否需要改變系統(tǒng)的運行方式，甚至還可基于上述的深度學(xué)習(xí)算法給出最優(yōu)化策略，進(jìn)行配電網(wǎng)的故障隔離和自愈?；谏鲜霁@得的狀態(tài)進(jìn)行故障隔離后自動化恢復(fù)非故障段的供電，縮短停電時間。以中新知識城智能配電網(wǎng)為例，通過花瓣形接線和集中式的保護(hù)配置，可提高有效的進(jìn)行故障隔離，提高了供電可靠性。此外，基于深度學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)的故障數(shù)據(jù)可對常態(tài)化的故障區(qū)域進(jìn)行加強優(yōu)先巡視，縮短巡視周期。通過各類信息手段，如5G攝像頭、自動化巡視無人機、智能視頻監(jiān)控分析等技術(shù)聯(lián)合安監(jiān)部門防范無外力破壞，最終提高電網(wǎng)運行可靠性。

1.2 基于深度學(xué)習(xí)的異常統(tǒng)計數(shù)據(jù)識別

對于采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行異常統(tǒng)計數(shù)據(jù)識別可結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，特別是LSTM網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，提高對異常統(tǒng)計數(shù)據(jù)識別的效率和準(zhǔn)確性，滿足實際配電系統(tǒng)的應(yīng)用要求。對于基于深度學(xué)習(xí)的異常統(tǒng)計數(shù)據(jù)識別，具體應(yīng)用可對電力用戶的歷史行為數(shù)據(jù)特性進(jìn)行建模，建模后學(xué)習(xí)得到電力用戶的數(shù)據(jù)特征。包括但不限于設(shè)備的運行溫度數(shù)據(jù)、潮流數(shù)據(jù)、負(fù)荷曲線、環(huán)境溫度、運行噪聲振動、設(shè)備電氣試驗數(shù)據(jù)、電氣設(shè)備在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備故障次數(shù)、設(shè)備跳閘次數(shù)數(shù)據(jù)等，通過采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對眾多的電力運行大數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，并將數(shù)據(jù)庫中的異常數(shù)據(jù)加以識別，從而發(fā)現(xiàn)電力運行過程中存在的問題或者缺陷，采取措施加以解決后可提高電力網(wǎng)運行的可靠性。

2 智能配電網(wǎng)的建設(shè)

在配電系統(tǒng)中主要從兩方面加強智能配電網(wǎng)建設(shè)：一是在市縣范圍內(nèi)實施配電自動化，實現(xiàn)配電網(wǎng)的故障自動隔離和自動恢復(fù)，提高配電網(wǎng)的供電可靠性。配電自動化系統(tǒng)遵循分層、分布式體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想，即在系統(tǒng)層次上分為調(diào)度主站層[1]、變配電站子站層、配電終端設(shè)備層。每一層均優(yōu)先采用分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，配電環(huán)網(wǎng)的饋線自動化功能可采用智能分布式與集中式兩種方式進(jìn)行，優(yōu)先采用智能分布式體系結(jié)構(gòu)，各層次系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)具備相應(yīng)擴展能力。

二是構(gòu)建主動配電網(wǎng)系統(tǒng)，不僅具備主動控制的功能還具備主動服務(wù)的功能。主動配電網(wǎng)支持負(fù)荷連續(xù)轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)負(fù)載均衡，提高供電可靠性、配送能力和設(shè)備利用率。主動配電網(wǎng)系統(tǒng)具備停電范圍分析、停電損失負(fù)荷統(tǒng)計、停電信息管理、結(jié)合環(huán)分析、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等功能。在配電網(wǎng)III區(qū)中，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成技術(shù)構(gòu)建配網(wǎng)III區(qū)數(shù)據(jù)中心，并建立多維度的配電網(wǎng)運行KPI指標(biāo)體系，實現(xiàn)指標(biāo)匯總和指標(biāo)分析[2]，建立系統(tǒng)整體評估的預(yù)警機制。同時進(jìn)一步完善配電系統(tǒng)自愈控制技術(shù)，實現(xiàn)配電網(wǎng)風(fēng)險預(yù)防、緊急控制、運行優(yōu)化和在線仿真決策。通過建設(shè)主動配電網(wǎng)系統(tǒng)，能明顯提高分布式電源的就地消納能力。

3 深度學(xué)習(xí)的智能配電網(wǎng)運維策略分析

3.1 智能配電網(wǎng)的電壓運維策略

在智能配電網(wǎng)的運行中，需對智能配電網(wǎng)中存在的安全風(fēng)險和安全隱患實時感知，并調(diào)整配電網(wǎng)的運維策略。在智能配電網(wǎng)中包括了風(fēng)電、光伏等多種類型的新能源，對于系統(tǒng)的電壓質(zhì)量帶來較大的沖擊。在分布式光伏大發(fā)期間，局部地區(qū)下網(wǎng)潮流變輕甚至倒送，使系統(tǒng)電壓升高甚至越限，節(jié)假日期間尤為突出。針對不同的電網(wǎng)運行方式、負(fù)荷在不同季節(jié)的變化[3]，以及光伏和水電上網(wǎng)對系統(tǒng)電壓的影響，調(diào)整自動電壓控制系統(tǒng)的控制策略，使之適應(yīng)電網(wǎng)運行狀態(tài)的變化。通過在智能配電網(wǎng)的電壓運維策略中采用人工智能及深度學(xué)習(xí)技術(shù)，可提高電壓調(diào)節(jié)策略的智能化水平。不同時段電網(wǎng)的源荷特性不同，對系統(tǒng)電壓具有不同的影響，采用分時段自動電壓控制策略，降低電容器和電抗器等電氣設(shè)備的動作次數(shù)，提高設(shè)備的使用壽命。

3.2 配電系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié)

通過在智能配電網(wǎng)中采用人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，可與儲能技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，同時也可使需求響應(yīng)能更好地參與電網(wǎng)峰谷調(diào)節(jié)，可利用彈性電價引導(dǎo)用戶（尤其是大用戶）在新能源大發(fā)時用電[4]，調(diào)整負(fù)荷特性使之與新能源的出力特性相匹配，實現(xiàn)新能源發(fā)電波動的平抑，從而提高新能源發(fā)電容量的可信度以減少棄風(fēng)和棄光電量。同時，通過對電力負(fù)荷的削峰填谷，優(yōu)化負(fù)荷特性，減少電網(wǎng)的調(diào)峰壓力，延緩容量升級投資，提高了設(shè)備利用率。

3.3 配電網(wǎng)中電力設(shè)備的運維原則

配電網(wǎng)隨著運行時間的變長可能會出現(xiàn)異常的運行狀態(tài)，通過采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)識別出異常的運行數(shù)據(jù)，并制定對配電網(wǎng)中的電力設(shè)備的運維，制定有針對性的運維策略，提高配電網(wǎng)的運維效率。同時配電網(wǎng)中涉及到的電力設(shè)備類型較多，每一類型的電力設(shè)備在維護(hù)管理的方法上有類似之處，但也應(yīng)根據(jù)電力設(shè)備實際情況和運行特點加以區(qū)別對待[5]。電力設(shè)備維護(hù)工作量較大，應(yīng)在日常中加強對配電網(wǎng)中電力設(shè)備的運行維護(hù)力度，當(dāng)配電網(wǎng)中的電力設(shè)備出現(xiàn)異常運行數(shù)據(jù)時通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)和識別，以便運行維護(hù)人員能夠及時發(fā)現(xiàn)故障，從而查找出故障的原因，并進(jìn)行總結(jié)形成經(jīng)驗。

在配電網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中可采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，保證配電網(wǎng)的工作人員按照規(guī)定進(jìn)行作業(yè)。配電柜上應(yīng)具有明顯的標(biāo)簽信息，保證運維人員不會出現(xiàn)走錯間隔的事情發(fā)生[6]，同時在對配電電力設(shè)備進(jìn)行運維的過程中，應(yīng)保證配電電力設(shè)備的保護(hù)配置是否合理，并定期對保護(hù)進(jìn)行檢驗，查看配電電力設(shè)備的保護(hù)裝置是否能夠正確可靠動作。

3.4 配電電力設(shè)備的異常數(shù)據(jù)處理

當(dāng)采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)現(xiàn)了配電電力設(shè)備中存在異常數(shù)據(jù)時，應(yīng)及時采取措施處理配電電力設(shè)備中存在的問題。如需要對配電電力設(shè)備進(jìn)行拆卸操作，則應(yīng)嚴(yán)格按照配電電力設(shè)備中的說明書要求進(jìn)行操作，防止對配電電力設(shè)備造成損壞。同時還應(yīng)對配電電力設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，保證配電電力設(shè)備的運行環(huán)境較為良好。在對配電電力設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的過程中，除對某些關(guān)鍵設(shè)施進(jìn)行維護(hù)管理之外，也應(yīng)對配電電力設(shè)備中其他的組件進(jìn)行維護(hù)管理，使得這些組件的功能、性能都能得到很好的發(fā)揮，從而保證整個配電電力設(shè)備的性能。

4 結(jié)語

建設(shè)智能配電網(wǎng)，對于提高配電系統(tǒng)的供電可靠性、降低負(fù)荷損失等方面具有關(guān)鍵作用。人工智能技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用是構(gòu)建智能配電網(wǎng)的關(guān)鍵，在包括與儲能技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度、提高對配電系統(tǒng)異常數(shù)據(jù)識別的準(zhǔn)確度等智能配電網(wǎng)的運維中，應(yīng)擴大人工智能技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用。