人工智能在输电线路安全运行中的应用

人工智能在输电线路安全运行中的应用

袁浩  ,徐志坚

国网湖北省电力有限公司咸宁供电公司    湖北   咸宁  437000

摘要：随着国民经济的飞速发展.我国各行业部取得了长足的发展进步。各行业的发展对一些基础性设施的建设提出了更高的要求，确保基础性设施的全面普及以及稳定安全运行是新时代的客观要求，也是市场经济发展的时代需要。基于电力业中，确保输电线路运行安全非常重要.但现状下，辅电线路在运行过程中还存在一些不安全因素。

关键词：人工智能；输电线路；安全运行；应用

引言

为了确保电网运行的安全和可靠，满足人们对电能需求的快速增长，发展智能电网已成为电力系统的战略目标．随着计算机技术和通讯技术的不断发展，高速双路通讯、高级传感器和分布式计算机的电力传输和分配网络等技术已逐步应用于电网建设，这使得智能电网的实现成为可能．本文主要探讨了在智能电网背景下的高级输电运行中输电线路安全运行系统的开发．

1人工智能在输电线路安全运行中的概述

通过设计研发在线监测系统，能够针对输电线路中的安全运行、舞动、覆冰、绝缘子、避雷器等实施准确预判诊断，通过设置各种传感装置，能够促进输电线路实现全天候全过程的状态监测，提高线路运输可靠性和安全性，实现智能化线路监测目标。输电线路相关在线监测系统主要可以分为两部分，第一部分包括数据通信系统、数据采集系统等模块。其中数据采集主要通过性能优良的视频探头以及传感器实施相关操作，能够针对输电线路安全运行，传输导线增容、舞动、覆冰，绝缘子和避雷器等实施全面监测，前端系统针对采集到的数据信息实施初步处理后，借助无线通信网络可以顺利传输至控制中心。第二部分主要是以后端处理分析系统组成，后端借助人工智能方式处理获得对应信号，形成输电线路实时诊断结论。为了能够针对输电线路实施在线监测，形成了智能化监测框架。传感器属于监测系统中的关键模块，其主要功能是模拟人类感官，针对输电线路中的风向、风速、日照、温度等环境条件以及线路温度、电压等级和电流强度等电路运行状态实施全面监测。而在线监测设备主要涵盖测量导线温度的红外传感器，远程视频装置，监测绝缘子和避雷器污闪、舞动、覆冰的传感装置，环境气象变化监测的传感装置，电流测定传感装置等。近几年，国内外铁塔和输电线路中的探测热点均开始设置各种传感装置，能够针对监测数据进行实时采集，并传送到监控中心。无线通信技术的诞生，进一步实现了网络大面积覆盖以及信号快速传递。于输电线路相关探测点区域设置传感装置，对监测数据进行实时采集，利用无线通信网络实现远程数据以及对应监测图像的实时传送。无线通信技术能够把输电线路现场的视频信号以及监测数据直接传输至控制中心，从而实现智能监测系统对于监测数据的同步传输，借助GRRS技术，集成输电线路在线监测信息以及人工智能故障诊断技术的有效融合，形成统一监测平台，能够顺利实现输电线路智能化控制目标。

2人工智能在输电线路安全运行中的应用

2.1输电线路在线监测

在人工智能应用领域中，专家系统是重要的组成部分。对于电力系统而言，开发输电线路在线监测专家系统是极为必要的，其目的在于通过分析监测系统收集的数据，推断出输电线路可能存在的故障点及所发故障的原因，包含知识库、数据库、解释机制、推理机以及人机接口五个部分。监测系统获取数据信号的手段主要有远程可视、线路安全运行、避雷器等。将所收集的数据信息分别构建成静态数据库和动态数据库，当监测系统运行时，远程可视监控模块将率先启动，并将现场情况转化为可视图像，避雷器、安全运行模块相继启动，系统将会根据各个模块的数据分析结果，启动综合分析模块，从而对结果进行全面的判断，其结果可以作为输电线路早期故障的重要诊断依据，具有一定的参考意义。

2.2线路运行监测模块

加强输电线路的管理，保障输电线路的安全运行，是电力行业的工作重心。输电线路需要科学合理的设计，面对我国用电紧张的局面，实施输电线路动态增容尤为需要。通常导线温度限额是70℃，由于导线综合机械强度在70～90℃内几乎不变，在保障输电线路安全的前提下，将输电线路运行温度由规定的70℃提升到80℃或90℃，可大大提高线路输电能力。同时，为了保证输电的安全，要加强输电线路的日常巡视、检查、维修等工作，在线路维护过程中，进行线路检测可以及时发现线路中存在的安全隐患，检测效果直接影响到线路维护工作的有效性。输电线路在线监测系统的开发，可以对输电线路状态维修起到决定性的作用。在线路上和铁塔上安装各类传感装置，便于对输电线路的运行状态(导线温度、额定电压、电流强度)和环境条件(气温、风速、日照等)进行全方位的监测。输电线路在线监测采集的实时信号由监测传感器获取，数据信号经GPＲS/CDMA/3G网络发送至监控中心，由AI对输电线路的性能、状态及存在的早期潜伏性故障作出诊断。

2.3覆冰监测模块

输电线路覆冰在我国分布比较广泛，研究输电线路覆冰影响因素与覆冰形成的机理，对覆冰的预测帮助很大。电力专家经过多年的研究，确定了影响输电线路覆冰的因素有:气象因素、季节因素、高度因素、线路走向和导线自身因素等。分析各种气象参数(风速、湿度、温度、雪花等)对覆冰的影响，计算覆冰的数据模型，定性分析覆冰状况，推算覆冰的厚度和发展趋势，采用合适的防冰、除冰方法，对保障线路的正常运行有着重要意义。输电线路覆冰厚度监测可以分为图像法、称重法等。输电线路覆冰在线监测系统采用线路视频监测技术、力学载荷计算方式、倾角变化弧垂技术等综合方法来监测线路的覆冰状况。其装置主要由前端智能摄像机、微气象传感器和拉力倾斜传感器构成。由传感器采集到的覆冰的相关数据和现场图像信号，通过GPＲS/CDMA/3G网络，将实时信号传输至监控中心，由AI分析和诊断覆冰状况，推算出覆冰的厚度和发展趋势，发出导线覆冰的预警信号。

2.4监测专家系统

输电线路相关在线监测通过积极设计研发专家系统，主要利用监测采集到的数据信息判断输电线路问题形成原因，具体结构包括人机接口、推理机制、解释机制、数据库、知识库五部分。输电线路中的在线监测系统通过传感监测方法得到数据信息，创建ES动态和静态数据库。推理机制主要是以正向推理为主，知识库是以ES核心，监测系统具体表达主要是以产生式规则为主，将知识当成一般条件-结论形式，按照现场经验和领域知识来获取知识。监测系统创建模块化机构的知识库，不同模块之间处于互相独立状态，通过协调器对各个模块实施有效的协调控制。在监测系统运行中，需要率先启动输电线路中的远程监测模块，得到现场可视化图像，并开启安全运行模块、舞动监测模块、覆冰监测模块、避雷器模块，联系不同模块分析结果，实施综合分析，全面判断。在线监测系统还可以针对输电线路进行早期故障诊断，为现场维修人员提供有效参考。

结语

总之，人工智能技术的应用和发展，无法脱离各种基础硬件支撑，同时软件统称还是人工智能核心技术。在近几年发展中，人工智能相关技术在输电线路故障诊断和状态检测中的开发应用，进一步提升了输电线路可靠性和安全性，减少了事故发生的概率，为输电线路在线检测发展提供全新途径。

参考文献

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作者简介：袁浩（1994-3），男，民族：汉族，籍贯：湖北通山，工程师，本科，主要从事电力工程管理工作。