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人工智能在变电站运维管理中的应用分析赵鑫

发表时间：2020/6/29 来源：《电力设备》2020年第5期作者：赵鑫

[导读] 摘要：到现在为止，国内变电站运维管理不管是在硬件方面或者在软件水平上，相比发达国家，还有很大差距，因此，必须不断进行优化，倘若上述问题无法处理好，必然会严重影响到我国的变电自动维护工作，鉴于此，探讨了人工智能技术在变电维护中的应用问题。

        （国网吉林省电力有限公司长春供电公司吉林 130000）
        摘要：到现在为止，国内变电站运维管理不管是在硬件方面或者在软件水平上，相比发达国家，还有很大差距，因此，必须不断进行优化，倘若上述问题无法处理好，必然会严重影响到我国的变电自动维护工作，鉴于此，探讨了人工智能技术在变电维护中的应用问题。
        关键词：人工智能；变电站运维管理；应用；分析
        前言
        人工智能技术作为当前最具颠覆性的前沿技术，正在形成一套新的数据科学方法论，并深刻影响和改变着整个世界包括交通、金融、医疗、工业、法律、电子商务等各个领域的商业模式乃至行业形态。目前，各国纷纷制定人工智能发展战略以抢占新一轮科技革命的制高点，我国也已经将新一代人工智能技术上升为国家战略。在此背景下，推进人工智能技术在变电站运维管理中的应用，促进变电站向全面、精准、高效方向迈进的重要技术手段。
        1人工智能技术在变电站运维管理中的主要特点
        1.1监测范围更广泛。
        正是由于该特点，使得人工智能技术贯穿于变电运维系统，与传统监测系统对比来说，该技术的覆盖范围更广。既可以对变电站的各方面信息资料进行监测，另外还可以检测到家庭用电情况。
        1.2实时监控运行状态。
        传统变电站主要是以总线为基础，并且其监测是单向的，而人工智能技术却克服了上述问题，该监测系统具有快速性、实时性以及双向性，表现出非常突出的人性化、智能化，能够根据需要获得变电设备的运行信息，同时还能够自动作出评估，可以对整个变电系统中是否具有隐患进行预测，并且作出相应的预警提示。
        2变电运维中人工智能结构
        通过分析可知，人工智能结构在其中主要包括以下三部分：过程层、间隔层以及站控层。其中，对于过程层来说，它主要由变压器、断路器、隔离开关、电流互感器等相关设施组成，是人工智能技术一次元件的总称。对于间隔层而言，它属于整个系统的二次设备，主要由以下设备组成：保护、监测以及测控装置。对于站控层，其主要由以下几部分组成：控制、通信系统，这是整个系统中最高级的智能管理设施。它负责一系列的人工智能操作，例如设备监控、信息交互、数据搜集等。
        3变电站运维管理中人工智能技术管理
        3.1对设备管理模式的要求。
        现在变电站设备的管理工作主要由电网部门安排专门的职工来负责，电网部门是按照运行需求来选择其到底采用哪一种运行方式。因此，受到技术水平以及管理方法等方面的制约，对设备的技术运用以及管理两个方面是分开的，使得变电运维存在着一些不足之处。首先，多余的运行方式。为进一步提高电网供电的可靠性，在没有充分掌握变电设备运行状态的条件下，操作人员通常会选择多余的操作。其次，相对较高的风险。因为上述两个环节是分开进行的，从而导致操作者无法充分把握设备工况，从而使得设备运行过程中存在一定的风险。而引入人工智能技术之后，管理者可以根据自己的需要实时获取设备工况相关信息，若发生问题，设备能够及时将预警信息发送给管理者，由此可以明显提高管理效率。
        3.2对信息保障体系的要求。
        变电运维中上述三个层面（间隔层、过程层、站控层）都对信息网络技术有着较高的需求，且电网也需求信息网络技术。因此，在电网建设中，需要得到信息保障体系的支持。信息技术能够为电网建设、变电运维提供先进的工具，同时该系统是涵盖了智能变电运维与电网的系统，因此必须拥有良好的信息传输方式与访问途径。

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但目前的智能变电站运维管理根本无法满足上述要求，究其根由，主要是由于电网中信息系统不够完善、各个信息相互分离所致。
        4应用中面临的主要问题
        智能化变电运维技术在整个电网系统中扮演着非常重要的角色，然而，该项技术当前仍然停留在初级阶段，在实际运行过程中仍旧面临很多问题，从而也直接影响到该项技术的运用。首先，安全性不是很好。传统变电站往往采用点对点的通信模式，相较于该技术有着较高的安全性，其交互机制表现出显著性局部的特点。一般该技术主要通过对等的信息沟通方式，能够在局域网内使全部的IED信息统一起来，如果不及时对数据资料采用科学合理的防护措施，则当整个系统中任何一点局域网被破坏，必然要对整个变电系统带来严重的负面作用。变电系统中的IED是没有点对点对接特点的，因此设备相互间也没有相应的间隔点，针对上述问题，需要通过相关软件来进行防护，这一点是非常关键的。所以，IED集控体系会影响到变电系统的安全。变电系统中的各项功能能够通过相应的软件来完成，由此可知，软件信息的安全性在其中扮演着非常关键的角色，即使截止到现在，运维管理的安全性仍然较差。其次，相对较差的稳定性。其中的互感器为有源电子，因此它的中间必须配备相应的有源电子元件才能发挥作用，由此必然会导致系统的稳定性受到影响。除此以外，光学互感器同样无法摆脱外界条件的干扰，同样会影响到其稳定性，究其根由，关键是由于光纤和玻璃之间的连接存在问题。不仅如此，高压电子互感器在运行过程中往往会受到电磁场以及输送路径的影响，并会对信号的传送产生负面作用，将导致波段急畸形变化、波的不稳定性等结果。针对以上各个问题，应当采取科学合理的措施进行保护。
        5维护策略及其发展趋势
        5.1提高稳定性和安全性。
        首先，设备运行过程中，应该在采用微型机器和电子技术的前提条件下，把电波图和电压关合闸进行有效结合，在确定时间的条件下确保电网电压处于稳定状态。其次，采用微机技术，实时检测设备的工况，且及时准确地对运行过程中出现的问题进行处理，应当重点把握这一运行要点。再次，合理运用自我监测功能，全面监控变电运维系统，尤其是应当监控好断路器，监测到不正常现象以后应当尽快预警，及时告诉操作者，便于工作人员采取应对措施，在引入断路器系统的前提条件下，通过智能控制器来检测其中的二次设备运行情况，以充分确保运维系统处于稳定状态。最后，针对电子互感器，应按照其具体型号采取相应的维修措施，及时处理好故障。
        5.2加入二次系统。
        二次系统具有很多优点，时间有序、操作稳定、控制效率相对较高等。如果在其中配备二次系统，可以进一步提高数据采集与材料的效率，实现更加可靠低控制功能，能够明显提高变电站的人工智能水平。
        5.3检修策略智能推荐
        随着电网的快速发展，其规模越来越大，复杂性越来越高，检修计划安排时受到的制约条件也越来越多，越来越复杂，给变电站运维管理带来了新的挑战。当前，管理模式仍较为粗放，传统的检修决策方式和相关技术已经不能完全满足变电站发展新形势下的诸多要求，需要开发有效的自动化辅助软件和系统。
        综上所述，人工智能技术可以优化变电站运维工作，还会从技术的层面为自动化技术、信息网络提供坚实的保障。尽管该技术在实际运用当中仍然存在着许多技术性问题，但其带来的益处是不容忽视的，以后应提高操作人员的技术素养，采取更加科学合理的方法，妥善处置运行过程中发生的问题，不断提高电网的运维效率。
        参考文献
        [1]周正钦，杜振波，王文瑞.基于分层分布的变电站带电运维人工智能技术及应用[J].电力系统保护与控制.
        [2]严英杰，盛戈皞，王辉，等.基于高维随机矩阵大数据分析模型的输变电设备关键性能评估方法[J].中国电机工程学报，2016，36(2)：435-445.
        [3]李刚，于长海，刘云鹏，等.电力变压器故障预测与健康管理：挑战与展望[J].电力系统自动化，2017，41(23)：156-167.