AI 技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用

摘要：文章闡述了AI技術(shù)的內(nèi)涵及特征，分析了AI技術(shù)在電力調(diào)度自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，介紹了幾種典型的AI技術(shù)（如專家系統(tǒng)、可視化技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）以及將其應(yīng)用于電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的主要方法，旨在為相關(guān)研究者提供參考。

關(guān)鍵詞：AI技術(shù);電力調(diào)度;自動(dòng)化

中圖法分類號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Application of AI technology in power dispatch automation

CHEN Yong

（State Grid Hubei Electric Power Co.， Ltd. Yunxian Power Supply Company， Shiyan， Hubei 442500， China）

Abstract： The article expounds the connotation and characteristics of Al technology， analyzes the application advantages of AI technology in power dispatch automation， and introduces several typical AI technologies （such as expert system， visualization technology， artificial neural network， etc.）， and their applications. The main methods of power dispatching automation system are designed to provide reference for related workers.

Key words： AI technology， power dispatching， automation

近年來，AI 技術(shù)迅速發(fā)展，以先進(jìn) AI 技術(shù)制作而成的人工智能機(jī)器人具備與人類同等甚至超越人類的思維能力，有著可觀的性能優(yōu)勢(shì)[1]。AI 技術(shù)有著鮮明的自動(dòng)化、信息化、智能化特點(diǎn)，可模擬人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)，控制系統(tǒng)完成一系列操作，將指令輸送到終端，完成某些動(dòng)作。相較于其他智能化、自動(dòng)化技術(shù)，AI 技術(shù)的科技含量更高，有著更為可觀的性能優(yōu)勢(shì)。

1概述

AI 技術(shù)即人工智能技術(shù)，是以計(jì)算機(jī)模擬人腦活動(dòng)的一種技術(shù)，是計(jì)算機(jī)技術(shù)在21世紀(jì)高速發(fā)展的產(chǎn)物，屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的衍生。該技術(shù)已在很多高新行業(yè)尤其是尖端技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，幫助大量企業(yè)實(shí)現(xiàn)了降低人力資源成本、提升工作效率、保障作業(yè)安全的目標(biāo)，并幫助人類解決了諸多復(fù)雜問題。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是 AI 技術(shù)的重要組成部分，在運(yùn)行時(shí)，它能夠模仿人腦神經(jīng)系統(tǒng)完成一些復(fù)雜的工作。在電力系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)，可幫助電力企業(yè)顯著提升故障排查、故障處理的效率與質(zhì)量，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，各行各業(yè)的用電需求明顯上漲，電力調(diào)度數(shù)據(jù)顯著增多，考驗(yàn)著電力系統(tǒng)的運(yùn)行水平。AI 技術(shù)與電力調(diào)度系統(tǒng)有著較好的契合性，將其應(yīng)用于后者，可顯著提升電力調(diào)度的準(zhǔn)確性、高效性，同時(shí)有助于企業(yè)減少人力資源成本。首先，AI 技術(shù)對(duì)人力操作的依賴性更低，可依托智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的自主控制，不易受外界不良因素、人為因素的影響，有利于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。比如，在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行控制中，技術(shù)人員通常需分析大量的數(shù)據(jù)信息，一旦參數(shù)出現(xiàn)誤差，電力系統(tǒng)的運(yùn)行效果就會(huì)受到影響，而利用 AI 技術(shù)進(jìn)行相關(guān)操作，就不會(huì)出現(xiàn)上述問題。其次，AI 技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)適用性，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)，可幫助企業(yè)降低人工成本，節(jié)約電力資源，符合可持續(xù)發(fā)展理念，有利于為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

AI 技術(shù)的性能特點(diǎn)符合電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的升級(jí)要求。相關(guān)工作者應(yīng)結(jié)合電力企業(yè)的需要，正確分析電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行需求，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)合理、切實(shí)可行地設(shè)計(jì)，為 AI 技術(shù)的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

3.1電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)功能性需求

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)有著鮮明的交互性特點(diǎn)，在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中各模塊會(huì)發(fā)生交互，大量數(shù)據(jù)信息會(huì)因此而產(chǎn)生，這要求系統(tǒng)具備良好的數(shù)據(jù)信息采集處理功能。

3.1.1數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集是電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行最基本的工序，在執(zhí)行該工序時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)搜集電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)信息，包括各變電站及辦公區(qū)域的各類前置系統(tǒng)、專用系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)數(shù)據(jù)信息實(shí)施預(yù)處理，完成預(yù)處理后，將其上傳至數(shù)據(jù)庫，直至完成整個(gè)數(shù)據(jù)采集流程[2]。為確保數(shù)據(jù)信息傳輸真實(shí)、可靠、高效，還需開發(fā)校驗(yàn)碼檢驗(yàn)功能，將無效數(shù)據(jù)信息直接過濾。

3.1.2人機(jī)互動(dòng)功能

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)并非完全不依賴人工操作，部分工序仍需人工參與，如數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)繪圖、系統(tǒng)升級(jí)等。在實(shí)際工作中，技術(shù)人員可將系統(tǒng)中不同的設(shè)備對(duì)接在一起，將繁雜、抽象的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為直觀的圖形，描述電力系統(tǒng)當(dāng)下的工作狀態(tài)。這要求技術(shù)人員在設(shè)計(jì)階段強(qiáng)化人際交互界面設(shè)計(jì)，提升電力調(diào)度的智能化、自動(dòng)化水平，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1.3 Web 子系統(tǒng)模塊功能

Web 服務(wù)器在電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中扮演了重要的角色，是數(shù)據(jù)信息的承接者。技術(shù)人員可利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行安全隔離處理。其主要功能是展示數(shù)據(jù)信息，一般會(huì)將數(shù)據(jù)信息展示為廠站圖、曲線圖、統(tǒng)計(jì)表等，以便技術(shù)人員了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，進(jìn)行電力調(diào)度決策。

3.2電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)非功能性需求

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在具備良好的性能水平的同時(shí)，還應(yīng)滿足一些非功能性需求，主要體現(xiàn)為以下方面。

3.2.1性能要求

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備良好的響應(yīng)速度，在發(fā)生緊急事件時(shí)能夠做到快速響應(yīng)，保障系統(tǒng)的運(yùn)行安全。因此在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)控制好系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，具體如表1所列。

設(shè)計(jì)人員還應(yīng)確保系統(tǒng)具有快速恢復(fù)故障的功能。電力調(diào)度在這方面的要求是：一年內(nèi)總計(jì)故障時(shí)間不得超過1d，單次修復(fù)時(shí)間不超過1h。為保障系統(tǒng)運(yùn)行安全，建議技術(shù)人員針對(duì)幾類嚴(yán)重故障建立應(yīng)急預(yù)案，盡可能減少系統(tǒng)癱瘓給企業(yè)帶來的損失[3]。

3.2.2可靠性需求

在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)為系統(tǒng)設(shè)立容錯(cuò)機(jī)制，便于在系統(tǒng)內(nèi)部處理一些簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤，以免影響核心模塊正常運(yùn)行。設(shè)計(jì)人員尤其應(yīng)關(guān)注由個(gè)別故障點(diǎn)引發(fā)的系統(tǒng)崩潰問題，電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，為提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，設(shè)計(jì)人員可結(jié)合數(shù)據(jù)信息，對(duì)各種信息進(jìn)行分類處理、獨(dú)立存儲(chǔ)，避免在系統(tǒng)崩潰時(shí)發(fā)生數(shù)據(jù)信息丟失等一系列事故。

3.2.3易維護(hù)、可擴(kuò)展、易操作

電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)營階段會(huì)隨著技術(shù)的更迭而產(chǎn)生一定的升級(jí)擴(kuò)展需求。因此，在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)確保該系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，從而更好地對(duì)系統(tǒng)實(shí)施擴(kuò)展延伸與運(yùn)行維護(hù)，持續(xù)提升系統(tǒng)的性能水平?？刹捎媚K化設(shè)計(jì)方式，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，便于進(jìn)行擴(kuò)展。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)是否具備良好的易操作性，即在運(yùn)營階段，技術(shù)人員可較為輕松地掌握系統(tǒng)操作方法。這需要設(shè)計(jì)人員為系統(tǒng)設(shè)置操作指示功能，從而為用戶操作提供一定的指導(dǎo)。

4應(yīng)用方法

4.1專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)是指在已有事實(shí)基礎(chǔ)上，建立起的專家數(shù)據(jù)庫及與之相關(guān)的基礎(chǔ)整體控制體系。該系統(tǒng)基于自動(dòng)感應(yīng)裝置進(jìn)行運(yùn)行，具有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、信息技術(shù)相結(jié)合的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，可顯著豐富信息數(shù)據(jù)庫的儲(chǔ)量，幫助技術(shù)人員更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化檢驗(yàn)。系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)模擬專家的分析思考過程，推斷電力調(diào)度中可能出現(xiàn)的問題，同時(shí)可依據(jù)各區(qū)域用電變化情況（特別是電力調(diào)度的電波波峰情況），完成數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)操作。電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)在運(yùn)行過程中常會(huì)受到多種因素的影響，產(chǎn)生的問題是相對(duì)復(fù)雜的，傳統(tǒng)技術(shù)遠(yuǎn)無法滿足電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化運(yùn)行需求，相關(guān)工作者應(yīng)持續(xù)探索對(duì)專家系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用，為電力調(diào)度提供更多的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

某地區(qū)將專家診斷系統(tǒng)應(yīng)用于電力調(diào)度系統(tǒng)，具體實(shí)施要點(diǎn)如下：（1）電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)引入 AI 技術(shù)后，在相關(guān)程序的作用下，原有控制對(duì)象指令調(diào)節(jié)系統(tǒng)被新型的信息分析結(jié)構(gòu)所替代。當(dāng)外部系統(tǒng)中出現(xiàn)不符合程序要求的信號(hào)時(shí)，專家診斷系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間發(fā)揮作用—定位故障區(qū)域，下達(dá)自動(dòng)修復(fù)指令，針對(duì)故障問題給予完善的診斷與修復(fù)指導(dǎo);（2）在電力企業(yè)多元化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)控與研究過程中，專家診斷系統(tǒng)也發(fā)揮了重要作用—技術(shù)人員可利用外部檢測(cè)渠道，檢測(cè)電力系統(tǒng)的電壓、電阻、電容等參數(shù)是否正常，阻擋不符合系統(tǒng)運(yùn)行要求的信號(hào)，調(diào)節(jié)信號(hào)強(qiáng)弱度，從而保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2可視化技術(shù)

電力調(diào)度系統(tǒng)在運(yùn)行過程中需要處理的信息數(shù)據(jù)不斷增多，故障處理難度相比過去也有了明顯提升。在實(shí)際工作中，調(diào)度人員通常需在有限的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)大量數(shù)據(jù)信息的收集與處理，工作負(fù)擔(dān)較重，工作效率不高。電力企業(yè)可利用可視化技術(shù)（主要指多維度視覺技術(shù)）完成上述操作，以更好地解決電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息數(shù)據(jù)的圖片化展示，將繁雜的數(shù)據(jù)信息第一時(shí)間轉(zhuǎn)換為形象、直觀的圖像，便于進(jìn)行調(diào)度管理，保障電力調(diào)度系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

某地區(qū)在將 AI 技術(shù)應(yīng)用于電力調(diào)度系統(tǒng)后，應(yīng)用可視化技術(shù)提升了數(shù)據(jù)信息反饋的形象性與直觀性，具體應(yīng)用要點(diǎn)如下：（1）利用多維度視覺系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域性電網(wǎng)調(diào)度體系，技術(shù)人員可借助大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)信息模型技術(shù)，從局部角度出發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)電網(wǎng)在各區(qū)域的運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤記錄;（2）以宏觀數(shù)據(jù)波感應(yīng)形式，從電力調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性等角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類電力信息傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的智能化調(diào)節(jié)，顯著提升電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的性能水平與運(yùn)行質(zhì)量;（3）將 AI 技術(shù)（特別是多維度視覺技術(shù)）應(yīng)用于電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)后，技術(shù)人員可每月接收電力調(diào)度反饋數(shù)據(jù)，結(jié)合區(qū)域用電基本規(guī)律，判斷電力調(diào)度是否科學(xué)、合理，從用戶高峰用電角度出發(fā)，分析電力調(diào)度方案是否合理;（4）電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì) AI 可視化技術(shù)的應(yīng)用還體現(xiàn)在可結(jié)合區(qū)域電網(wǎng)能源供應(yīng)狀態(tài)，對(duì)電力傳輸?shù)膶?shí)際情況進(jìn)行調(diào)解，此舉的主要目的是確保電力調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與靈活性，如某一區(qū)域的電力傳輸強(qiáng)度突然增大時(shí)，在該技術(shù)的作用下，各用電區(qū)域受到的沖擊會(huì)被減弱。

4.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)階段最為重要的 AI 技術(shù)，其主要功能是模擬人體神經(jīng)系統(tǒng)的工作模式，完成對(duì)各種系統(tǒng)及設(shè)備的控制，實(shí)現(xiàn)智能化信息處理、傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中，它更像是一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)之間有著緊密的聯(lián)系，數(shù)據(jù)傳輸效率高，有利于保障電力調(diào)度信息的多元性。在電力調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用該技術(shù)，有助于提升數(shù)據(jù)信息傳輸、處理、反饋效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種復(fù)雜信息的并行處理、在線學(xué)習(xí)及聯(lián)想記憶，依據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)溝通。在實(shí)際應(yīng)用中，技術(shù)人員可利用該技術(shù)快速診斷電力系統(tǒng)存在的故障，并及時(shí)排查故障，從而保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

某地區(qū)在將 AI 技術(shù)應(yīng)用于電力調(diào)度系統(tǒng)后，為滿足電力行業(yè)的發(fā)展需求，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，優(yōu)化了程序數(shù)據(jù)信息的調(diào)控與運(yùn)行環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了神經(jīng)化數(shù)據(jù)在電力調(diào)度方面的優(yōu)勢(shì)，具體如下：（1）對(duì)電力調(diào)度智能化系統(tǒng)的應(yīng)用，按目前標(biāo)準(zhǔn)看來，具體可分為電力管理、信息采集、信息采集反饋記錄等信息體系。在局部數(shù)據(jù)資料出現(xiàn)不良波動(dòng)時(shí)，程序會(huì)第一時(shí)間診斷這一情況，進(jìn)而將數(shù)據(jù)的變化上傳至智能終端，進(jìn)行跟蹤性更新，便于技術(shù)人員發(fā)覺、處理電力調(diào)度系統(tǒng)的運(yùn)行隱患;（2）可依照電力調(diào)度區(qū)域結(jié)構(gòu)，對(duì)電力調(diào)度智能化系統(tǒng)縱向管理模塊做出系統(tǒng)分類，具體可分為 A ～ F 六個(gè)區(qū)域，每一區(qū)域兼有多種橫向分支內(nèi)容。當(dāng)電力調(diào)度系統(tǒng)的某一部位發(fā)生故障時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)第一時(shí)間監(jiān)測(cè)到，并將相關(guān)情況反饋到人機(jī)交互界面中;（3）在全面應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的前提下，技術(shù)人員可利用電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，以集中性、順向形式搜集系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，依照實(shí)際運(yùn)行體系，對(duì)各類神經(jīng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤性反饋。

5結(jié)語

AI 技術(shù)作為一種位于時(shí)代前沿的信息技術(shù)，應(yīng)用于電力調(diào)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可提升電力調(diào)度效率，確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。相信在科技的持續(xù)進(jìn)步下，AI 技術(shù)在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用率將會(huì)明顯提升，為電力企業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。因此，相關(guān)工作者應(yīng)強(qiáng)化對(duì) AI 技術(shù)的研究，將其更好、更廣泛地應(yīng)用到電力調(diào)度中，為大眾提供更為優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：

陳勇（1979—），本科，工程師，研究方向：電力工程。