人工智能技術(shù)在電力設(shè)備運維檢修中的研究及應(yīng)用

楊 峰，趙永蘭

（1.國網(wǎng)河南省電力公司超高壓公司，河南 鄭州 450000；2.國網(wǎng)河南省電力公司駐馬店供電公司，河南 駐馬店 463000）

1 人工智能技術(shù)應(yīng)用于電力設(shè)備運維檢修的基本原理

人工智能技術(shù)應(yīng)用于電力設(shè)備運維檢修的基本原理主要是通過智能芯片、傳感器和計算機(jī)等設(shè)備，實現(xiàn)模擬人類大腦的信息處理和數(shù)據(jù)分析過程。這使得電腦能夠快速處理海量資料，并在電腦中儲存這些資料，進(jìn)而高效、快速、準(zhǔn)確地收集和分析電力設(shè)備運維檢修數(shù)據(jù)，有效避免因信息缺失或信息不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的安全事故[1]。此外,人工智能技術(shù)還具有智能控制功能,這是一種能夠根據(jù)實際情況自動監(jiān)測和處理電力設(shè)備自動化系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題并采取相應(yīng)措施的高級信息處理和分析技術(shù)。在具體的電力設(shè)備運維檢修中，人工智能技術(shù)可以通過對設(shè)備的健康評估，以及制訂相關(guān)的運維檢修方案來提高設(shè)備的運行效率和安全性。但由于設(shè)備成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能復(fù)雜、工作性質(zhì)各異等問題，需要利用人工智能技術(shù)的高級分析功能來進(jìn)行有效的運維檢修。

2 電力設(shè)備運維檢修現(xiàn)狀及問題

2.1 電力設(shè)備運維檢修的現(xiàn)狀及主要問題

電力設(shè)備的運維檢修是保障電力穩(wěn)定供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)，但目前仍存在以下問題：首先，運維檢修人員技術(shù)水平不足，對電力設(shè)備的操作原理和技術(shù)要求了解不足，容易發(fā)生誤操作等事故。其次，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不到位。由于設(shè)備的長期運行和環(huán)境影響，易出現(xiàn)部件老化、腐蝕和磨損等問題。電力單位對設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)存在忽視和敷衍的情況，導(dǎo)致設(shè)備故障頻繁發(fā)生，并且難以及時修復(fù)，影響正常生產(chǎn)和供電。

2.2 傳統(tǒng)電力設(shè)備運維檢修方式的不足

傳統(tǒng)的電力設(shè)備運維檢修方式通常采用定期巡檢和故障修繕，但由于設(shè)備數(shù)量眾多、分布廣泛、運行環(huán)境復(fù)雜等原因，存在以下不足：其一，定期巡檢需要耗費大量人力和時間，而且往往無法及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。其二，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，需要投入大量人力、物力和財力進(jìn)行維修，成本較高。其三，傳統(tǒng)方式無法預(yù)測設(shè)備的壽命和可能發(fā)生的問題，難以進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。

2.3 人工智能技術(shù)對電力設(shè)備運維檢修的改善

人工智能技術(shù)的應(yīng)用不但可以提高運維檢修人員技術(shù)水平，通過人工智能技術(shù)提供的在線培訓(xùn)和學(xué)習(xí)資源，運維檢修人員也可以更加全面地了解電力設(shè)備的操作原理和技術(shù)要求，減少誤操作等事故的發(fā)生；還能提升設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)效果，人工智能技術(shù)可以對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測和預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題并進(jìn)行處理，延長設(shè)備的使用壽命[2]。除此之外，還能降低運維檢修成本。人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度提高巡檢和故障修繕的效率，降低人力、時間和財力的成本。最后，人工智能技術(shù)可以通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備的潛在問題，從而實現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

3 人工智能技術(shù)在電力設(shè)備運維檢修中的應(yīng)用

3.1 基于人工智能技術(shù)的電力設(shè)備故障診斷與預(yù)警

人工智能技術(shù)還具有智能控制功能，這是一種先進(jìn)的信息處理和分析技術(shù),能夠根據(jù)實際情況對電力設(shè)備自動化系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行自動監(jiān)測和處理，并采取相應(yīng)的措施。這種技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與分析、故障診斷與預(yù)警等環(huán)節(jié)。首先，在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，人工智能技術(shù)可以通過多傳感器、攝像頭、紅外裝置等手段，對電力設(shè)備運行狀態(tài)資料及故障信息進(jìn)行采集。例如，變壓器油中的溶解氣體分析可以用于檢測變壓器內(nèi)部的潛在故障。其次，在數(shù)據(jù)處理與分析環(huán)節(jié)，人工智能技術(shù)可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、異常檢測和特征提取等處理。通過數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，可以提取出與設(shè)備故障相關(guān)的特征和模式，為后續(xù)的故障診斷和預(yù)警提供依據(jù)。例如，通過對變壓器油中的溶解氣體成分的分析，可以判斷出變壓器內(nèi)部是否存在過熱、放電等故障。

3.2 基于人工智能技術(shù)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與評估

首先，人工智能技術(shù)收集電力設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、溫度、振動等參數(shù)。這些數(shù)據(jù)通過傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取，再通過人工智能算法進(jìn)行分析。通過對這些數(shù)據(jù)的深度分析，可以了解設(shè)備的運行狀態(tài)，預(yù)測其未來的運行狀態(tài)，甚至預(yù)測可能出現(xiàn)的問題[3]。接著，人工智能技術(shù)基于數(shù)據(jù)采集與分析的結(jié)果，對電力設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行評估。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時，人工智能可以立即發(fā)出預(yù)警，甚至提供故障診斷的依據(jù)，幫助操作人員確定故障的原因和位置。這大大縮短了故障發(fā)現(xiàn)的時間，并提高了故障處理的效率。在這之后，人工智能技術(shù)通過機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，根據(jù)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)建立模型。這些模型可以模擬設(shè)備的運行狀態(tài)，預(yù)測設(shè)備的未來運行狀態(tài)。一旦模型的預(yù)測結(jié)果與實際運行數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大偏差，人工智能就可以發(fā)出預(yù)警，提早發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題。

3.3 基于人工智能技術(shù)的電力設(shè)備優(yōu)化運行與調(diào)度

人工智能在電力設(shè)備優(yōu)化運行與調(diào)度中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，人工智能技術(shù)對電力設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，通過分析設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的問題。例如，利用深度學(xué)習(xí)算法，可以對發(fā)電機(jī)的振動數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和分析，預(yù)測發(fā)電機(jī)可能出現(xiàn)的問題，從而提前進(jìn)行維修和更換，避免設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)故障，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[4]。第二，人工智能技術(shù)對電力系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，根據(jù)設(shè)備的運行狀態(tài)和電力需求，優(yōu)化設(shè)備的運行模式和調(diào)度計劃。例如，通過分析電力需求和各設(shè)備的運行狀態(tài)，可以優(yōu)化電力調(diào)度計劃，合理分配電力資源，提高電力系統(tǒng)的運行效率。第三，人工智能技術(shù)幫助電力系統(tǒng)進(jìn)行能源交易和市場監(jiān)管。例如，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析市場數(shù)據(jù)，預(yù)測能源價格走勢，為能源交易提供決策支持。

3.4 基于人工智能技術(shù)的電力設(shè)備安全與可靠性保障

在電力設(shè)備監(jiān)測與故障診斷方面，人工智能可以通過分析電力設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，預(yù)測可能出現(xiàn)的問題。例如，通過對變壓器等關(guān)鍵設(shè)備的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和分析，可以預(yù)測其可能出現(xiàn)的故障，從而提前采取措施進(jìn)行維修或更換，避免設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)停機(jī)或損壞的情況。另外，人工智能還可以通過數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，從大量的電力設(shè)備運行數(shù)據(jù)中提取有用的信息，幫助企業(yè)更好地了解設(shè)備的性能和狀態(tài)。例如，通過對電力系統(tǒng)的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，可以預(yù)測未來的負(fù)荷情況，從而幫助企業(yè)更好地規(guī)劃調(diào)度電力系統(tǒng)。此外，人工智能還可以通過仿真等技術(shù)，模擬電力設(shè)備的運行狀態(tài)，幫助企業(yè)進(jìn)行設(shè)備選型和系統(tǒng)設(shè)計。例如，通過仿真技術(shù)可以對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，預(yù)測系統(tǒng)可能出現(xiàn)的振蕩或失穩(wěn)情況，從而幫助企業(yè)更好地設(shè)計電力系統(tǒng)的控制策略和保護(hù)措施。

4 應(yīng)用案例分析

4.1 案例一：人工智能技術(shù)在變壓器故障診斷與預(yù)警系統(tǒng)中的運用

變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其故障診斷與預(yù)警對于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要意義。人工智能技術(shù)在變壓器故障診斷與預(yù)警中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)更快速、準(zhǔn)確的診斷與預(yù)測，從而降低變壓器故障造成的損失。

以變壓器故障診斷為例，傳統(tǒng)的方法主要是通過收取變壓器產(chǎn)生的油氣，對其進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果判斷故障原因。這種方法不僅耗費時間長，而且精準(zhǔn)度不高，容易造成誤判。而采用人工智能技術(shù)后，可以通過建立變壓器故障診斷模型，利用遺傳算法的權(quán)重因子以及變異算子引入粒子群算法，提高故障診斷的準(zhǔn)確率。具體來說，首先在電控室終端機(jī)上發(fā)出故障報警，并顯示故障的具體情況，整個處理過程不到20 分鐘，故障變壓器周圍的電源就在工作人員聽到報警后迅速關(guān)閉。然后對故障變壓器涉及的設(shè)備，根據(jù)獲取的信息，逐一排查，做到心中有數(shù)。這種方法使故障修復(fù)時間大大節(jié)省，修復(fù)效率也得到了提高。此外，人工智能技術(shù)還可以實現(xiàn)變壓器故障預(yù)警。通過對變壓器運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，可以預(yù)測變壓器可能出現(xiàn)的故障，從而提前采取措施進(jìn)行預(yù)防和維護(hù)，避免故障的發(fā)生或擴(kuò)大。

4.2 案例二：人工智能技術(shù)的電網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測與優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)

以某電力公司為例，該公司在其智能監(jiān)控系統(tǒng)中采用了人工智能技術(shù)來監(jiān)測與優(yōu)化電網(wǎng)運行狀態(tài)。從數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、精細(xì)化監(jiān)控、預(yù)警和異常處理幾個方面進(jìn)行了全方位的優(yōu)化升級。具體流程如下：首先，人工智能技術(shù)通過收集電網(wǎng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率，以及為后續(xù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的天氣狀況、負(fù)荷變化等數(shù)據(jù)。其次，人工智能技術(shù)利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通過對數(shù)據(jù)的特征提取、降維等操作，提取出反映電網(wǎng)運行狀態(tài)的特征，為后續(xù)分析提供便利。再次，人工智能技術(shù)對電網(wǎng)進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)控。通過對不同數(shù)據(jù)的整理和挖掘，可以實現(xiàn)對電網(wǎng)的精細(xì)化監(jiān)控。比如，可以通過監(jiān)測變電站和配電柜的溫度、壓力和電流等參數(shù)變化來進(jìn)行運行狀態(tài)的分析，信號異常時，系統(tǒng)可以及時報警，防止發(fā)生事故。最后，預(yù)警和異常處理。人工智能技術(shù)構(gòu)建電網(wǎng)運行管理的指標(biāo)體系，追蹤電網(wǎng)運行效率和運營質(zhì)量，同時也可以進(jìn)行預(yù)警和異常處理，減緩潛在故障帶來的影響。

5 人工智能技術(shù)應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 人工智能技術(shù)在電力設(shè)備運維檢修中的應(yīng)用效果評估

人工智能（AI）技術(shù)在電力設(shè)備運維檢修中不僅可以提高設(shè)備的可靠性和安全性。通過實時監(jiān)測和故障診斷，AI 技術(shù)也可以幫助運維人員及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備的問題，有效地預(yù)防設(shè)備故障和事故的發(fā)生。例如，當(dāng)一臺電力設(shè)備被診斷為存在故障時，AI 系統(tǒng)可以迅速生成一份詳細(xì)的報告，包括所有相關(guān)的參考文獻(xiàn)、圖表等內(nèi)容，并提供各種建議措施，幫助操作員快速解決疑難雜癥。運維工作效率與質(zhì)量也能得到提升，通過智能系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)和建議，運維人員可以制定更科學(xué)、更合理的運維計劃，減少了不必要的浪費。此外，AI 技術(shù)還可以自動識別出故障或潛在問題，使運維工作效率和質(zhì)量得到大幅提升。

5.2 人工智能技術(shù)應(yīng)用帶來的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益

人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用可以帶來多方面的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。首先，在經(jīng)濟(jì)效益方面，人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以幫助電力系統(tǒng)提高運行效率和穩(wěn)定性，減少能源浪費和資源浪費，降低運營成本和維修成本。例如，人工智能技術(shù)可以對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和預(yù)測，幫助電力企業(yè)進(jìn)行更準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測和能源調(diào)度，減少能源浪費和資源浪費。同時，人工智能技術(shù)也可以對電力設(shè)備進(jìn)行智能監(jiān)測和故障預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備的問題并及時進(jìn)行維修，避免設(shè)備損壞造成的經(jīng)濟(jì)損失。此外，人工智能技術(shù)的應(yīng)用還可以幫助電力企業(yè)提高智能化水平，使經(jīng)營效益和市場競爭力得到提升。其次，在社會效益方面，人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，保障電力供應(yīng)的質(zhì)量和安全。例如，人工智能技術(shù)可以對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，及時發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)的問題和故障，避免電力中斷對用戶和社會造成的影響。此外，人工智能技術(shù)的應(yīng)用還可以幫助電力企業(yè)提高服務(wù)質(zhì)量和用戶滿意度，增強(qiáng)用戶對電力企業(yè)的信任和認(rèn)可。

綜上所述，人工智能技術(shù)在電力設(shè)備運維檢修中的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著的效果。通過人工智能技術(shù)，可以提高運維檢修人員的技術(shù)水平，改善傳統(tǒng)電力設(shè)備運維檢修方式的不足之處，并提高電力設(shè)備的安全性和可靠性[5]。具體而言，人工智能技術(shù)在電力設(shè)備故障診斷與預(yù)警、狀態(tài)監(jiān)測與評估、優(yōu)化運行與調(diào)度以及安全與可靠性保障等方面都有廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的效果。同時，人工智能技術(shù)的應(yīng)用也帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價值。