段志鹏
国网隰县供电公司 山西省 临汾市 041000
摘要：随着电网规模逐渐增大，传统的输电运检难以应对当前复杂的电力输电网络。同时，智能电网已成为电力系统发展的方向，人工智能技术逐渐应用于电力系统中，在输电线路巡检、维护、监测及故障诊断上应用广泛，为输电线路安全稳定运行开辟了新的道路，本文主要讨论人工智能在输电线路安全运行中的应用。
关键词：电力系统；人工智能；输电运检；安全运行
引言
电网规模的逐渐增大导致电力输电网络日益复杂，且由于输电线路绝大部分设在室外，甚至有一部分输电线路跨越山川河流，所处环境较为恶劣，导致金具、输电线、塔体和线路基础受到持续性的破坏，若超过线路安全稳定的限度，便会发生线路跳闸事故。电力企业为实时掌控线路安全运行状况，每年需要耗用大量人力物力。然而，随着智能电网的兴起，人工智能技术逐渐应用于电力系统中，在线路巡检、在线监测、智能消缺、故障诊断方面都有广泛研究，给新型智能输电安全运行提供了新的机遇。
1．智能巡检技术
传统的输电线路巡检工作中均靠人力完成，耗时耗力，恶劣地势的输电线路巡视也对作业人员的人身安全直接造成威胁。随着现代智能技术的发展，国家电网公司发展规划中明确要求，无人机、直升机、机器人等新兴智能技术将最大程度应用于特殊地形输电线路智能巡检工作中，高效提升输电线路安全运行掌控能力。
1.1 无人机智能巡查技术
无人机智能巡查技术是集图像辨识、地理探查、电力电子、航空侦查等高新技术领域于一体的复杂系统，以GPS卫星定位、地理探查匹配及遥测数据传输作为控制手段，使输电线路巡视工作更加经济、可靠、高效。无人机巡线方式优势主要有：1.可以准确的发现金具、绝缘子、导地线、横担、塔身和线路基础所存在的问题和缺陷，在视觉上无死角地进行精确巡视；2.灵活便携，可对缺陷地点实时拍照取证，证照高清可靠，有利于快速形成缺陷处理决策；3.无视恶劣地区及部分恶劣气候的影响，机动性能好且极具高效；4.操作简单，无人机飞行员培养成本低，人才储备迅速。
1.2 机器人智能巡查技术
巡线机器人集电源、传感器、无线通信、机械原理、自动控制理论等众多技术于一体，按程序设定的路线完成巡检任务。特点如下：1.环境因素影响小，适用于众多复杂地形；2.需配合其他巡检技术方能提高巡检工作的效率；3.身体笨重，行动缓慢。
机器人巡查技术的逐渐提高离不开两个方面，一是机器人高精度的定位功能，二是机器人丰富的越障功能。目前，智能机器人巡检定位主要依靠本身云台装置，以设计时的编码器和传感器来获取定位信息，完善性和智能性略有不足，研究前景较大。机器人越障功能是机器人关键的运动手段，目前巡查工作中，机器人主要被设计为杆塔越障和直线段，某些地形下，机体易滚动打滑。智能巡检机器人未来发展需要拥有对自身所处环境进行智能分析的能力，形成自我调控，才能保证整个巡查工作的顺利高效进行。
2．人工智能输电线路监测技术
输电线路智能监测系统由前端数据获取系统及后端数据处理系统组成。数据获取系统主要由数据采集、数据通信传输两部分组成，数据采集主要由高性能的传感器与视频探头收集数据，可对金具、绝缘子、走廊情况、覆冰情况、输电线舞动情况、塔体和线路安全运行情况等全面采集，对采集的数据进行预处理后，通过数据通信传输程序输送至监控中心。数据处理系统主要由人工智能方式处理数据，最终得出线路巡检结论。
人工智能输电线路监测系统主要由专家系统和神经网络、支持向量机、数据挖掘等算法模型组成，更详细地由知识诊断库、数据库、解释机制、推理机和人机接口五部分组成。
首先，监测系统诊断数据的表达采用数据-结论的形式，以相关理论知识和实际运行经验作为依据，把握数据主要特征，形成数据-结论体系，进而形成的数据-结论数据库将作为神经网络、支持向量机、数据挖掘等算法的数据训练库，训练数据模型，挖掘数据、结论之间深层次的非线性关系，最终建立起数据-结论通道模型，用以作为解释机制与推理机的核心内容。需要说明的是，知识诊断库呈模块化结构，相互独立，协调运行。
当输电线路监测系统运行时，首先启动输电线路远程可视监测模块，获取现场的可视图像，将相关数据收集上传至形成的数据训练模型，根据模型中捕获的不同数据特征，快速分配至知识诊断库中绝缘子污闪模块、覆冰监测模块、舞动监测模块、输电线路安全运行模块等具体模块进一步分析，进而通过全面分析判断后，做出诊断结论，给输电运行人员提供相关决策建议。
3．人工智能线路消缺技术
输电线路运行环境具有复杂多变性，雷电、冰雹、降雪等恶劣天气极易造成运行中断；覆冰严重会造成倒塔、断线事故；鸟害现象会导致各种闪络、短路跳闸事件；线路也可能有异物搭盖，致使线路安全距离不足，造成短路故障的风险极大。针对上述等问题，传统的消缺方法实现难度较大，效率低下，如人工除冰和直流融冰均要求线路处于不带电的状态，耗时较长，停电损失较大；人工除鸟窝、除异物也需要停电或带电处理，缺点显著，危险系数较高。
人工智能技术兴起以来，输电运检智能消缺技术逐渐成为研究热点，无人机除雪融冰技术、共振除冰技术为输电线路的融雪除冰作业提供了新的方法。无人机喷火、激光设备除异物，具有能量高、作业距离远的优势。人工智能驱鸟装置则首先通过高清摄像头采集照片，提取数据主要特征，进而通过智能模型对相关数据进行快速辨识，辨识成功则触发超声机构驱逐鸟类。驱鸟器系统也是通过太阳能充电，具有持续续航能力。然而，问题是现有模型库无法对各种各样的鸟类形成完整的数据库，创建的模型针对个别类鸟物容易出现误检测。然而，不得不提的是，基于人工智能的线路消缺技术最为关键的优势是有利于线路在带电运行的状态下，进行安全作业，操作简单可靠，充分保证线路运行安全。
4．人工智能故障诊断技术
传统的输电线路故障诊断主要通过调度中心能量管理系统EMS和数据采集系统SCADA，采集输电线路各种状态信息，进一步进行故障诊断。然而，发生故障后，大量的冗杂告警信息可能覆盖了极有用的证据类信息，从而降低了诊断的准确性与及时性，增加了故障处理时间。
近年来，为迅速识别故障元件，实现输电线路故障后快速恢复运行，人工智能技术用于输电线路故障诊断的研究已经有了极大的成果，并在多地区试点成功。当下，人工智能故障诊断技术算法模型主要有：专家系统、神经网络、模糊理论、贝叶斯网络、优化方法、数据挖掘等，其中，应用较早的有专家系统、人工神经网络、优化方法。而近几年出现的主要方法有：贝叶斯理论、信息理论、数据挖掘，对这些人工智能方法的研究成为输电线路故障诊断的新热点。
采用基于人工智能的故障诊断优点是快速，通过采集线路故障瞬间状态信息量，通过训练的模型，快速做出诊断。然而，现阶段最大的难点是故障诊断集的建立，现阶段只能通过仿真确定大量的故障集合，然而仿真获取的样本集与现场实际可能存有较大偏差，其次，样本集合无法涵盖所有故障场景，此项技术还有较大的研究空间。
结束语
人工智能在输电线路中的广泛应用是必然的。近年来，人工智能在巡检、监测、消缺及故障诊断方面逐渐开发并应用，大大提高了输电运检工作的效率及准确率，保障了输电线路的安全稳定运行，高效的人工智能消缺技术大大降低了线路事故率。然而，人工智能的广泛应用需要多方面技术的共同发展，还存有广泛的研究空间。
参考文献
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