人工智能在输电线路安全运行中的应用

人工智能在输电线路安全运行中的应用

张程 王婷 盛宝龙

内蒙古乌兰察布市集宁区内蒙古超高压供电公司输电管理一处 内蒙古乌兰察布 012000

摘要：智能电网逐渐成为电力领域主要研究方向和电力系统主要发展目标。通过新时期智能电网发展趋势研究能够发现，人工智能技术逐渐普及应用到输电线路的状态维修和在线监测当中，而人工智能技术也为中国电力企业发展提供全新渠道。

关键词：人工智能；输电线路；安全运行；应用

一、技术路径

针对输配电装备运维难点和电力系统数据特征，通过研究多源信息采集与处理技术，依托不同平台，借助数据融合法全方位获取输电线路运行过程中的各项数据，如设备状态、实时状态、电网运行指标等，从而对多源异构数据进行处理，并进行规范化使用，实现视频、图像、文本等多源电网数据的源端融合。

通过研究基于大数据分析的输变电设备评估模型及状态诊断方法，实现电网装备状态评价的智能化、专业化、信息化和互动化。通过研究基于人工智能和大数据的输配电装备健康预警技术，实现输配电装备的实时感知、在线监测、科学预警、智能诊断。并以上述技术为基础，开发基于大数据的输配电装备智能化远程运维系统，根据输配电装备运维需要，深入挖掘、分析装备运行数据，形成智能运维报告。

二、人工智能在输电线路运行管理中的有效应用

（一）监测专家系统

ES属于人工智能领域最为活跃的研究课题，其拥有灵活性、透明性和启发性等特征。输电线路相关在线监测通过积极设计研发专家系统，主要利用监测采集到的数据信息判断输电线路问题形成原因，具体结构包括人机接口、推理机制、解释机制、数据库、知识库五部分。

输电线路中的在线监测系统通过传感监测方法得到数据信息，创建ES动态和静态数据库。推理机制主要是以正向推理为主，知识库是以ES核心，监测系统具体表达主要是以产生式规则为主，将知识当成一般条件-结论形式，按照现场经验和领域知识来获取知识。监测系统创建模块化机构的知识库，不同模块之间处于互相独立状态，通过协调器对各个模块实施有效的协调控制。在监测系统运行中，需要率先启动输电线路中的远程监测模块，得到现场可视化图像，并开启安全运行模块、舞动监测模块、覆冰监测模块、避雷器模块，联系不同模块分析结果，实施综合分析，全面判断。在线监测系统还可以针对输电线路进行早期故障诊断，为现场维修人员提供有效参考。

（二）输电线路在线监测

在人工智能应用领域中，专家系统是重要的组成部分。对于电力系统而言，开发输电线路在线监测专家系统是极为必要的，其目的在于通过分析监测系统收集的数据，推断出输电线路可能存在的故障点及所发故障的原因，包含知识库、数据库、解释机制、推理机以及人机接口五个部分。监测系统获取数据信号的手段主要有远程可视、线路安全运行、避雷器等。将所收集的数据信息分别构建成静态数据库和动态数据库，当监测系统运行时，远程可视监控模块将率先启动，并将现场情况转化为可视图像，避雷器、安全运行模块相继启动，系统将会根据各个模块的数据分析结果，启动综合分析模块，从而对结果进行全面的判断，其结果可以作为输电线路早期故障的重要诊断依据，具有一定的参考意义。

（三）线路运行监测模块

加强输电线路的管理,保障输电线路的安全运行,是电力行业的工作重心。输电线路需要科学合理的设计,面对我国用电紧张的局面,实施输电线路动态增容尤为需要。通常导线温度限额是70℃,由于导线综合机械强度在70～90℃内几乎不变,在保障输电线路安全的前提下,将输电线路运行温度由规定的70℃提升到80℃或90℃,可大大提高线路输电能力。同时,为了保证输电的安全,要加强输电线路的日常巡视、检查、维修等工作,在线路维护过程中,进行线路检测可以及时发现线路中存在的安全隐患,检测效果直接影响到线路维护工作的有效性。

输电线路在线监测系统的开发,可以对输电线路状态维修起到决定性的作用。在线路上和铁塔上安装各类传感装置,便于对输电线路的运行状态(导线温度、额定电压、电流强度)和环境条件(气温、风速、日照等)进行全方位的监测。输电线路在线监测采集的实时信号由监测传感器获取,数据信号经GPRS/CDMA/3G网络发送至监控中心,由AI对输电线路的性能、状态及存在的早期潜伏性故障作出诊断。

（四）绝缘子监测

绝缘子属于一种绝缘控件，能够支持导线绝缘体。而在绝缘子受到工业污秽以及自然环境污秽影响下，便会在瓷表层形成一种污秽层，受到污染后的绝缘子在电压影响下，受到外部特定条件影响，便会出现沿面污秽闪络问题。污染问题还会直接威胁输电线路的安全运行。由此能够看出绝缘子质量对于线路安全运行具有重要作用，需要使绝缘子保持足够的机械强度以及良好的绝缘性能。

泄漏电流值能够准确反映出绝缘子表层污秽程度，而泄漏电流更加适合在线测量。在绝缘子泄漏电流监测装置诞生后，通过于绝缘子表层设置电流传感装置，能够针对泄漏电流大小进行实时监测。借助无线通信网络把监测数据顺利传输至监控中心，通过AI结合泄漏电流数据，对绝缘子表层污秽程度实施合理诊断，形成警告预示。

（五）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。

（六）输电线路人工神经网络

人工神经网络属于人工智能技术中的重要分支，属于模拟人类神经系统的重要数学模型，拥有较强的推理能力和学习能力，可以准确发现大数据内的各种非线性关系。而以人工神经网络为基础的故障诊断和以ES原理为基础的故障诊断主要差异是无需知识库建立、知识表达和知识获取工作，人工神经网络属于信息处理系统，拥有联想记忆、自适应、并行分布处理等优势。其融入了反向传播网络结构，拥有模式分类功能，能够针对故障诊断中部分模糊问题实施有效处理。人工神经网络技术仅仅借助领域专家提供的海量现场信息，借助大数据技术以及学习算法实施样本训练，从而构建人工神经网络下的故障诊断样本集，是智能型工具。

三、结论

人工智能的实现需要大量硬件的支撑,而软件工程更是人工智能的核心技术。近年来,人工智能在输电线路状态检测和故障诊断中的开发和应用,极大地提高了输电线路在线监测的智能化水平,保障了输电线路的安全、可靠,降低了事故的发生率。随着人工智能输电线路在线监测系统应用的逐步推广,人工智能正越来越显示出强大的生命力。

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[J]．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[J]．湖北电力，2018,42(03):15-18.

[3]冯钦华，胡金磊.浅谈输电线路监测方法[J]．通信电源术，2017,34(06):263-265,269.

[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[D]．合肥:安徽大学，2019.