人工智能技术在电力设备运维检修中的研究及应用
周滨莉 吴若望
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周滨莉 吴若望,. 人工智能技术在电力设备运维检修中的研究及应用[J]. 人工智能研究,2021.8. DOI:10.12721/ccn.2021.157027.
摘要:
人工智能技术在走向成熟的状态下不断运用到多种领域,推行智能化和自动化运行的电力系统也不例外,逐渐开始和人工智能技术相结合尤其是在对电力设备进行运维检修中大力运用,以提升电力系统的运行能力。本文即是在分析人工智能特性的基础上,根据电力设备日常运维中存在的种种问题,着重研究人工智能技术在其中的具体应用。
关键词: 电力设备;人工智能;运维检修;应用
DOI:10.12721/ccn.2021.157027
基金资助:

前言

科技发展的普遍惠民使得各种电子产品在居民中逐渐普及开来,相伴而来的是居民对于用电需求的增长,要有充足电量供应的同时也需要供电系统持续安全稳定,对于整个电力系统,尤其是其中电力设备运行状态的良好提出了更高的要求。随着电力改革进程的不断推进,整个电力系统在智能化自动化方面有了突破性的进展,但伴随着人工智能技术逐渐走向成熟以及在多领域中普遍推广,其也逐渐与电力系统融合发展。在关系到整个电力系统稳定安全的电力设备方面,人工智能技术能在其日常的运维检修中发挥重要的作用,在提升电网智能化水平的同时进一步加强电力系统的稳定性。

1、 人工智能概述

所谓的人工智能主要是借助计算机互联网技术,在一定的计数和规则之下,对于人大脑的一种模拟,相当于是人脑在机械及其他领域的延伸使用,有助于解决所遇到的种种问题。因为人工智能是对人大脑的一种模拟,因此通过人工智能制造出来的各种产品在很多方面具有人的特性,但同时又具备先进的计算机互联网技术,某种意义上也实现了对人脑的超越。具体而言,人工智能因其自动化的特性,逐渐运用到各种企业的生产活动中,用来代替对应的人力工作,比如电子工厂在产品组装时大量的使用智能机器代替人工流水作业。相比较与人力而言,人工智能机器具有较高的精准性;因其可以代替人工进行相对危险的操作或实验,从而提高了生产建设的安全性;且人工智能机器属于机械的一种,不会感到疲倦,能在较长的时间内保持高效的运转,有助于提高生产效率并进一步降低企业的生产成本,从而获得更大的经济效益。

2、 电力设备运维检修中的问题研究

2.1 日常运维检修存在较大风险

在实际的生活中,因为电力系统涵盖的范围较广,尤其是输变电网络甚至遍布全国各地,滨海平原到崎岖山区再到沙漠戈壁,不变电网络所涉及到的地形复杂,环境变化多样,即便是城市的直埋电力电缆环境也因为市政建筑的众多而变得异常复杂。经过复杂环境的输变电网络中的许多电力设备极其容易受到损坏而出现故障,需要高频率的日常运维,并且一旦出现故障需要及时进行检修。而传统的运维检修只能依靠人工进行,维护人员在复杂的环境下进行操作,极大地加强了其施工操作的危险性。比如在地形不平的山区进行塔杆高空作业的时候,容易失足跌落造成生命健康受到损害。再加上我国夏季强降雨天气众多,暴雨天气也十分容易造成电力设备的故障,为了尽快排除故障恢复供电,相应的维修人员需要冒雨进行检修,在暴雨天进行电力作业极其容易发生触电事故。因此就整个电力系统而言,传统的人工运维检修电力设备的方式存在着较大的危险性。

2.2 运维检修滞后性严重

现如今在实际生活中,对于电力设备的运维解救存在着严重的滞后性,尤其是依旧主要依靠人工进行相应操作的地区。就运维而言,由于日常运维人员的缺乏,相关的运维检修人员对于辖区内的各种电力设施的日常维护和检修存在一定的周期性,其实相对偏远的地区其周期越长,由此导致在运维周期内,如果某一处的电力设施出现较小的状况,维护人员就不能及时发现,对于问题长期积累最后造成严重的电力设备损坏或者其他电力安全事故。就故障排除而言,传统依赖人工进行故障排除的区域,往往要在故障发生很长一段时间之后,才能得到相关的故障消息,需要进行人工手动故障排查才能确定具体的故障点,之后进行人工检修同样需要一定的时间,整个过程尤其是故障点的确定和故障类型的确定将耗费大量的时间,既有可能引发更加严重的电力设备损害和其他电力安全问题,又会造成长时间的大面积停电,进而影响区域内居民的正常生活。

2.3 技术人员综合素养不够

在传统依赖人工对电力设备进行运维检修到区域,往往因为技术人员的综合素养不够,导致电力设备受到各种损害。首先是专业知识储备不够以及没有及时更新。电力系统尤其是配电网络在智能化改革的过程中,不断用新型的科技含量高的电力设备对传统的进行淘汰替换,其中所蕴含的科技含量更高,电力设备内部各种以表线路之间的构造更为精密,同时因为跨计算机和电力等多个领域以至于所涵盖的知识范围也更为广泛,这对于维修人员的知识储备和技术水平有了更高的要求。但是传统的运维检修人员要及时学习新型的电力知识,尤其是偏远地区的技术人员本身文化水平不高,只是依靠传统的经验进行日常的运维检修任务,就导致部分技术人员既无法发现电力设备中存在的安全隐患,也无法对已有的故障进行科学排除。

3、 电力设备运维检修中人工智能技术的具体应用

3.1 电力设备故障的确定与排除

以往主要由技术人员确定电力设备故障并进行排除的维修技术,虽然得到了一定程度的发展,依旧存在着排除滞后和技术受限等问题,而人工智能技术的运用将在最大程度上弥补这一缺陷。在运用人工智能技术的情况下,所有的电力设备其在不同环境下的运行正常状态都会在互联网中有着明确的标准,同时,电力设备内部或者外部也会安装一定的人工智能装置对这个设备进行全面的监测。技术人员在进行电力设备故障排除的过程当中,需要将具体设备的型号和身份信息等输入到移动电脑中,就可以通过互联网获取该设备在此种情况下标准的运行状态以及现如今所呈现出来的运行情况,并借助互联网自行比对,比如比较同等情况下设备的标准温度和实际温度,进一步分析比对结果中非正常的运行数据,根据不同类型的数据确定其背后是电力设备哪一个具体部分出现了问题,确定故障点,并和数据库中故障数据模型进行比较,从而判断故障类别并呈现出对应的解决方案。对于部分电力设备而言,尤其是线路结构比较精密的部分,技术人员可以直接选择点击查看相关部位的实际结构样式,进而可以直观观察到诸如导线断裂或接头脱落或者磨损严重等问题,并找到准确的故障点进而便于技术人员的维修,将故障排除限定在最短的时间内。

3.2 设备运行状态的监测

除了在确定电力设备故障并作出针对性故障排除之外,人工智能还可以用来监测相应电力设备的运行状态,根据运行状态随时进行日常的运维检修,避免其出现故障,提高电力设备的稳定性进而促进整个电力系统安全平稳运行。可以根据不同电力设备的运行特性制定出其对应的状态评估模型,在前期的电力设备试验检测当中,性能最佳的状态评分可以设置为最高值100,其中每一项又可以有自己单独的评分和分值背后代表的运行数据。当该电力设备进入电网系统开始运作之后,就可以为其建立专属的运行状态档案,从首次运行开始就可以记录运行时的相应状态数据,并需要一直持续进行此类数据监测,监测的过程中还需要根据状态数据显示计算其单项和综合分值,当得分低于一定的水平之后,则需要立马对设备的部分或全体进行运维检修。除了随时监测运行状态数据之外,可以完整的记录该设备在运行过程中出现的状态低迷或者不同的故障数据,还包括日常的运维检修记录,以及长期以来的各种评估报告。并根据运行状态数据和各种其他的记录数据进行综合运行状态评估以便于及时进行运维检修。

3.3 电力控制的优化

在电力设备日常运行的过程中,人工智能技术的运用可以促使电力设备的自动化智能化运行,在改善电力输送稳定性的同时,有助于保护电力设备自身的稳定和安全。整个电网系统运行的过程中,常常面临着复杂的电力运行环境,各种内外因素尤其是用电高峰的波动成为导致电力设备运行不稳定的重要来源。人工智能在运用之后,可以根据用电需求的不断变化自动调节电力运行负荷,在大数据的支撑下优化配电方案,使得各个时间段之内都能有稳定的供电情况和稳定的设备运行环境。此外,新能源发电并网逐渐成为电能的重要来源,但新能源尤其是太阳能和风能存在较大的时间波动,此时运用人工智能技术可以利用物联网等分析新能源电能的预计接入情况和波动情况,再分析用电需求增大的地区,在确保新能源发电安全并网的同时合理调配其供电去向。

3.4 智能化巡检的构建

传统的人工日常运维巡检,在复杂的外部环境和电力环境下常常会面临严重的危险问题,并且就巡检质量而言存在较大的局限性,故而人工智能技术还运用到了日常的巡检当中。文化巡检主要以代替人工巡检为主,运用现代化的技术手段,整个电力系统进行外部检测,并和内部运行数据相配套使用。于户外的输变电线路而言,可以采用无人机进行自动巡视,无人机上携带多角度摄像系统、红外检测系统、局部放电检测系统等,根据此区域的输变电网络设计图精确检测每一个电力设备,比如塔杆情况以及与地面环境之间的联系,将检测结果与数据模板相比较从而发现其中存在的问题。在室内可以使用智能机器人代替人工进行全天候的值守,尤其是在发生故障后能及时对故障点进行处理。

参考文献

[1]何涛,刘婧,刘畅.机器智能在电力运检全过程中的应用研究[J].电力与能源,2020,42(01):65-67.

[2]盖雪,姜建平.人工智能技术在电力设备运维检修中的研究及应用[J].工程建设与设计,2020(02):151-152.

[3]郝木凯,苏铮,赵琦,王新迎,张东霞.人工智能在电力行业的应用及展望[J].信息技术与标准化,2020(Z1):76-82.

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