蔣 勇

（國(guó)網(wǎng)四川省電力公司南部縣供電分公司， 四川 南充 637300）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)在配電網(wǎng)建設(shè)方面投入大量的人力、物力和財(cái)力，加強(qiáng)配電網(wǎng)的智能化建設(shè)，使得現(xiàn)代智慧配電網(wǎng)得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代智慧配電網(wǎng)是一種集成自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化等人工智能技術(shù)的新型配電系統(tǒng)，它具有高效、安全、可靠、環(huán)保等特點(diǎn)，在一定程度上緩解了傳統(tǒng)配電網(wǎng)故障率高、排查時(shí)間長(zhǎng)、響應(yīng)速度慢等問(wèn)題。因此，開(kāi)展基于人工智能技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)策略研究對(duì)提高配電網(wǎng)智能化運(yùn)行和維護(hù)水平和運(yùn)行和維護(hù)效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[1]。

1 人工智能技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)中的重要性

1.1 傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)存在的問(wèn)題

在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)工作中，通常需要人力進(jìn)行故障的預(yù)防與排查。然而這種人力方式存在預(yù)防措施不足、故障定位不準(zhǔn)確以及排查過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問(wèn)題。首先目前很多配電網(wǎng)的預(yù)防措施還不夠完善，或者預(yù)防措施的執(zhí)行力度不足，缺乏系統(tǒng)的預(yù)防策略和方案，導(dǎo)致一些潛在的故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決。其次目前許多配電網(wǎng)的故障定位系統(tǒng)還不夠完善，導(dǎo)致故障定位不準(zhǔn)確，甚至出現(xiàn)誤報(bào)或漏報(bào)的情況，這不僅增加了排查時(shí)間，還可能對(duì)設(shè)備造成額外的損害。此外，傳統(tǒng)的配網(wǎng)線路巡檢主要是采用人工巡視方式，不適合范圍較大、距離較長(zhǎng)的配網(wǎng)線路，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)且巡視效果有限[2]。特別是在面對(duì)復(fù)雜故障時(shí)，排查過(guò)程可能會(huì)變得非常繁瑣，工作人員需要逐一檢查每個(gè)設(shè)備或線路，這不僅增加了工作量，還可能延誤故障修復(fù)的時(shí)間，影響供電質(zhì)量。

1.2 人工智能技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)中的重要性

人工智能技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)中的應(yīng)用可以顯著提高電力系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化水平，有效解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)給配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)工作帶來(lái)的諸多不便。通過(guò)引入人工智能技術(shù)，可以通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)故障的設(shè)備或線路，及時(shí)采取預(yù)防性措施，避免故障的發(fā)生。同時(shí)避免運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行不必要的檢查和維護(hù)，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。此外，人工智能技術(shù)可以通過(guò)分析電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，快速定位故障點(diǎn)，并自動(dòng)隔離故障區(qū)域，確保非故障區(qū)域的正常供電。不僅如此，人工智能技術(shù)還可以結(jié)合多種能源來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多種能源的協(xié)調(diào)調(diào)度和能源資源的最大化利用。

2 一種基于人工智能技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行和維護(hù)管理的智能化和高效化是當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。通過(guò)應(yīng)用人工智能技術(shù)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障自動(dòng)定位與隔離、自愈控制策略的實(shí)施以及分布式能源管理等方面優(yōu)化的目標(biāo)。基于此，研究了一種基于人工智能技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，旨在提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率、降低運(yùn)營(yíng)成本并提高供電可靠性，并實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的運(yùn)行和維護(hù)管理。此管理系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于人工智能技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)

配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、智能運(yùn)行和維護(hù)層和應(yīng)用層四個(gè)部分。其中，數(shù)據(jù)采集層負(fù)責(zé)采集配電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理層通過(guò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，為智能運(yùn)行和維護(hù)提供支持；智能運(yùn)行和維護(hù)層實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)、定位與隔離等功能；應(yīng)用層則為運(yùn)行和維護(hù)人員提供直觀的數(shù)據(jù)分析和操作界面。同時(shí)，為應(yīng)對(duì)可能的緊急情況，還為該系統(tǒng)配備了應(yīng)急管理模塊。

在配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要選擇合適的人工智能技術(shù)和算法?？紤]到配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和實(shí)時(shí)性要求，本次設(shè)計(jì)選用深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析和處理。同時(shí)，結(jié)合實(shí)際需求，采用人工智能算法、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等多種算法相結(jié)合的方式，共同實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)、定位與隔離等功能。其中，人工智能算法用于對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理和分析，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)、智能調(diào)度等功能；大數(shù)據(jù)技術(shù)用于對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和可視化等功能；云計(jì)算技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分布式部署和高效計(jì)算。除此之外，在配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，還需要考慮到數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護(hù)。本系統(tǒng)采取一系列安全措施，如數(shù)據(jù)加密傳輸、權(quán)限管理等，確保數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護(hù)。

配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集層主要通過(guò)安裝各種傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)配電網(wǎng)的電流、電壓、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理單元。這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)有線或無(wú)線方式傳輸至匯聚網(wǎng)關(guān)，再由匯聚網(wǎng)關(guān)進(jìn)行處理后，通過(guò)無(wú)線傳輸單元發(fā)送到系統(tǒng)服務(wù)器。其數(shù)據(jù)采集流程如圖2所示。

圖2 采集層數(shù)據(jù)采集流程

數(shù)據(jù)處理是配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)之一。數(shù)據(jù)處理層主要負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、整理、歸納、分類、存儲(chǔ)，以供后續(xù)查詢。同時(shí)將數(shù)據(jù)處理和分析后的結(jié)果提供至智能運(yùn)行和維護(hù)層，支持運(yùn)行和維護(hù)工作人員的運(yùn)行和維護(hù)決策。不僅如此，數(shù)據(jù)處理層的核心功能是數(shù)據(jù)建模和分析，通過(guò)采用各種算法和模型，對(duì)歷史數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的深入挖掘和分析，以此建立預(yù)測(cè)和診斷模型，發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題和漏洞，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警，及時(shí)提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

智能運(yùn)行和維護(hù)是本管理系統(tǒng)的核心功能之一，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的智能化運(yùn)行和維護(hù)管理。智能運(yùn)行和維護(hù)層通過(guò)應(yīng)用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備的智能化管理和維護(hù)，包括故障預(yù)測(cè)、自動(dòng)巡檢、故障定位與隔離等功能。除此之外，為了方便運(yùn)行和維護(hù)人員在現(xiàn)場(chǎng)操作，本管理系統(tǒng)提供移動(dòng)應(yīng)用功能。通過(guò)移動(dòng)設(shè)備接入配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)平臺(tái)，運(yùn)行和維護(hù)人員可以實(shí)時(shí)查看配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息，同時(shí)接收平臺(tái)發(fā)出的操作指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。將多種運(yùn)行和維護(hù)手段與移動(dòng)應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，為運(yùn)行和維護(hù)人員提供及時(shí)、準(zhǔn)確的操作指令，提高運(yùn)行和維護(hù)效率和準(zhǔn)確性。

3 基于人工智能技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)策略的應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 低壓配電網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)

目前，常規(guī)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要針對(duì)中壓配電網(wǎng)的監(jiān)控與故障處理，很少覆蓋低壓配電網(wǎng)，幾乎不涉及用戶側(cè)[3]。除此之外，對(duì)于一些負(fù)荷密度很低的偏遠(yuǎn)地區(qū)，配電網(wǎng)智能化運(yùn)行和維護(hù)覆蓋面有限，智能監(jiān)測(cè)水平低。常規(guī)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)這些配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，也不能為這些地方配電網(wǎng)的分布式電源管理、虛擬電廠、需求響應(yīng)等提供高級(jí)應(yīng)用功能。針對(duì)這些低壓配電網(wǎng)設(shè)備線路，尤其是低密度較偏遠(yuǎn)的山區(qū)，通過(guò)部署基于人工智能技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)，為低壓配電網(wǎng)安裝各種智能傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并采取相應(yīng)的處理措施。

3.2 配電網(wǎng)設(shè)備故障智能研判

針對(duì)涉及供電面積廣的重要配電網(wǎng)，這些線路設(shè)備一旦發(fā)生故障停電，將造成大面積停電，嚴(yán)重影響社會(huì)的穩(wěn)定，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。可以考慮對(duì)這些地方以前無(wú)法監(jiān)測(cè)到的非自動(dòng)化開(kāi)關(guān)部署基于人工智能技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)其配電網(wǎng)運(yùn)行故障進(jìn)行快速分析和診斷，快速研判故障點(diǎn)和故障原因，實(shí)現(xiàn)將故障研判時(shí)間由原來(lái)的人工現(xiàn)場(chǎng)檢查的幾個(gè)小時(shí)縮短至幾分鐘之內(nèi)，提高故障處理效率。

3.3 配電網(wǎng)智能機(jī)器人不停電作業(yè)

如今，帶電作業(yè)在檢修中的比重越來(lái)越高。傳統(tǒng)作業(yè)方式對(duì)作業(yè)人員技能及體能要求高，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大，亟待優(yōu)化改進(jìn)。針對(duì)這一難題，通過(guò)將人工智能機(jī)器人與配電網(wǎng)不停電運(yùn)行和維護(hù)相結(jié)合，在消除缺陷或設(shè)備安裝的過(guò)程中，采用遠(yuǎn)程人工遙控智能機(jī)器人的方式代替人工操作開(kāi)展配電網(wǎng)不停電作業(yè)。例如，帶電作業(yè)“小飛人”+無(wú)人機(jī)、帶電作業(yè)機(jī)器人等。其中，帶電作業(yè)“小飛人”+無(wú)人機(jī)通過(guò)將無(wú)人機(jī)、AI 技術(shù)和AR 眼鏡結(jié)合起來(lái)，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)拍照、語(yǔ)音控制、輔助配網(wǎng)巡檢等方面[4]；帶電作業(yè)機(jī)器人通過(guò)在三維模擬系統(tǒng)的輔助下進(jìn)入帶電區(qū)域，通過(guò)雙臂協(xié)同操作，運(yùn)用視覺(jué)識(shí)別、運(yùn)動(dòng)控制等核心技術(shù)，自主識(shí)別抓取引線位置，在不停電的情況下完成穿線、剝線和接線等工作，解決高空、高壓、高溫、高危險(xiǎn)性等帶電作業(yè)問(wèn)題。配電網(wǎng)智能機(jī)器人不停電作業(yè)可大大提高配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)的智能化水平，同時(shí)減少作業(yè)停電時(shí)間并保障作業(yè)中工作人員的人身安全。

4 未來(lái)人工智能技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)中的發(fā)展展望

智能配電網(wǎng)的概念已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到廣泛的關(guān)注，未來(lái)，智能配電網(wǎng)的運(yùn)行和維護(hù)將更加注重與能源互聯(lián)網(wǎng)的整合，包括對(duì)分布式能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車等新型能源和設(shè)備的集成和管理。這將需要引入更多的人工智能技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析等，以實(shí)現(xiàn)更高效和智能的能源管理。不僅如此，智能配電網(wǎng)的智能控制更多的依賴智能芯片，然而，在智能電網(wǎng)建設(shè)的過(guò)程中，其中使用到的大部分的關(guān)鍵產(chǎn)品以及核心技術(shù)都是來(lái)自于國(guó)外，我國(guó)在該方面仍有著一定的欠缺[5]。因此，未來(lái)，智能配電網(wǎng)的運(yùn)行和維護(hù)還應(yīng)更加注重核心智能芯片的自主研發(fā)與應(yīng)用，打破國(guó)外核心技術(shù)的封鎖。在自主研發(fā)智能芯片的幫助下，配電網(wǎng)將應(yīng)用更高級(jí)的算法和模型，以及引入更復(fù)雜的自動(dòng)化和智能化解決方案。例如，智能電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)系統(tǒng)可以通過(guò)人工智能的自主學(xué)習(xí)能力，自主分析設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和壽命，提前對(duì)亞健康的設(shè)備進(jìn)行預(yù)警和提醒更換，提高電網(wǎng)的可靠性和安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

人工智能技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)中的應(yīng)用可以顯著提高現(xiàn)代電力工業(yè)的智能化和自動(dòng)化水平，有效解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)給配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)工作帶來(lái)的諸多不便。本文提出了基于人工智能技術(shù)的配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)管理系統(tǒng)的解決方案和發(fā)展建議。該策略在各種場(chǎng)景中的應(yīng)用可以提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率和可靠性，降低運(yùn)行和維護(hù)成本和提高用戶的滿意度。人工智能技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)與能源互聯(lián)網(wǎng)的整合中大有可為，未來(lái)筆者將繼續(xù)深入研究人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)，為配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供更加先進(jìn)的技術(shù)支持。