AI技术在电力调度自动化中的应用

袁丁 郝威 张可可 付饶

（国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 江苏省徐州市 221000）

1 引言

电力资源是在人们日常生产生活中不可或缺的组成，电力行业发展的过程中，电力调度也受到人们越来越多的重视，也遇到诸多复杂的问题，随着人工智能技术的发展，各个行业对于人工智能技术的应用愈加普遍，在电力调度自动化系统中应用将人工智能技术已经成为行业发展的必然的趋势。现阶段加强对于AI技术在电力调度自动化中的应用探究是十分必要的。

2 人工智能技术概述

2.1 人工智能技术概述

人工智能技术是借助计算机技术来延伸模拟人脑活动的一种技术，也是21世纪最重要的技术产物之一，人工智能技术的本质属于信息技术的衍生，人工智能技术的应用能够有效降低资源成本，提高工作效率，在尖端技术领域已经得到诸多应用，能够帮助人类解决当前单独依靠人力无法有效解决的复杂问题。人工智能技术已经逐渐发展到具备与人类同等思维理念，甚至更高智商水平的阶段。结合智能化和自动化的特点，人工智能技术能够模拟人脑活动控制某些系统的运行，控制某些终端实现相应的指令动作，操作水平更高，更智能。人工神经网络是人工智能技术中最核心的技术之一，能够模仿人类神经系统工作，在电力系统运行中应用该技术能够及时准确的判断系统运行状况，快速分析系统故障原因，并及时响应处理，保障系统的安全。比如在电力行业中应用人工智能技术能够实现智能化的控制操作，降低系统运行故障概率，提升系统运行的稳定性，提供更加安全可靠的电力供应。

2.2 人工智能技术在电力调度中应用的优势

随着新时代的发展，各行业对于电力供应的要求不断增加，电力调度需要处理大量复杂数据，人工智能技术能够提供可靠的技术支持。人工智能技术的优势的传统技术无法比拟的，首先人工智能技术依靠更少的人为操作，更多的是利用智能系统的分析完成自我控制，能够有效降低外界因素的干扰，从而实现更加稳定的控制。比如在电力系统运行控制中，需要综合分析不同类型的信息数据，不同类型的参数都会影响到具体的操作，而且不利于系统的自动化运行。利用人工智能技术能够依靠智能系统对相关数据进行综合分析，降低外界因素的干扰，保持电力系统的高效平稳运行，也有利于推动电力行业的高速发展。其次是人工智能系统能够比较便利的完成对于系统运行参数的控制，不需要过多的人工参与，大部分工作依靠系统自身完成，降低人工成本。在电力系统运行中使用人工智能系统能够有效节省运行成本和电力运行资源，符合当前我国可持续发展的发展理念。

3 电力调度自动化系统的需求

电力调度自动化系统是电网运行的核心系统之一，系统设计会涉及计算机技术、电子技术以及通信技术，需要满足对于电网系统中离线数据及实时在线数据的集成综合，从而为调度机构的工作人员提供基本的运行信息、决策工具等，借助调度自动化系统实现对于电网运行的支撑保障。因此在设计电力调度自动化系统时需要综合考虑系统的功能性和非功能性两方面的需求。

3.1 电力调度自动化系统功能性需求

电力调度自动化系统在运行过程中需要与其他系统产生大量的信息交互作业，系统需要频繁处理大量的数据，因此需要满足三方面的功能性需求。

3.1.1 数据采集功能需求

电力调度作业中，数据采集处理是最基础的流程之一，电力调度自动化系统需要对电网中各个变电站以及办公区域内产生的大量数据进行收集处理。在作业过程中，数据采集的来源是前置系统和其他转发系统，调度系统获取数据信息后对数据进行基础的预处理并录取数据库，实现快速可靠的数据信息传递。而且为了保证信息传递的有效性，还会使用错误校验码检验相关数据测量值的有效性，过滤无效数据信息。

3.1.2 人机互动功能需求

电力调度自动化系统中，个别功能操作仍然需要人工参与，比如数据建模、数据绘图以及工具的升级对接等，这样才能将图形参数自动对应，实现自动化。通过对接不同设备的节后有效转化图形参数，真实直观了解系统运行状态。通过设计人机互动界面，能够突破传统模式下电力调度作业关于容量的限制，从而实现智能化自动化的电力调度，而且能够根据电网运行状况切换系统状态，维持系统的平稳运行。

3.1.3 Web子系统模块功能需求

电力调度自动化系统的运行中，Web服务器的使用能够承接调度系统中产生的大量数据，两者利用网络连接，彼此之间采用安全隔离处理。Web服务器能够将调度系统中传输来的数据以统计数据、厂站图和曲线图等不同的形式展现出来，便于及时快速的调取了解电力系统各个站点的信息，了解电力调度系统的运行状况。

3.2 电力调度自动化系统非功能性需求

除了基本的功能需求外，电力调度自动化系统还要满足一些非功能性需求，这些需求主要是指电力调度自动化系统的运行性能和基本特点，比如可靠性、维护简便性、易用性、可扩展性等。

3.2.1 性能要求

电力调度自动化系统需要快速响应、可靠运行才能保障系统的安全，因此需要满足一定的响应时间要求。一般情况下，查询响应时间、数据处理响应时间和数据解析查询时间要分别控制在5s、1s和10s以内。面对大批量的业务处理状态，关于数据类型的业务处理要保持在1min以内。除了功能响应外，还要确保系统的稳定运行及出现故障的快速回复，一般要求电力调度自动化系统在一年内的总计故障时间不能操作1d，每次故障要在1h修复，恢复正常运行。同时为了更好的保障系统的可靠运行，避免出现系统瘫痪的情况，还需要针对性的设计应急处理预案，保障在故障状态下也能维持系统的运营。

3.2.2 可靠性需求

可靠性是电力调度自动化系统最根本的需求之一，一般在设计电力调度系统时需要设置容错机制，这样能够将系统运行出现的错误在内部处理，避免影响核心流程的正常运行，尤其要避免由于个别故障点的出现导致的系统崩溃问题。由于电力调度自动化系统需要处理大量的数据业务，在运行中会产生较大的数据量，因此需要根据内容分类不同将系统运行数据分开备份并独立储存，有效避免系统运行数据的丢失。

3.2.3 易维护、可扩展、易操作等需求

电力调度自动化系统在运行使用中会面临未来的升级扩展、环境影响的损坏以及用户的实际使用，因此需要对其系统设计进行扩展延伸、对系统的运行进行维护，并方便用户的使用。其中可扩展性是指未来能够根据业务量变化及功能升级的需求对系统进行扩展调整，实现更先进的运行功能，因此可以采用模块化设计的方式对系统进行开发，随时对其进行扩展。易用性是指要充分考虑用户的实际使用情况，能够快速轻松的上手并掌握基本的操作方法，而且要设置操作提示指导用户操作。易维护则是指方便快捷的对系统进行后期的维护保养，及时修复系统出现的故障。

4 电力调度自动化系统设计

4.1 电力调度自动化系统设计原则

电力调度自动化系统的设计需要满足前文论述的多方面的性能需求，在设计前要明确系统设计的具体要求，而且要确保系统设计满足当前电力系统相关的技术标准。在实际设计中要遵循安全性、稳定性、可维护想以及可扩展性等四项基本原则。

4.2 电力调度自动化系统设计

当前行业内使用电力调度自动化系统结构主要包括三部分，分别是数据采集与监视控制系统（SCADA系统）、配电网地理信息系统（GIS系统）以及配电网自动化系统应用软件（DAS）。

4.2.1 数据采集与监视控制系统设计

数据采集与监视控制系统简称SCADA系统，该系统的重要作用是采集处理数据并对系统运行进行监视控制。在电力调度自动化系统运行中需要集中处理包括电力参数、脉冲量、模拟量、状态量、电力模型在内的多种不同类型的数据，这些数据来源于变电站或办公自动化系统，为了实现相应的功能，需要分开设计以下结构相互配合。

（1）数据采集模块设计，能够满足基本的数据采集、传输及处理需求。采集模块需要保持与其他中心的数据传输交换，因此要具备通信功能。系统运行中需要处理多元化数据，同时要实现数据的实时传输以及在线发送。在设计中采用前置采集设计及集群化管理设计，能够对接不同的终端，便于后期对系统进行维护及扩展升级。

（2）人机交互界面设计，人机交互界面能够实时更新界面画面，显示电力调度自动化系统的运行状态，而且要提供权限操作功能，便于用户对系统进行访问，为人为介入提供入口。在界面设计中要具备基本的操作功能，能够根据数据进行绘图建模，而且要便于对系统进行升级。在实际工作中，用户可以通过人机互动界面调取某些节点的系统运转状态，获取相关数据。维护人员能够建立与厂家的联系，根据系统运行的需求升级引入新设备，提升系统的性能，又不会影响系统的正常使用。另外需要设计报警功能，在系统内部设计事件等级的划分，在后期使用中能够对事件状况进行回顾了解，并确认事件的消失与否，而且要实现对于每个节点事件的确认。

（3）Web子系统设计，这一部分的作用的实现整个系统之间的连接，将运行产生的数据传输到服务器中，可以在Web系统中调取数据，进而实现权限管理、画面浏览、曲线浏览、在线显示以及数据查询等功能。4.2.2 配电网GIS系统

配电网GIS系统与空间数据引擎和图形操作界面配合，形成电力调度系统中的配电系统。在运行使用中，该系统的设计需要从数据采集与监视控制系统中获取数据，并通过与设备的组合构建应用平台。而且可以与卫星图结合对图形进行修改，实现电网拓扑，进而完成空间分析。

GIS系统的设计需要考虑多方使用的要求，便于后期维护设备，要求系统能够借助接线图、单线图等管理电力设备。同时借助Web网络实现网络化的业务管理，根据实际需求自定义功能设计，比如查询功能、统计功能和工作流等。

4.2.3 配电网应用软件的设计

配电网应用设计要实现对于电网生产运行状况的实际监控，一定程度上能够更好的维持电网的安全稳定运行。根据电力调度网络运行的实际要求，可以设计多个模块共同组成应用软件，而且需要将应用软件设置为实时态和研究态两种不同的方式。前者用于分析电网实时数据，了解电网的安全运行状态，也为后者的分析研究提供数据基础。后者主要用于数据的分析，分析电网的运行状况，从而优化调度方案，逐渐形成最佳的方案，为电网运行奠定基础。

5 人工智能技术在电力调度自动化系统的具体应用分析

5.1 专家系统的应用

所谓专家系统是指，在当前的全部事实基础上,建立完善的丰富的知识数据库，进而构建基础整体控制体系。利用专家系统能够实现知识经验与信息技术的有效结合,有利于丰富信息数据库。在此基础上，使用网络对专家的分析判断过程进行模拟，合理推断人工智能技术应用中以及电力调度可能出现的问题。在电网调度系统运行使用中会受到多种不同因素的影响，产生的问题相对复杂，电力调度将面临更加复杂的挑战，需要依靠丰富的经验排除电力调度故障，传统模式和普通软件无法满足这一要求，应用专家系统能够更好的满足调度系统的需求。

5.2 可视化技术的应用

电力调度系统需要处理的信息数据不断增加,同时故障处理难度也不断增加。在实际工作中调度人员需要对大量的数据信息进行判断处理，这一过程中会造成大量的时间精力的消耗，不利于及时排除故障。应用可视化技术能够显著提升工作效率，及时准确的判断电力调度系统出现的故障。而且利用可视化技术能够实现信息数据的图片化展示，繁杂的数据会呈现为直观的图像，帮助调度操作人员可快速判断电力故障的原因并进行针对性的处理，从而保证电力调度系统的平稳运行。

5.3 人工神经网络的应用

人工智能系统中人工神经网络是最重要的技术之一，该技术主要是对人体神经系统的工作模式进行模式，实现智能化的信息处理和传输。在电力调度系统中应用人工神经网络技术有利于提高工作过程中的信息传输和处理效率，从而实现信息数据的并行处理、在线学习以及联想记忆，在实际使用中可以能够快速诊断故障，保障调度系统的高速平稳运行。

6 结语

通过前文的分析可知，人工智能技术在电力调度系统中应用有助于提升系统运行的可靠性。未来人工智能技术在电力调度系统中应用将更加普遍，发挥更加重要的作用。