人工智能在電網建設中的應用

涂曉翔

（國電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引 言

隨著社會的不斷進步發(fā)展，人們的用電需求量明顯增加，因此對電網建設提出了更高的要求。我國國家電網公司明確提出要加強電網建設，構建科學合理的智能電網體系，以滿足廣大用戶日益增長的需求，并為電網安全、平穩(wěn)運行提供良好保障。將人工智能技術合理應用于電網建設中，對于智能電網體系的構建有著積極的促進作用。目前，我國智能電網建設工作仍處于初級階段，建設過程中要將安全可靠、經濟環(huán)保、高效合理作為建設目標，以保障電網的可持續(xù)發(fā)展。

1 人工智能概述

人工智能（Artificial Intelligence），通常簡稱為AI[1]。人工智能作為一門全新的科學技術，對模擬和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統(tǒng)進行研究和開發(fā)。人工智能是在計算機科學的基礎上產生的，通過對智能本質的探索，生產出與人類智能相近并可以做出相關反應的智能機器。此領域的研究主要包括機器人、專家系統(tǒng)及語言處理等[2]。人工智能出現(xiàn)后，其相關理論和技術在不斷發(fā)展，其應用范圍也在不斷增加，如無人駕駛、智能終端設備以及醫(yī)學研究等。同時，人工智能的產生和發(fā)展還可以為電網建設發(fā)展提供良好的技術支持，推動電網朝著信息化、智能化方向更好地發(fā)展。

人工智能的發(fā)展過程中，出現(xiàn)了3種比較具有代表性的研究派系，即功能模擬法、行為模擬法以及結構模擬法。人工智能主要追尋的方向就是利用機器代替人類智能進行相關工作。經過深入研究發(fā)現(xiàn)，人工智能的理論和技術等都較為復雜，如何將人工智能合理應用于電網建設成為了當前階段相關工作者重點關注的問題。

2 人工智能在電網建設中的應用分析

2.1 應用思路分析

對于電網建設，在早期人工智能應用的過程中，主要應用于電網負荷預測、故障診斷以及相關智能控制等[3]。隨著時代的進步發(fā)展，用戶對電網提出的要求也在不斷提高。因此，應該從智能電網的內涵出發(fā)，在明確智能電網發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，了解電網發(fā)展的需求，根據(jù)人工智能技術的相關特征，對應用場景進行科學合理地設計和規(guī)劃。雖然將人工智能合理應用于電網建設能在一定程度上促進電網朝著智能化、信息化方向更好地發(fā)展，但并不是任何智能電網建設都需要應用人工智能，需要對相關的應用場景進行細致地研究和分析。

2.2 應用場景分析

對電網進行智能化建設時，首先要明確其核心需求，就是利用機器智能代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作[4]。電網運行中的各個環(huán)節(jié)也存在此方面的需求，因此歸納和總結了人工智能在各主要環(huán)節(jié)的應用場景。

（1）發(fā)電環(huán)節(jié)的人工智能應用場景有風光預測、設備故障診斷及水電站群發(fā)電優(yōu)化調度等。

（2）輸電環(huán)節(jié)的人工智能應用場景有故障診斷、自動巡邏、視頻監(jiān)控及繼電保護等。

（3）變電環(huán)節(jié)的人工智能應用場景有智能告警、變壓器故障診斷、站內自動巡檢、視頻監(jiān)控及智能控制等。

（4）配電環(huán)節(jié)的人工智能應用場景有設備故障診斷和隔離、規(guī)劃和運維、視頻監(jiān)控、故障恢復控制以及網絡重構等。

（5）用電環(huán)節(jié)的人工智能應用場景有智能終端、負荷預測、自動需求響應、基于數(shù)據(jù)挖掘的電力營銷、分時定價優(yōu)化以及個性化服務等。

（6）調度環(huán)節(jié)的人工智能應用場景有數(shù)值天氣預報、最優(yōu)潮流技術、安全評估、智能告警、電力市場形勢分析、智能駕駛艙以及態(tài)勢感知等。

2.3 人工智能對電網建設提供技術支持

人工智能技術在當前社會各個領域中的應用范圍不斷拓展，如醫(yī)學、圖像識別及制造業(yè)等[5]。與人們生活密切相關的電力系統(tǒng)也存在人工智能技術，對當前階段電力系統(tǒng)人工智能進行劃分，可分為人工神經網絡、遺傳算法、專家系統(tǒng)及模糊集理論。本文將對電網建設中常見的人工神經網絡以及遺傳算法進行應用分析。

（1）人工神經網絡。人類身體各個部位都存在著相應的神經，各部分神經都根據(jù)實際情況向大腦傳遞信息。智能電網中也有一個類似于人類神經系統(tǒng)的人工神經網絡，并具備較強的信息處理能力和高效的學習方式，能針對實際情況對具體問題進行深入分析。相關工作者利用人工智能將相關問題及其解決措施上傳至神經網絡，以保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。通過BP神經網絡進行短期負荷預測工作時，在保證訓練樣本滿足條件的基礎上，合理劃分預測模型，以構建出季節(jié)環(huán)境存在差異下的日、周、月預測模型；對如何選擇輸入變量及溫度進行分析，利用神經網絡和對應的元件關聯(lián)對電力系統(tǒng)故障進行高效合理地診斷，從而獲取到各種復雜故障對應的診斷措施[6]。此類方法通過ANN模型將整個電力系統(tǒng)各個元件劃分為線母、變壓器及線路，并對3類元件的報警信息進行快速、獨立地處理，以快速、準確地定位故障發(fā)生部位。相同跳閘范圍內各個元件都產生了ANN模型診斷輸出，就可以根據(jù)特征對其故障指標函數(shù)進行合理定義。通過對各元件故障指標函數(shù)的判斷和分析，對此區(qū)域內的各類故障進行有效識別。

（2）遺傳算法。遺傳算法主要指的是基于自然選擇和相關的遺傳機制，通過計算機技術對生物進化機制進行模擬，從而找尋到最優(yōu)搜索算法。數(shù)據(jù)庫擁有龐大的規(guī)模，而運用遺傳算法在數(shù)據(jù)庫中可以快速、準確地找出相關問題的解決方案。從電網優(yōu)化角度來看，電網建設過程中合理應用遺傳算法可以為故障診斷的相關問題提出切實可行的解決方案，尤其是在故障修復以及斷路器保護等方面。電網建設中應用遺傳算法也面臨一定的挑戰(zhàn)，即如何高效合理地構建起故障診斷數(shù)字模型。因此，電網建設發(fā)展過程中要不斷完善此方面的數(shù)字模型構建工作，讓遺傳算法得到更好地利用，從而促進電力系統(tǒng)的進步發(fā)展。

3 人工智能應用于電網建設的展望和建議

人工智能經過不斷的發(fā)展，在當前階段已應用于各個領域。電網建設中還有很多潛在的人工智能應用場景。將人工智能技術進行合理應用，可以有效彌補傳統(tǒng)技術的不足，推動電網朝著信息化、智能化方向發(fā)展。同時，在電網建設過程中應用人工智能，可以為智能電網建設提供備選方案，促進電網的可持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)人工智能應用需求的分析，對人工智能應用于電網建設提出以下4點建議。（1）加強智能電網基礎設施建設，構建和完善智能電網大數(shù)據(jù)研發(fā)平臺和云計算中心，為智能電網在新時代下的建設發(fā)展奠定堅實的基礎。（2）加強技術研究工作，對當前最前沿的人工智能技術進行深入探索和研究，根據(jù)新時期智能電網建設的實際需求進行針對性地改造和應用，為智能電網建設提供良好的技術支持。（3）將信息化、智能化作為電網建設的主要方向，在完善相關產業(yè)生態(tài)鏈的同時，電力企業(yè)可以設立人工智能專項基金，為人工智能更好地應用于電網建設提供充足的資金保障。（4）基于電網企業(yè)研究機構，增強對人工智能人才的重視程度，不斷培養(yǎng)和吸收“AI+電力”的高素質、創(chuàng)新型的人才，以強化研發(fā)隊伍建設，為智能電網建設提供良好的人才保障和技術支持。

4 結 論

本文概述了人工智能，并對人工智能在電網建設中的應用進行了分析，最后對智能化電網建設進行了展望和建議，以促進智能化電網的發(fā)展。