探讨人工智能技术在电力设备智能运检中的应用

段炼红

国网四川省电力公司技能培训中心 四川 成都 610072

引言

随着计算机技术与信息技术的快速发展，人们对于人工智能的认识不断加深。加之国家层面的扶持，将人工智能写入“十三五”规划纲要，极大地促进了人工智能技术与各行各业、各个领域之间的融合落地，人工智能的应用范围越来越广。我国的电力市场需求体量大、增速快，电网容量和电压等级不断提高。为保障生产生活对供电质量、供电可靠性等多方面的要求，在电力系统运行和管理中，对安全性、稳定性和可靠性的要求更加严格。随着现阶段人工智能技术的飞速发展，智能电网的研究与应用已经进入了电力工业的发展阶段，人工智能技术逐渐成为支撑电力系统智能化的核心技术之一。

1 关于人工智能技术的简述

1.1 人工智能的概念

人工智能技术涵盖了自然科学、社会学、计算机、语言学等多种学科。人工智能包括机械和电脑等方面的知识。人工智能是21世纪科技发展的一大进步，也是电脑技术的重大突破。人工智能技术是计算机技术的一个扩展，它能够为人类提供更好的解决电源问题。人工智能可以帮助解决设备探测问题。比如，我们可以将人工智能的认知技术运用到更多的领域，比如人机交互，建立知识地图，记录故障。近年来，我国供电局采用了智能技术对电网设备进行实时监测，既节约了供电企业的人力，又提高了电网的运行安全性，人工智能技术是以电脑技术为基础，通过对人的大脑进行合理的模拟和扩展，从而解决某些社会问题。人工智能拥有和人类一样的思维、智慧和理念，目前在各个领域都得到了很好的应用。人工智能技术是一种自动化、智能化的机器系统，它的运用可以节省大量的人力、物耗，保证了电力系统在企业的应用中的运行效率得到了进一步的提升，从而达到了应用的要求。保证在电力生产中的安全、可靠性，减少了事故的发生[1]。

1.2 人工智能的优势

人工智能技术是一种可以更好地解决电力供应问题的计算机技术的延伸。近几年，智能技术在电力公司广泛应用于电网设备的实时监控，减少了人员投入成本的同时还提高了电网的安全性。它还有一个独立的运算与编辑系统，只要把这些数据输入到计算机中，它就会自动进行运算，而且可以在任何时候都可以看到。电力设备包括变压器、输电线路等，在电网中占有很大的比重。任何一种设备出现故障，都会严重地影响到电网的整体稳定性。此外，将人工智能技术应用于电力自动化发展中，还可以辅助电力自动化的设计工作。这是因为人工智能就具备设计和优化功能，在相关设计人员的指导下，通过电力自动化流程调整和功能优化，结合以往的操作经验，可以极大简化电力自动化的基本流程。在电力自动化发展中，其完成了由手工设计到计算机设计的优良跨越，并在一定程度上降低设计业务中的时间成本，其设计业务中的相关程序也不断完善。电力自动化技术的未来发展离不开人工智能技术，我国电力事业将会更加重视人工智能技术参与自动化发展过程[2]。

2 电力设备智能运检中的关键技术分析

2.1 计算机神经网络

基于深度学习的思想，卷积神经网络是一种具有代表性的计算机视觉技术。卷积神经网络由输入层、卷积层、池化层和全连接层组成，利用卷积核对图像进行特征提取，从而降低了网络的参数，从而避免了因参数过多而导致的拟合问题。在电力设备维护维修过程中，利用计算机视觉技术进行故障诊断，可以有效地提高故障诊断和诊断的准确度，降低人员的高危操作频率，提高设备运行和检测的工作效率[3]。

2.2 全方位深度智能学习技术

该算法采用机器学习的方法，综合分析来源广泛、类型多样的数据，并将各种类型的数据进行综合，以完成对数据的特征提取和规则的识别。与单模态学习相比，多模态机器学习能够增强多模态的学习效果。在多模式学习中，最典型的做法就是使用一种资源丰富的模型来辅助其他资源不足的模式。由于设备、技术、设备等因素的制约，采集到的数据资源也是千差万别，有些是状态信息丰富，有些是状态信息不足，因此采用多模机器学习技术对设备进行多方面的分析，以提高设备的故障诊断准确率。

2.3 专家系统诊断技术

专家系统实现了从纯理论到实践的智能化，是人工智能研究的重大突破。无论采用何种方式，均能有效地提高保护工作的效能。而这套专家系统，则是综合了各大专业人士对继电保护的经验与知识，然后用电脑软件对其进行分析，从而得出相应的结论。若采用专家系统进行故障诊断，可将故障现场采集的资料输入计算机，通过专家系统对故障进行分析判断，从而找到问题的根源，使维修人员能顺利地排除故障，恢复正常运行。这样一来，员工们就能发现问题，并做出相应的对策。同时，利用以上判据，对继电保护的设计问题进行了较为全面的分析，以便解决在保护设计过程中存在的矛盾与冲突。同时，该系统还可以用于整定原理、判别规则等，实现了智能调整和智能维修[4]。

3 人工智能技术在运维检修中的应用

3.1 智能评估电力设备状态

人工智能技术可以极大地简化整个电网的运行过程，将原有的设备进行改进和更新，使相关的设备与电脑相连，并可由电脑发送操作指令，从而提高了设备的控制率，保证了各设备的最大利用率。并且在实际生产中可以防止数据错误、操作不规范等情况，从而有效地减少了生产风险，并有效地保证了系统内部的智能化。

运用人工智能技术对电网的运行状况进行科学的诊断与评价。例如，可以通过下列方法来评价功率变压器的状态：一种是通过对评估指标权重的客观确定，建立一个数学模型。通过对变压器运行状况的指标与状态的相关性分析，找出对变压器运行状况有决定性影响的各项指标，并在此基础上设定了较高的评估权重，极大地提高了变压器状态评估的精度。第二种是利用机器学习方法，对变压器的状态与状态进行评价。电力设备运行状况评估最典型的是非平衡样本与小样本问题所以，在机器学习算法中，历史案例的样本是非常稀少的，并且在模型的训练中很容易产生错误，这表明为了提高变压器的状态评估精度，需要进一步开发非平衡采样学习法。

3.2 智能诊断电力设备故障

通过应用语言处理系统对信息进行智能分析，提取有用的信息，再通过专门的软件，对大量的电网运行数据进行自动控制。在电力设备的维修和检修中，由于设备的缺陷、故障以及检修记录、报表等数据的存在，使得这些数据具有一定的关联性和规律性，从而能够挖掘出更多的语义信息，从而为设备的运行状况监测和评价奠定基础。例如，通过对电力设备的历史数据进行分析，并将其与电力设备的故障数据、设备运行数据、外部环境数据相结合，采用样本合成、生产对抗网络等方法来实现数据的增值。利用数据的时间序列记录完整性状况，对各种数据进行分类预测，并将其引入到设备的维修经验中，进行机器学习，将故障分类，并对故障发生的位置进行判定，并根据故障发生的概率进行预警。此外，利用计算机视觉技术，可以实现对电网监控图像的智能化分析。基于由无人机、巡视机器人等设备所获取的电力设备巡视监控录像和图像，可以有效地识别电网运行中的各种故障，从而使其更好地适应各种监测环境的变化，从而大大提高巡视工作的效率[5]。

3.3 智能监控配电系统

随着电网的迅速发展，对电网运行维护、维护工作的要求也随之提高，增加了电网设备的数量，使电网的优化调度更加困难。在目前的配电系统中，将人工智能用于实时监测，可以记录和存储电网的运行数据。同时，还可以生成相应的历史数据，方便维修人员了解电力系统的实际操作。然后根据这些数据，制定出一套经济合理的电力分配方案，根据电力的使用规则，合理的分配电力，从而实现了电网和线路之间的错峰利用，降低了在配电系统中的能耗和能耗。采用智能化的电力监测系统，可以实现对电网的电能消耗进行相应的监测，从而降低了电网的无用损失，为节能改造提供了依据。将人工智能引入到电力分配系统的监测中，不仅可以保证数据的准确和效率，还可以实现相自动生成报告和远程抄表。这样，就可以根据表格和数据，提供相应的报表编制功能，进行精确的预算分析。

3.4 智能优化电力设备运维检修策略

在电力设备实际运行过程中，由于长时间的运行、气候、环境或人为因素等原因，不可避免会出现电力设备故障的情况。不仅影响电力设备的使用寿命，还会影响整个电力系统的正常稳定运行。因此，采取有效的电力设备运维检修技术十分必要。合理地运用数学模型，客观地计算评估的权重，合理地分析各种指标与变压器的状态之间的关系，并对各个指标的重要指标、相对重要性、权重等指标进行了综合评判，最后对变压器的状态进行评估。

以训练样本为基础，利用培训样本，在计算机上实现相关的运算，可以建立状态和变压器的状态评估预报模型。就目前的实际应用而言，最常用的机器学习算法有很多类，如贝叶斯概率、神经网络和聚类分析。特别要提醒的是，设备的健康状况评价，是由于典型的正态样品的绝对数量太少而导致的不平衡和小的问题。比如，在实际生产中使用的大型设备过程当中，电力公司运营会注重设备的使用状态，以保证设备的安全，避免出现安全事故，甚至会采取高频设备、提前退役等措施。面对日益复杂的电网环境，为了适应电网运行管理的需要，电网设备检修策略应更加科学、有效。运用人工智能技术，如果利用启发式的智能算法，对设备检修时间、检修频率、检修方式进行科学的建议，对检修方案进行优化，可以最大程度上保证检修的安全性、经济性和时效性[6]。

4 结束语

人工智能技术在电力企业中，不仅可以应用于电力设备的运维检修，在电力企业的日常管理工作中，人工智能技术也发挥着重要的作用。例如，企业管理者可以在通过办公电脑操作人工智能设备来实现日常的管理工作。在操作界面上，人工智能系统相对简单，操作过程快捷，功能也多种多样。科学地应用人工智能技术，可以提高电力企业生产和管理工作效率，让一系列复杂耗时的工作变得更加简单快速[7]。

综上所述，在今后的信息技术发展中，伴随智能化技术的不断完善，将会给电网带来巨大的发展空间。另外社会对电能的需求不断增加，“智能电网”的应用范围将不断扩展，智能机器人、无人机等智能设备将被广泛地应用于电力系统的运行和维护，加快智能电网的建设，有利于提高电力系统的可靠运行，降低故障率，降低非必要的用电事故。所以，对智能技术在电力系统中的应用进行深入的研究具有重要的现实意义。