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人工智能在输电线路安全运行中的应用江帆

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：江帆

[导读] 摘要：为保证电力行业的稳定运行，分析了人工智能技术在电力系统输电线路安全运行中的应用。

        北京博望华科科技有限公司工程咨询分公司北京市 100071
        摘要：为保证电力行业的稳定运行，分析了人工智能技术在电力系统输电线路安全运行中的应用。电力工程师经过多年的研究，引入了传感技术和通信技术，应用专家系统和人工神经网络理论，成功开发了输电线路在线监测系统其主要有多源异构数据信息采集与处理技术，基于聚类分析的多源异构数据挖掘技术，基于大数据分析的输变电设备状态评估技术，基于人工智能的输配电装备运维策略。分析了人工智能监测系统的开发与应用，即输电线路在线监测，数据信号的无线传输以及远程视频监测。
        关键词：人工智能；电力系统；输电线路；安全运行
        引言
        21世纪，智能电网的研究已成为电力系统的战略目标。从最新智能电网的发展趋势来看，人工智能（ArtificailIntelligence，AI）技术在输电线路在线监测和状态维修方面的应用已经十分广泛。AI将为电力工业的发展开辟全新的途径。
        1输电线路智能化运行维护的相关概念
        输电线路智能化运行维护的主要对象是正在运行中的电网输电线路，目的在于判断和查找故障，并在不影响其他元件正常运行的条件下，对故障部位进行维修处理。它是在电网线路越来越复杂化的情况下诞生的，具有选择性大、针对性强等特点。在电力系统中，需要这样一种更先进、更准确的方式来代替人工线路检修，从而更能稳定的保障电力系统正常运行。输电线路智能化运行维护的技术，已经取得了不错的成果，在各个电力公司中都受到了广泛的运用和重视。
        2人工智能技术在电力系统输电线路安全运行中的应用
        2.1多源异构数据信息采集与处理技术
        基于多视图的数据融合方法研究。研究基于支持值变换的多视图特征反向融合方法、建立输配电装备运行数据语义空间、基于联合非负矩阵分解的鲁棒多视图特征语义融合方法，实现输配电装备运行数据源端融合，多源异构数据信息采集芯片原理。
        2.2基于聚类分析的多源异构数据挖掘技术
        针对输变电设备的实时状态、数据采集渠道广、涉及的数据体量较大等特点，研究基于聚类分析的多源异构数据挖掘技术。跨平台多源异构数据清洗技术。针对输电线路设备状态信息呈现来源多、信息异构、数量庞大、属性繁多等特点，研究基于统计、聚类、关联分析、时间序列分析等原理的多源异构数据清洗技术。跨平台多源异构数据归一化技术。研究基于均值绝对偏差标准化的输配电装备带电检测、在线监测、例行试验、巡视检修、电网运行、环境气象等相关数据的规范化和标准化方法。研究包含静态属性、准实时状态属性、实时状态属性的统一的多维状态信息模型建模方法。多源异构数据挖掘。
        2.3输电线路监测系统的开发
        输电线路在线监测系统由两部分组成：第一部分由前端数据采集系统、数据通信传输系统等构成，数据采集主要由高性能的传感器和视频探头来进行，可以对避雷器、绝缘子、覆冰、舞动、传输导线增容和安全运行等进行全方位的监测，前端系统对所收集数据进行处理后，通过无线通信网络传输至监控中心；第二部分由后端分析处理系统构成，后端主要由AI方式处理相应信号，得出监测输电线路的实时诊断结论。为了实现输电线路的在线监测，开发了输电线路智能化监测的总体框架，输电线路的监测系统中，传感器的性能是在线监测的关键。传感器的实质是用来模拟人类的感官功能，对输电线路运行的状态（电流强度、电压等级、线路温度）和环境条件（温度、日照、湿度、风速、风向等）进行全方位的监测。在线监测的设备主要包括测导线温度的红外传感器；测电流的传感器；监测环境气象变化的传感器（包括气温、湿度、光照、风速等）；监测避雷器和绝缘子污闪、覆冰、舞动的传感器、远程视频装置等。近年来，国内外输电线路和铁塔上的探测热点纷纷安装各类传感器，直接采集相关的监测数据，及时传输至监控中心。

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        2.4数据信号的无线传输
        无线通信技术的发展，实现了信号的高速传输和网络的大范围覆盖。在输电线路探测热点部位安装传感器，采集监测数据信号，经无线通信网络GPＲS/CDMA/3G，可以实现远程数据（包括线路运行温度、环境状况、避雷器和绝缘子泄漏电流、覆冰、舞动幅度等实时数据）和监测图像的实时传输。无线通信技术将现场取得的监测数据和视频信号输送到监控中心，可以有效地完成输电线路智能化监测系统中监测数据的同步传输，通过GPＲS技术，集成输电线路运行在线监测数据，与AI的故障诊断技术相结合，建立起一体化的监测信息平台，可以实现对输电线路的智能化监测。
        3人工智能监测系统在输电线路的开发与应用
        3.1卫星网络通信技术
        卫星网络通信技术简单来说就是一种卫星通信与互联网结合的产物。它对电网数据收集系统进行了优化，使输电线路运行状态能够更加及时的进行反馈，进一步实现远距离的数据传递和线路维护。关于卫星网络通信技术的运用，可以说是输电线路运行维护工作中的一项革新技术，它实现了在没有工作人员的状况下，也能对输电线路进行检修和维护，并且改善了在运用无线通信、光纤通信时出现的终端采集信号传输不稳定、不准确的弊端。
        3.2在线检测技术
        在线检测技术就是通过直接安装在生产线上的设备，利用软测量技术实时检测、实时反馈，减少浪费。具体到输电线路的运行维护上来说，可以更好的对输电线路异常状态进行有效判断，甚至预测有可能会发生的故障。一般来说，输电线路的在线监测系统包括四个部分，由监测系统总站、通信网络、线路采集终端和各类传感器构成。它可以对输电线路的塔杆倾斜、绝缘子泄漏电流等多种情况进行实时检测，包括输电线路的外部环境，在线监测系统也会做出一定的反馈。
        3.3数据信号的无线传输
        随着无线通信技术的不断发展，在较大范围内能够实现信号覆盖，将传感器安装到电力系统输电线路探测热点处，对监测数据信号进行采集，并以无限通信网络为载体，实现输电线路运行温度、舞动幅度、避雷器等实时数据的远程传输，无线通信技术则将所获取的可视化图片和数据信息回传到监控中心，完成监控系统的同步传输，与AI故障诊断技术构建一体化信息监控平台，对输电线路安全运行情况进行智能监控。
        3.4远程视频监测
        输电线路远程视频监控系统主要由客户端监控软件、图像编辑器、流媒体服务器等部分组成，其核心技术是数据采集、压缩解码、无线网络数据传输等技术。系统可以对输电线路周围环境进行实时监控，能够随时获取输电线路的运行情况，强化对输电线路的管理。图像编码器将所采集的数据信号通过压缩编码码技术进行处理，借助无线通信技术将处理后数据信号传输到流媒体服务器中，管理员只需要登录监控软件，将视频流进行解码，就可获取高质量的现场图像，并进行浏览、监控，最后通过AI技术对相关信息进行处理。
        结语
        总而言之，通过各项先进技术的运用，可以更行之有效的提高输电线路运行维护的智能化，从而进一步的为输电线路安全运行提供更有力的保障措施。更好的利用科技化手段，可以帮助电力企业在面临输电线路故障这一不可避免的问题时，更加的游刃有余，为提升电力系统的服务质量做出保障。
        参考文献：
        ［1］李黎，华奎，姜昀芃，等.输电线路多源异构数据处理关键技术研究综述.广东电力，2018，31（08）：124－133.
        ［2］付子峰，吴启进，刘继承，等.人工智能除冰技术在输电线路中的应用.湖北电力，2018，42（03）：15－18.
        ［3］赵彬，输电线路智能化运行维护技术探析.机电信息，2013，4（25）.
        ［4］孔汇环.电力人工智能图像识别技术研究及在架空输电线路巡检业务中的应用.合肥：安徽大学，2019.