涂曉翔

（國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引 言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步發(fā)展，人們的用電需求量明顯增加，因此對(duì)電網(wǎng)建設(shè)提出了更高的要求。我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司明確提出要加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，構(gòu)建科學(xué)合理的智能電網(wǎng)體系，以滿足廣大用戶日益增長(zhǎng)的需求，并為電網(wǎng)安全、平穩(wěn)運(yùn)行提供良好保障。將人工智能技術(shù)合理應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)中，對(duì)于智能電網(wǎng)體系的構(gòu)建有著積極的促進(jìn)作用。目前，我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)工作仍處于初級(jí)階段，建設(shè)過(guò)程中要將安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、高效合理作為建設(shè)目標(biāo)，以保障電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

1 人工智能概述

人工智能（Artificial Intelligence），通常簡(jiǎn)稱為AI[1]。人工智能作為一門全新的科學(xué)技術(shù)，對(duì)模擬和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。人工智能是在計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，通過(guò)對(duì)智能本質(zhì)的探索，生產(chǎn)出與人類智能相近并可以做出相關(guān)反應(yīng)的智能機(jī)器。此領(lǐng)域的研究主要包括機(jī)器人、專家系統(tǒng)及語(yǔ)言處理等[2]。人工智能出現(xiàn)后，其相關(guān)理論和技術(shù)在不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍也在不斷增加，如無(wú)人駕駛、智能終端設(shè)備以及醫(yī)學(xué)研究等。同時(shí)，人工智能的產(chǎn)生和發(fā)展還可以為電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展提供良好的技術(shù)支持，推動(dòng)電網(wǎng)朝著信息化、智能化方向更好地發(fā)展。

人工智能的發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了3種比較具有代表性的研究派系，即功能模擬法、行為模擬法以及結(jié)構(gòu)模擬法。人工智能主要追尋的方向就是利用機(jī)器代替人類智能進(jìn)行相關(guān)工作。經(jīng)過(guò)深入研究發(fā)現(xiàn)，人工智能的理論和技術(shù)等都較為復(fù)雜，如何將人工智能合理應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)成為了當(dāng)前階段相關(guān)工作者重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

2 人工智能在電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用分析

2.1 應(yīng)用思路分析

對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)，在早期人工智能應(yīng)用的過(guò)程中，主要應(yīng)用于電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、故障診斷以及相關(guān)智能控制等[3]。隨著時(shí)代的進(jìn)步發(fā)展，用戶對(duì)電網(wǎng)提出的要求也在不斷提高。因此，應(yīng)該從智能電網(wǎng)的內(nèi)涵出發(fā)，在明確智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，了解電網(wǎng)發(fā)展的需求，根據(jù)人工智能技術(shù)的相關(guān)特征，對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行科學(xué)合理地設(shè)計(jì)和規(guī)劃。雖然將人工智能合理應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)能在一定程度上促進(jìn)電網(wǎng)朝著智能化、信息化方向更好地發(fā)展，但并不是任何智能電網(wǎng)建設(shè)都需要應(yīng)用人工智能，需要對(duì)相關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行細(xì)致地研究和分析。

2.2 應(yīng)用場(chǎng)景分析

對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行智能化建設(shè)時(shí)，首先要明確其核心需求，就是利用機(jī)器智能代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工操作[4]。電網(wǎng)運(yùn)行中的各個(gè)環(huán)節(jié)也存在此方面的需求，因此歸納和總結(jié)了人工智能在各主要環(huán)節(jié)的應(yīng)用場(chǎng)景。

（1）發(fā)電環(huán)節(jié)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景有風(fēng)光預(yù)測(cè)、設(shè)備故障診斷及水電站群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度等。

（2）輸電環(huán)節(jié)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景有故障診斷、自動(dòng)巡邏、視頻監(jiān)控及繼電保護(hù)等。

（3）變電環(huán)節(jié)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景有智能告警、變壓器故障診斷、站內(nèi)自動(dòng)巡檢、視頻監(jiān)控及智能控制等。

（4）配電環(huán)節(jié)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景有設(shè)備故障診斷和隔離、規(guī)劃和運(yùn)維、視頻監(jiān)控、故障恢復(fù)控制以及網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等。

（5）用電環(huán)節(jié)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景有智能終端、負(fù)荷預(yù)測(cè)、自動(dòng)需求響應(yīng)、基于數(shù)據(jù)挖掘的電力營(yíng)銷、分時(shí)定價(jià)優(yōu)化以及個(gè)性化服務(wù)等。

（6）調(diào)度環(huán)節(jié)的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景有數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、最優(yōu)潮流技術(shù)、安全評(píng)估、智能告警、電力市場(chǎng)形勢(shì)分析、智能駕駛艙以及態(tài)勢(shì)感知等。

2.3 人工智能對(duì)電網(wǎng)建設(shè)提供技術(shù)支持

人工智能技術(shù)在當(dāng)前社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷拓展，如醫(yī)學(xué)、圖像識(shí)別及制造業(yè)等[5]。與人們生活密切相關(guān)的電力系統(tǒng)也存在人工智能技術(shù)，對(duì)當(dāng)前階段電力系統(tǒng)人工智能進(jìn)行劃分，可分為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、專家系統(tǒng)及模糊集理論。本文將對(duì)電網(wǎng)建設(shè)中常見(jiàn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法進(jìn)行應(yīng)用分析。

（1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人類身體各個(gè)部位都存在著相應(yīng)的神經(jīng)，各部分神經(jīng)都根據(jù)實(shí)際情況向大腦傳遞信息。智能電網(wǎng)中也有一個(gè)類似于人類神經(jīng)系統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并具備較強(qiáng)的信息處理能力和高效的學(xué)習(xí)方式，能針對(duì)實(shí)際情況對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行深入分析。相關(guān)工作者利用人工智能將相關(guān)問(wèn)題及其解決措施上傳至神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)工作時(shí)，在保證訓(xùn)練樣本滿足條件的基礎(chǔ)上，合理劃分預(yù)測(cè)模型，以構(gòu)建出季節(jié)環(huán)境存在差異下的日、周、月預(yù)測(cè)模型；對(duì)如何選擇輸入變量及溫度進(jìn)行分析，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和對(duì)應(yīng)的元件關(guān)聯(lián)對(duì)電力系統(tǒng)故障進(jìn)行高效合理地診斷，從而獲取到各種復(fù)雜故障對(duì)應(yīng)的診斷措施[6]。此類方法通過(guò)ANN模型將整個(gè)電力系統(tǒng)各個(gè)元件劃分為線母、變壓器及線路，并對(duì)3類元件的報(bào)警信息進(jìn)行快速、獨(dú)立地處理，以快速、準(zhǔn)確地定位故障發(fā)生部位。相同跳閘范圍內(nèi)各個(gè)元件都產(chǎn)生了ANN模型診斷輸出，就可以根據(jù)特征對(duì)其故障指標(biāo)函數(shù)進(jìn)行合理定義。通過(guò)對(duì)各元件故障指標(biāo)函數(shù)的判斷和分析，對(duì)此區(qū)域內(nèi)的各類故障進(jìn)行有效識(shí)別。

（2）遺傳算法。遺傳算法主要指的是基于自然選擇和相關(guān)的遺傳機(jī)制，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生物進(jìn)化機(jī)制進(jìn)行模擬，從而找尋到最優(yōu)搜索算法。數(shù)據(jù)庫(kù)擁有龐大的規(guī)模，而運(yùn)用遺傳算法在數(shù)據(jù)庫(kù)中可以快速、準(zhǔn)確地找出相關(guān)問(wèn)題的解決方案。從電網(wǎng)優(yōu)化角度來(lái)看，電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中合理應(yīng)用遺傳算法可以為故障診斷的相關(guān)問(wèn)題提出切實(shí)可行的解決方案，尤其是在故障修復(fù)以及斷路器保護(hù)等方面。電網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用遺傳算法也面臨一定的挑戰(zhàn)，即如何高效合理地構(gòu)建起故障診斷數(shù)字模型。因此，電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展過(guò)程中要不斷完善此方面的數(shù)字模型構(gòu)建工作，讓遺傳算法得到更好地利用，從而促進(jìn)電力系統(tǒng)的進(jìn)步發(fā)展。

3 人工智能應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)的展望和建議

人工智能經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展，在當(dāng)前階段已應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。電網(wǎng)建設(shè)中還有很多潛在的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景。將人工智能技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)的不足，推動(dòng)電網(wǎng)朝著信息化、智能化方向發(fā)展。同時(shí)，在電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用人工智能，可以為智能電網(wǎng)建設(shè)提供備選方案，促進(jìn)電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。

根據(jù)人工智能應(yīng)用需求的分析，對(duì)人工智能應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)提出以下4點(diǎn)建議。（1）加強(qiáng)智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建和完善智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)研發(fā)平臺(tái)和云計(jì)算中心，為智能電網(wǎng)在新時(shí)代下的建設(shè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（2）加強(qiáng)技術(shù)研究工作，對(duì)當(dāng)前最前沿的人工智能技術(shù)進(jìn)行深入探索和研究，根據(jù)新時(shí)期智能電網(wǎng)建設(shè)的實(shí)際需求進(jìn)行針對(duì)性地改造和應(yīng)用，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供良好的技術(shù)支持。（3）將信息化、智能化作為電網(wǎng)建設(shè)的主要方向，在完善相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的同時(shí)，電力企業(yè)可以設(shè)立人工智能專項(xiàng)基金，為人工智能更好地應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)提供充足的資金保障。（4）基于電網(wǎng)企業(yè)研究機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)對(duì)人工智能人才的重視程度，不斷培養(yǎng)和吸收“AI+電力”的高素質(zhì)、創(chuàng)新型的人才，以強(qiáng)化研發(fā)隊(duì)伍建設(shè)，為智能電網(wǎng)建設(shè)提供良好的人才保障和技術(shù)支持。

4 結(jié) 論

本文概述了人工智能，并對(duì)人工智能在電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，最后對(duì)智能化電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行了展望和建議，以促進(jìn)智能化電網(wǎng)的發(fā)展。