葉智豪

（江蘇省泰州市宣堡供電所）

0 引言

電網(wǎng)，也稱電力系統(tǒng)，也稱為電力網(wǎng)。電網(wǎng)是將電能從發(fā)電站輸送到用戶的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它由一系列的發(fā)電廠、輸電線路、變電站、配電線路和終端用戶組成，是將電能從發(fā)電廠傳輸?shù)浇K端用戶的系統(tǒng)。它是現(xiàn)代社會不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，為各個領(lǐng)域的生產(chǎn)、生活和科技創(chuàng)新提供了可靠的能源供應(yīng)。改革開放以來，電力工業(yè)實行多種方針，大大調(diào)動了地方辦電的積極性，使得全國電力迅猛發(fā)展。

電網(wǎng)如今也面臨著諸多挑戰(zhàn)，新聞中常常提醒著我們提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要性［1］。隨著技術(shù)的進步，智能化是電網(wǎng)發(fā)展的重要方向。然而，做到電網(wǎng)智能化并不容易。首先，電網(wǎng)數(shù)據(jù)的采集和管理面臨重大挑戰(zhàn)。電力網(wǎng)絡(luò)包括大量的數(shù)據(jù)，例如發(fā)電量、消耗數(shù)據(jù)和發(fā)電廠的狀態(tài)數(shù)據(jù)。有效收集、存儲和分析這些數(shù)據(jù)的方法是一個復(fù)雜的問題。其次，智能決策需要強大的計算能力和先進的算法。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和IT 資源有限的背景下，智能技術(shù)的有效利用也是目前面臨的一個問題。

電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，人工智能作為一項革命性技術(shù)正逐漸應(yīng)用于電網(wǎng)。能源系統(tǒng)作為現(xiàn)代社會的核心基礎(chǔ)設(shè)施，具有更大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境影響。然而，隨著電力需求的增加和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，網(wǎng)絡(luò)管理面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。

1 人工智能技術(shù)在電網(wǎng)中的基本原理

機器學(xué)習(xí)：負荷預(yù)測是網(wǎng)絡(luò)運營的一個基本方面，包括預(yù)測未來的負荷需求。機器學(xué)習(xí)技術(shù)可以利用歷史負荷數(shù)據(jù)、天氣信息等因素構(gòu)建預(yù)測模型，準確預(yù)測未來電力負荷，為電網(wǎng)規(guī)劃提供基礎(chǔ)。機器學(xué)習(xí)技術(shù)可以通過實時監(jiān)測和分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、檢測異常和識別可能的故障原因來加速故障排除并提高網(wǎng)絡(luò)可靠性。

深度學(xué)習(xí)：該技術(shù)在電力系統(tǒng)中的重要應(yīng)用是圖像識別。圖像識別功能，如工廠狀態(tài)監(jiān)測和故障檢測，可以提高電力維護效率。深度學(xué)習(xí)也廣泛應(yīng)用于電氣故障診斷。通過深入了解電氣故障數(shù)據(jù)，可以建立故障診斷模型，準確識別網(wǎng)絡(luò)故障的類型和原因，指導(dǎo)故障處理和故障排除。

強化學(xué)習(xí)：該技術(shù)在電力系統(tǒng)的智能配電中有許多應(yīng)用。通過實施智能配電系統(tǒng)，電網(wǎng)可以根據(jù)當(dāng)前形勢和未來預(yù)測，自動規(guī)劃電力負荷并做出資源優(yōu)化決策，從而確保電網(wǎng)的高效運行。強化學(xué)習(xí)技術(shù)可以通過與環(huán)境的互動學(xué)習(xí)，不斷優(yōu)化配置策略，逐步提高網(wǎng)絡(luò)性能和效率。通過規(guī)劃電力負荷和優(yōu)化資源，可以實現(xiàn)電網(wǎng)的有效運行。先進的學(xué)習(xí)技術(shù)可以通過不斷優(yōu)化配置策略，逐步提高網(wǎng)絡(luò)性能和效率。

2 人工智能在電力運維檢修的作用

運維檢修保障了電網(wǎng)的可靠性運行，電網(wǎng)的可靠性是保障電力供應(yīng)的關(guān)鍵要素，然而，電網(wǎng)面臨著多種可靠性挑戰(zhàn)［2］。首先，電網(wǎng)設(shè)備老化、維護不及時等問題可能導(dǎo)致設(shè)備故障和停電。其次，自然災(zāi)害和惡劣天氣條件可能導(dǎo)致電力設(shè)施受損，進而影響電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。此外，電力需求的不斷增長和新能源接入的不確定性也給電網(wǎng)的可靠性帶來了挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，需要加強設(shè)備維護和更新，提升電力系統(tǒng)的韌性，采用智能化的故障診斷和預(yù)測技術(shù)，以及建立靈活的電力市場機制。

以電力變壓器舉例，為解決傳統(tǒng)的依賴導(dǎo)則與專家經(jīng)驗開展業(yè)務(wù)評價工作的弊端，學(xué)術(shù)界基于多源設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)學(xué)分析方法與機器學(xué)習(xí)算法開展了設(shè)備狀態(tài)評價模型研究工作，期望能夠全面準確地反映電力變壓器的真實狀態(tài)［3］。一是：基于現(xiàn)有的電力設(shè)備的參數(shù)以及相關(guān)運行狀態(tài)，進行客觀化評價以及智能化分析，通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測各個模型器件之間的運行狀態(tài)，來對接下來運行進行優(yōu)化。這一部分主要使用的是數(shù)學(xué)模型，常見的數(shù)學(xué)模型有：層次分析法［4］、熵權(quán)法［5］。通過計算機、人工智能來進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型的運算和預(yù)測，大大節(jié)省了工作時間，解決了原本使用人員來進行數(shù)學(xué)模型運算而帶來的效率低下等問題。二是：通過深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，對計算機人工智能不間斷地訓(xùn)練，來達到對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的預(yù)測。由于電力線長度之長，工作情況環(huán)境復(fù)雜，相比于人工，計算機極大節(jié)省了人員在對電力系統(tǒng)故障識別時間，并且有效地避免了因為工作人員實地檢修而帶來的工作危險性。三是：通過計算機人工智能對線路存在的故障缺陷進行精準地識別，這一部分常常使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行實現(xiàn)。使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練來達到理想狀態(tài)需要大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，而電力設(shè)備的故障目前仍存在數(shù)據(jù)單一問題，為此，首先應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同地域的電力線路的獨有特點以及以往的故障檢修案例、運行數(shù)據(jù)，生成對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。同時為應(yīng)對實際數(shù)據(jù)集少的問題，應(yīng)當(dāng)使用翻轉(zhuǎn)角度、增加噪聲、樣本合成等多種方法進行數(shù)據(jù)增殖，以達到目標(biāo)的數(shù)據(jù)集數(shù)量。有了以上兩點的保證，以及強大的智能數(shù)據(jù)庫中保存的大量桿塔桿號牌信息，就可以做到對線路存在的故障進行快速以及準確地識別以及故障存在位置定位，這極大地節(jié)省了由人員進行故障識別以及位置定位地時間，提高了工作效率。我國的電網(wǎng)體量之大，要求我們對故障的識別以及維修具有較高的水平，上述相對來說可以很好的增加我們這方面的能力。

3 人工智能在電網(wǎng)安全與穩(wěn)定性方面的作用

人工智能還可以使網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)過程自動化［6］。通過與自動化和智能設(shè)備集成，人工智能系統(tǒng)可以自動控制開關(guān)等設(shè)備，并實現(xiàn)遠程控制。減少了人為錯誤的數(shù)量，并提高了恢復(fù)的效率和準確性。通過整合和分析歷史和實時數(shù)據(jù)，人工智能系統(tǒng)可以預(yù)測潛在的錯誤和異常。通過這種預(yù)測方法，網(wǎng)絡(luò)可以提前采取措施，減少干擾對工廠運營的影響。

防范攻擊：人工智能在確保能源系統(tǒng)安全和穩(wěn)定方面的作用與其他公司類似。在這里，我們將解釋人工智能在其他公司的安全性和穩(wěn)定性。數(shù)字化轉(zhuǎn)型吸引了企業(yè)對人工智能技術(shù)的關(guān)注。隨著網(wǎng)絡(luò)空間成為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)空間不斷擴大，雙方之間的信息不對稱日益明顯。隨著攻擊和防御能力的提高，人工智能是網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)發(fā)展的必然趨勢之一。網(wǎng)絡(luò)攻擊通常使用計算機深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和其他技術(shù)進行響應(yīng)。通過不斷學(xué)習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)，潛在的和現(xiàn)有的攻擊可以

故障識別：由美國麻省理工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的一個研究項，能夠?qū)τ杀姸嘧兞拷M成的復(fù)雜互聯(lián)系統(tǒng)建模，這些變量的值隨時間而變化。通過映射這些所謂的多重時間序列的連接，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)會識別數(shù)據(jù)中的異常。電網(wǎng)的故障不僅僅是通過觀察電力線路的故障來進行判定，電力系統(tǒng)運行參數(shù)也是一個很好的參考指標(biāo)，很多個電力系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)點疊加在一起就是整個電網(wǎng)的運行狀態(tài)，常用參數(shù)為：整個電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和角度以及電流。通過檢測異常依賴于識別異常數(shù)據(jù)點來對電網(wǎng)是否存在故障進行判斷，并且有利于進一步對存在故障的精準判別以及故障存在位置定位。

運行恢復(fù)：如果發(fā)生停電，人工智能可以幫助開發(fā)智能恢復(fù)策略。系統(tǒng)根據(jù)故障的類型、位置和操作范圍自動優(yōu)化恢復(fù)路徑和順序。這縮短了恢復(fù)時間，并將停電的影響降至最低。人工智能還可以使網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)過程自動化。通過與自動化和智能設(shè)備集成，人工智能系統(tǒng)可以自動控制開關(guān)等設(shè)備，并實現(xiàn)遠程控制。這減少了人為錯誤的數(shù)量，并提高了恢復(fù)的效率和準確性。

4 人工智能在電網(wǎng)中發(fā)展趨勢以及面臨挑戰(zhàn)

未來，智能規(guī)劃將在網(wǎng)絡(luò)管理中變得更加普遍。在人工智能的幫助下，網(wǎng)絡(luò)可以進行自主決策和實時監(jiān)控，有效地分配電力負荷和優(yōu)化資源。這將提高電力系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)能力，更好地滿足各種電力需求和供應(yīng)；與此同時，電力系統(tǒng)預(yù)測和分析技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，利用更好的數(shù)據(jù)和模型來提高電力供需預(yù)測的準確性。這將有助于電力公司更好地規(guī)劃電力生產(chǎn)和分配，減少能源浪費，滿足日益增長的電力需求。

人工智能必須處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的大量機密數(shù)據(jù)，包括用戶能耗數(shù)據(jù)、發(fā)電數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)和安全漏洞可能會產(chǎn)生嚴重后果。因此，確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全和隱私是一個嚴重的問題；同時，人工智能可以使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的許多任務(wù)自動化，但人機合作仍然是必要的。在緊急情況下，人工智能系統(tǒng)可能需要與人類操作員進行有效的溝通與合作，這需要解決人工智能系統(tǒng)與人類之間的互動問題。目前，人工智能發(fā)展人才短缺，人工智能在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的發(fā)展需要人才。

5 結(jié)束語

現(xiàn)如今人工智能進入發(fā)展快車道，國家加大在這方面的時間以及資金投入，人工智能在各方面尤其是電力系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)揮著越來越大的作用。我們在享用人工智能對我們電力系統(tǒng)帶來的便利的同時，也要看清存在的問題，關(guān)于人工智能技術(shù)發(fā)展的技術(shù)人員缺少是相當(dāng)大的一個問題，應(yīng)當(dāng)在這一方面加大力度投入。在未來，相信有著人工智能技術(shù)，我國的電力系統(tǒng)將會得到更加長遠的發(fā)展。