曹 爽，許 婷

（國網(wǎng)甘肅省電力公司慶陽供電公司，甘肅慶陽 745000）

0 引言

傳統(tǒng)的人工驗收方式不僅效率低，而且容易出現(xiàn)誤差，無法滿足智能變電站工程的要求。因此，本文設計了一種基于人工智能技術的智能驗收系統(tǒng)，以提高設備檢驗的準確性、可靠性和效率，為智能變電站建設提供有力支持。

1 智能變電站二次設備驗收系統(tǒng)方案設計

1.1 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)的自動采集是通過安裝傳感器和數(shù)據(jù)采集設備實現(xiàn)的。利用傳感器采集二次設備的各種運行狀態(tài)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集設備。數(shù)據(jù)采集設備可以將數(shù)據(jù)存儲在本地或上傳到遠程服務器，以供后續(xù)分析和處理。自動采集的優(yōu)點是采集數(shù)據(jù)準確、實時性好，但需要相應的硬件和軟件設備的支持。

遠程采集是通過網(wǎng)絡連接遠程采集設備和二次設備實現(xiàn)的。遠程采集設備通過網(wǎng)絡連接到二次設備，采集其運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到遠程服務器。遠程采集的優(yōu)點是可以實現(xiàn)對多個變電站的數(shù)據(jù)采集和分析，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制，但需要網(wǎng)絡連接的支持，并且安全性也需要考慮。

1.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于采集和存儲來自各種傳感器和監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、功率、溫度、濕度等參數(shù)。系統(tǒng)能夠?qū)崟r地存儲這些數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，以便后續(xù)處理和分析。采集到的數(shù)據(jù)中可能包含一些噪聲數(shù)據(jù)或不合法數(shù)據(jù)，需要對其進行清洗和過濾。根據(jù)設備特性和數(shù)據(jù)需求，系統(tǒng)了設置相應的清洗和過濾策略，將不合法和誤差較大的數(shù)據(jù)去掉，以確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

采集得到的數(shù)據(jù)量非常大，系統(tǒng)需要實時地對數(shù)據(jù)進行處理和分析，以便進行實時的監(jiān)控和預警。在數(shù)據(jù)處理分析過程中，需要應用數(shù)據(jù)挖掘和機器學習等技術，對數(shù)據(jù)進行模式識別、分類、聚類和預測等處理，為現(xiàn)場工作人員提供決策支持和實時監(jiān)控。并將處理后的數(shù)據(jù)以圖形、報表等方式呈現(xiàn)出來，以方便現(xiàn)場工作人員和管理層進行監(jiān)控和決策。通過數(shù)據(jù)可視化和報表，現(xiàn)場工作人員可以直觀地了解設備的狀態(tài)和工作情況，管理層可以進行績效評估和戰(zhàn)略決策。

1.3 驗證方案

在驗收系統(tǒng)方案設計的初期，可以選擇一些針對具體功能點的測試案例，以確保這些功能能夠正常運行。測試方案應具有詳細的測試步驟，并且需要與驗收系統(tǒng)的開發(fā)人員密切協(xié)作，以保證開發(fā)的功能符合設計要求。對于測試驗收系統(tǒng)的性能，可以使用基準測試工具來衡量其性能。例如，可以使用特定的基準測試工具進行CPU 測試，以確定其在最大負載下的承載能力。

通過性能測試，可以了解系統(tǒng)在不同負載下的表現(xiàn)，并進行相應的優(yōu)化和調(diào)整。驗收系統(tǒng)需要與其他設備和系統(tǒng)進行交互，因此在設計驗證方案時需要進行兼容性測試，以確保驗收系統(tǒng)能夠與其他系統(tǒng)或設備無縫鏈接。測試方案應該盡可能的仿真真實場景、環(huán)境，以保證驗收系統(tǒng)的兼容性。智能變電站的二次設備在運行過程中的安全性非常重要。測試方案應確保驗收系統(tǒng)在安全性方面是符合標準的。例如，測試團隊可以評估系統(tǒng)的強度和安全性，進行風險評估，并執(zhí)行網(wǎng)絡安全、應用程序安全和設備安全的自動化測試。最終的驗證方案應該包括用戶體驗測試，以確保驗收系統(tǒng)能夠為用戶提供良好的體驗。測試方案應該直接集成到驗收系統(tǒng)的最終版本中，并且需要實際的測試人員進行使用。測試人員可以根據(jù)驗收系統(tǒng)的用戶文檔，按照預設的步驟檢查驗收系統(tǒng)。

1.4 系統(tǒng)建立和優(yōu)化

確定系統(tǒng)的需求和功能是方案設計的首要任務，需要明確系統(tǒng)的目標，包括系統(tǒng)覆蓋面積、驗收的設備類型、驗收的參數(shù)和數(shù)據(jù)等。在此基礎上，需要設計系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)，選擇適合的工具和算法等（圖1）。在確定系統(tǒng)需求和功能的基礎上，選擇適用于智能變電站二次設備驗收的設備和技術。選擇傳感器、數(shù)據(jù)采集器、通信設備和數(shù)據(jù)存儲設備等硬件，以及配套的數(shù)據(jù)分析軟件、人機界面和監(jiān)控系統(tǒng)等軟件。確定系統(tǒng)的布局和安裝位置，采用有線或無線的方式進行傳輸和通信。利用實驗驗證等方式對系統(tǒng)進行優(yōu)化，可以采用數(shù)據(jù)分析、模型優(yōu)化和算法改進等方式提高系統(tǒng)的性能和精度，同時優(yōu)化系統(tǒng)的算法和接口等。

圖1 智能變電站二次設備智能驗收系統(tǒng)建立思路

1.5 技術支持

智能變電站二次設備驗收系統(tǒng)的硬件支持應保證設備的質(zhì)量、可靠性和安全性。軟件支持應包括系統(tǒng)的開發(fā)、部署、調(diào)試和升級，提供用戶友好的界面、可靠的數(shù)據(jù)處理算法和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲方式等。為了保證用戶能夠熟練掌握智能變電站二次設備驗收系統(tǒng)的使用方法和技術細節(jié)，應提供相關的培訓支持，提供詳細的使用手冊、在線培訓課程和專業(yè)的培訓服務。在系統(tǒng)使用過程中，如果出現(xiàn)問題或需要技術支持，應提供遠程技術支持服務，通過電話、郵件、遠程桌面等方式提供快速、及時、專業(yè)的技術支持服務。如果需要現(xiàn)場維護或技術支持，應提供快速、到位的現(xiàn)場技術支持服務，及時派遣專業(yè)技術人員前往現(xiàn)場，進行設備維護、故障排除等工作。同時，應建立健全的服務體系，為用戶提供高質(zhì)量的技術支持服務。

2 智能變電站二次設備智能驗收系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)采集

通過模擬信號采集器采集變電站中二次回路的電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)?？梢允褂秒娏骰ジ衅?、電壓互感器等傳感器進行數(shù)據(jù)采集，將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，進而進行數(shù)據(jù)處理和存儲，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和設備運行狀態(tài)的監(jiān)測。

2.2 數(shù)據(jù)預處理

對于存在噪聲或干擾的數(shù)據(jù)，可以采用濾波算法進行處理，例如低通濾波器可以去除高頻噪聲，高通濾波器可以去除低頻噪聲等。在數(shù)據(jù)采集過程中，存在各種干擾因素，如電磁干擾、信號失真等，可以采用降噪算法，例如小波變換算法，對數(shù)據(jù)進行降噪處理，以提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。在數(shù)據(jù)采集過程中，數(shù)據(jù)存在波動或抖動，可以采用數(shù)據(jù)平滑算法對數(shù)據(jù)進行平滑處理，例如移動平均法、指數(shù)平均法等。由于不同數(shù)據(jù)的量綱和單位不同，導致數(shù)據(jù)難以進行比較和分析，因此需要采用數(shù)據(jù)歸一化算法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相同的尺度和范圍，例如最大最小值歸一化算法、標準差歸一化算法等。假設采集到的電流值在變化過程中存在波動，為了使數(shù)據(jù)更加平滑，可以采用移動平均法對數(shù)據(jù)進行平滑處理。例如，對于采集到的一組電流數(shù)據(jù)［90，100，110，120，90，100，110，120］，采用3 個數(shù)據(jù)點的移動平均法進行平滑處理，可以得到平滑后的數(shù)據(jù)為［100，110，107，100，100，110］。通過數(shù)據(jù)的平滑處理，可以有效去除數(shù)據(jù)中的噪聲和抖動，提高數(shù)據(jù)的可靠性和一致性。

2.3 特征提取

智能變電站二次設備智能驗收系統(tǒng)中，特征提取是指從原始數(shù)據(jù)中提取出具有代表性、能夠區(qū)分不同狀態(tài)的特征值。通過特征提取可以減少數(shù)據(jù)量，提高分類精度。特征提取的實現(xiàn)方式可以采用各種特征提取算法和技術，如小波變換、主成分分析、時頻分析等。假設采集到的數(shù)據(jù)包括電流、電壓、功率、頻率等參數(shù)，其中包括正常工作、電流過載和電壓過高等狀態(tài)。為了對不同工作狀態(tài)進行區(qū)分，需要從原始數(shù)據(jù)中提取出數(shù)據(jù)特征（表1）。

表1 智能變電站二次設備智能驗收系統(tǒng)特征提取

從表1 中可以看出，電流和功率在過載和正常狀態(tài)下有較大的差別，而電壓和頻率在過高和正常狀態(tài)下有較大的差別。因此，可以通過計算電流和功率的均值和標準差，以及計算電壓和頻率的最大值和最小值等特征來區(qū)分不同的工作狀態(tài)。區(qū)分智能變電站二次設備智能驗收系統(tǒng)不同狀態(tài)的因素見表2。

表2 區(qū)分二次設備智能驗收系統(tǒng)不同狀態(tài)的因素

2.4 結(jié)果反饋

智能變電站二次設備智能驗收系統(tǒng)中，結(jié)果反饋是指將模型預測的結(jié)果反饋給操作人員，以協(xié)助其進行設備狀態(tài)的判斷和維護。結(jié)果反饋的實現(xiàn)方式可以通過可視化界面、文字提示等形式。假設在建立模型階段，采用了支持向量機（SVM）算法，并訓練出用于判斷設備運行狀態(tài)的模型。對設備進行測試時，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、預處理和特征提取后，得到了如下的特征向量：均值電流32.4 A、標準差電流3.6 A、最大電壓118.3 V、最小電壓111.1 V。將特征向量輸入建立好的SVM 模型中，得到結(jié)果為正常。上述判斷結(jié)果可以通過可視化界面或文字提示的形式反饋給操作人員，幫助其快速判斷設備狀態(tài)，并采取相應的維護措施。

3 結(jié)束語

本文設計的基于人工智能技術的智能變電站二次設備驗收系統(tǒng)，能夠有效提高設備驗收的準確性和效率，適用于智能變電站工程的建設，能夠提高電網(wǎng)運行的安全性和可靠性。