基于調控一體化電力大數(shù)據(jù)的電力調度機器人設計

李靜

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司固原供電公司，寧夏 固原 756000）

一、現(xiàn)狀分析

（一）調控一體化現(xiàn)狀

調控一體化建設將監(jiān)視業(yè)務從集控中心分離出來，地調調度臺將調度與監(jiān)視業(yè)務相融合，新模式下的業(yè)務包括調度、監(jiān)視、控制、許可現(xiàn)場工作、編寫中調操作票等。以某調度臺2020 年為例，全年執(zhí)行的檢修工作達5492項，執(zhí)行操作指令票6684 張，編寫中調操作票845 張，監(jiān)視信號近360 萬條，許可線路工作票732 張，業(yè)務繁多復雜，存在安全風險。

（二）存在問題

調度工作中存在以下一些問題：1.工作隱患大：當前線路工作票由調度臺直接對工作票負責人進行許可，調度值班員非設備運維人員，對作業(yè)現(xiàn)場情況不熟悉，難以把控現(xiàn)場安全措施情況，存在安全隱患。2.業(yè)務相交叉：調度臺不僅要指揮停送電操作，還要編寫操作票，指揮與策劃業(yè)務相交叉，各項業(yè)務容易被中斷，存在工作疏忽錯漏隱患。3.監(jiān)視信號多：告警信號雖可實現(xiàn)集中監(jiān)視，但信號監(jiān)視設置規(guī)范性差，重復處理信號多，日均處理異常信號約9994 條，信號的智能統(tǒng)計與分析功能欠缺，依賴于人工。4.操作風險高：調度操作采用調度員人工校核操作，手動人工下令至廠站端執(zhí)行操作，缺乏防誤閉鎖功能。

二、電力調度機器人設計

（一）總體構架

電力調控機器人主要是對電網(wǎng)的運行狀況進行實時的分析，有助于電力調控專員對調度業(yè)務有效的開展。在電力大數(shù)據(jù)背景下，電力調度機器人主要依靠數(shù)據(jù)學習等方式，實現(xiàn)人工智能技術在電力領域的應用。電力調控機器人主要依靠數(shù)據(jù)的獲取與分析進行數(shù)據(jù)學習，其內容包括大數(shù)據(jù)利用、深度學習、語音識別和模式識別等。發(fā)電、變電、輸電和配電等多個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)都是數(shù)據(jù)源的主要部分。這些數(shù)據(jù)在時間、空間雙維度中都有極強的關聯(lián)性，數(shù)據(jù)之間的互動性也會比其他類型數(shù)據(jù)強，因而對于電力調度機器人的功能實現(xiàn)至關重要。電力調控機器人的核心功能模塊分為實時數(shù)據(jù)管理、實時預警分析、智能運行評估、異常分析與輔助決策，以及終端展示與執(zhí)行。具有穩(wěn)態(tài)巡航、異常預警、風險防控、故障處置和信息檢索等眾多功能。在對大數(shù)據(jù)分析的基礎上，促進調控功能以及輔助決策的實現(xiàn)。其中，調控一體化平臺主要為各級調度自動化系統(tǒng)以及相關的輔助系統(tǒng)，所有的功能模塊實現(xiàn)都基于該平臺。

（二）功能模塊

1.實時數(shù)據(jù)管理模塊

實時數(shù)據(jù)管理模塊應用大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析等人工智能技術，基于相關規(guī)程規(guī)范進行知識學習以及歷史數(shù)據(jù)的知識挖掘等，形成實時數(shù)據(jù)庫，向其他相關應用模塊提供數(shù)據(jù)支撐的管理服務，支撐電網(wǎng)調度信息檢索、異常預警等場景應用。實時數(shù)據(jù)管理分為氣象數(shù)據(jù)、設備運行數(shù)據(jù)、缺陷數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)，以及相關數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘等內容。這類數(shù)據(jù)對于電力調控屬于基礎數(shù)據(jù)，電網(wǎng)的實時運行狀況均可在此類數(shù)據(jù)中有所體現(xiàn)。因此，實時數(shù)據(jù)管理模塊對于電力調度機器人全部功能的實現(xiàn)十分關鍵。

2.實時預警分析

模塊實時預警功能是建立在調控端海量的數(shù)據(jù)信息有機結合、大數(shù)據(jù)成熟的基礎上，在事故發(fā)生之前，將采集到的各類設備運行數(shù)據(jù)進行動態(tài)模擬，引用調度員在線安全分析結果，并根據(jù)結果進行預警的功能。該功能可對異常越限等非正常運行信息進行全時態(tài)線性發(fā)展預演，對可能引起電網(wǎng)不滿足安全穩(wěn)定校核的，調控機器人可在第一時刻提醒調控人員采取相應的措施或啟動應急預案等相關措施進行控制，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

三、關鍵技術及應用場景分析

（一）關鍵技術

1.調控業(yè)務數(shù)據(jù)庫構建技術

通過對來自電網(wǎng)的廠站、受電端以及線路的數(shù)據(jù)進行分類整理，正確處理結構化和非結構化的數(shù)據(jù)，才能夠對調控業(yè)務做出正確判斷，準確把握電網(wǎng)運行態(tài)勢，分析處理電網(wǎng)的運行狀態(tài)以及緊急事故，將調控業(yè)務的處理實現(xiàn)自動化、智能化。依靠大數(shù)據(jù)技術，還能夠減輕人工調度員的處理壓力、減少人工調度員的處理錯誤，更好地保障電網(wǎng)調控安全進行。數(shù)據(jù)庫構建技術還與其他相關技術相結合，如云計算技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等，在深化調控業(yè)務與其他業(yè)務融合的同時，應當重點關注電力調度數(shù)據(jù)庫的構建，不斷豐富調度指令庫、調度指令語音庫等。

2.深度學習技術

為了實現(xiàn)人工智能調度，需要將這類學習方法應用到電網(wǎng)調度系統(tǒng)。以深度神經(jīng)網(wǎng)絡為例，其主要特點為能夠模仿人類決策，但響應速度更快、操作更準確。通過原始規(guī)則對深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型的學習，可以提升系統(tǒng)獲得大數(shù)據(jù)處理的能力，從而不受調度員分析能力的限制。

3.模式識別技術

模式識別包括語音識別和圖像識別。語音識別用于調控機器人與調控人員之間的交互，實現(xiàn)日志自動記錄、語音輸入、語音自動調度等功能；圖像識別用于調控機器人識別調控對象，如高壓輸電線路隔離開關、換流器等工況位置判斷等。模式識別重點是提升模式識別的泛化有效性，確保能準確識別自然語音和設備狀態(tài)，最終可以為實現(xiàn)3D立體化展示與操控提供重要的技術支持。

（二）應用場景實驗分析

1.調度電子化下令操作

電網(wǎng)調度機器人可以實現(xiàn)電子化下令操作。相比較傳統(tǒng)人工調度，基于調度大數(shù)據(jù)的操作指令文字傳輸和人臉識別驗證，內容清晰明確，可有效杜絕諧音誤會等危險點，縮短發(fā)令和受令時間，提升工作效率。調度機器人電子化下令的流程如圖1 所示。

圖1 電子化下令流程

由圖1 可以看出，在保證安全性的前提下，調控機器人可以幫助實現(xiàn)電子下令、電子回令和接收確認的過程。同時可以實現(xiàn)調控間的操作命令流轉信息共享利用，提高調度的準確性。電力調度機器人下令指標對比如表1所示。

表1 電力調度機器人下令指標數(shù)據(jù)

2.特高壓交直流一體化調度異常分析與輔助決策

電力調度機器人通過對這類數(shù)據(jù)進行分析，得到異常情況并進行輔助決策。電力調度機器人可以運用大數(shù)據(jù)技術，結合現(xiàn)有的電網(wǎng)運行典型異常分析和處置專家?guī)?，再通過相關安全解析校核，實現(xiàn)電網(wǎng)典型異常告警根源定位、告警影響范圍預警，并給出處置建議。

結束語

綜上所述，本文提出了一種基于電力大數(shù)據(jù)的電力調度機器人來輔助傳統(tǒng)調度。經(jīng)過對電力大數(shù)據(jù)與調控一體化聯(lián)系的分析，以及對調控一體化下的數(shù)據(jù)體系結構的建立，設計了電力調度機器人的功能構架，說明本文所提系統(tǒng)的應用場景較為豐富、功能較為全面。通過對電力調度機器人的設計，可以減輕傳統(tǒng)人工調度的壓力，提高調控一體化的操作智能化水平，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)與調控一體化的整合應用。