基于調(diào)控一體化電力大數(shù)據(jù)的電力調(diào)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(diào)控一體化現(xiàn)狀

調(diào)控一體化建設將監(jiān)視業(yè)務從集控中心分離出來，地調(diào)調(diào)度臺將調(diào)度與監(jiān)視業(yè)務相融合，新模式下的業(yè)務包括調(diào)度、監(jiān)視、控制、許可現(xiàn)場工作、編寫中調(diào)操作票等。以某調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)度臺直接對工作票負責人進行許可，調(diào)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(diào)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(diào)度操作采用調(diào)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(diào)度機器人設計

（一）總體構(gòu)架

電力調(diào)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(diào)控專員對調(diào)度業(yè)務有效的開展。在電力大數(shù)據(jù)背景下，電力調(diào)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(diào)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(nèi)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(diào)度機器人的功能實現(xiàn)至關重要。電力調(diào)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(diào)控功能以及輔助決策的實現(xiàn)。其中，調(diào)控一體化平臺主要為各級調(diào)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(diào)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(nèi)容。這類數(shù)據(jù)對于電力調(diào)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(diào)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(diào)控端海量的數(shù)據(jù)信息有機結(jié)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(diào)度員在線安全分析結(jié)果，并根據(jù)結(jié)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(diào)控機器人可在第一時刻提醒調(diào)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(diào)控業(yè)務數(shù)據(jù)庫構(gòu)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(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，才能夠?qū)φ{(diào)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(diào)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(diào)度員的處理壓力、減少人工調(diào)度員的處理錯誤，更好地保障電網(wǎng)調(diào)控安全進行。數(shù)據(jù)庫構(gòu)建技術還與其他相關技術相結(jié)合，如云計算技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等，在深化調(diào)控業(yè)務與其他業(yè)務融合的同時，應當重點關注電力調(diào)度數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，不斷豐富調(diào)度指令庫、調(diào)度指令語音庫等。

2.深度學習技術

為了實現(xiàn)人工智能調(diào)度，需要將這類學習方法應用到電網(wǎng)調(diào)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(diào)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(diào)控機器人與調(diào)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(diào)度等功能；圖像識別用于調(diào)控機器人識別調(diào)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(diào)度電子化下令操作

電網(wǎng)調(diào)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(diào)度，基于調(diào)度大數(shù)據(jù)的操作指令文字傳輸和人臉識別驗證，內(nèi)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(diào)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(diào)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(diào)控間的操作命令流轉(zhuǎn)信息共享利用，提高調(diào)度的準確性。電力調(diào)度機器人下令指標對比如表1所示。

表1 電力調(diào)度機器人下令指標數(shù)據(jù)

2.特高壓交直流一體化調(diào)度異常分析與輔助決策

電力調(diào)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(diào)度機器人可以運用大數(shù)據(jù)技術，結(jié)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(jié)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(diào)度機器人來輔助傳統(tǒng)調(diào)度。經(jīng)過對電力大數(shù)據(jù)與調(diào)控一體化聯(lián)系的分析，以及對調(diào)控一體化下的數(shù)據(jù)體系結(jié)構(gòu)的建立，設計了電力調(diào)度機器人的功能構(gòu)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(diào)度機器人的設計，可以減輕傳統(tǒng)人工調(diào)度的壓力，提高調(diào)控一體化的操作智能化水平，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)與調(diào)控一體化的整合應用。