隨著以信息化、互聯(lián)網(wǎng)為代表的第三次工業(yè)革命的興起，電網(wǎng)智能化運(yùn)行將成為電網(wǎng)企業(yè)提升運(yùn)營(yíng)能力的主要途徑。然而隨著設(shè)備數(shù)量日益龐大、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜以及員工人數(shù)減少，在內(nèi)部粗放式管理成本難以壓縮和外部電力體制改革環(huán)境下收入趨窄的背景下，電網(wǎng)公司必然要提升管理水平和生產(chǎn)效率，然而運(yùn)用傳統(tǒng)的技術(shù)手段和管理模式無法實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)的精益管理。

近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)電網(wǎng)數(shù)字化和智能化等方面開展了大量研究，美國(guó)電力研究院和美國(guó)能源部在未來電網(wǎng)構(gòu)想中提到了數(shù)字化電網(wǎng)的概念，一些院校和企業(yè)開展了電力設(shè)備數(shù)字化和智能化技術(shù)研究，并對(duì)人工智能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

從研究現(xiàn)狀來看，目前的智能化研究處在碎片化、離散化的狀態(tài)，智能化應(yīng)用未形成系統(tǒng)化、實(shí)用化的方案。從實(shí)踐現(xiàn)狀來看，電網(wǎng)企業(yè)雖然在信息化建設(shè)和運(yùn)維中投入了大量的人力和物力，但受限于信息系統(tǒng)和業(yè)務(wù)的融合度、業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的貫通程度以及業(yè)務(wù)人員的信息化技術(shù)水平，智能化應(yīng)用深度和廣度受限，效果事倍功半。

本文分析了配電網(wǎng)運(yùn)維業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，研究了人工智能技術(shù)與配電網(wǎng)運(yùn)維的融合點(diǎn)，提出了配電網(wǎng)智能化運(yùn)維方案，為提升配電網(wǎng)智能化水平、提高配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)效率提供了新的思路。

1 配電網(wǎng)運(yùn)維業(yè)務(wù)及現(xiàn)狀

配電網(wǎng)運(yùn)維業(yè)務(wù)主要有設(shè)備巡視、設(shè)備檢修、故障搶修等，目前各類業(yè)務(wù)已基本實(shí)現(xiàn)信息化，但存在信息系統(tǒng)和業(yè)務(wù)融合度不高、部分?jǐn)?shù)據(jù)需人工錄入以及各業(yè)務(wù)之間協(xié)同度不高的問題。

1）信息化管理

信息化管理是配電網(wǎng)的一項(xiàng)重要業(yè)務(wù)，需要?jiǎng)討B(tài)更新設(shè)備的臺(tái)賬信息、地理信息、運(yùn)行信息以及項(xiàng)目管理信息等。目前的設(shè)備信息化管理主要通過手動(dòng)錄入或線下臺(tái)賬管理的方式，受限于人工成本和數(shù)據(jù)及時(shí)性要求，無法保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和管理效率。

2）設(shè)備巡視

設(shè)備巡視的主要目的是了解配電網(wǎng)運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)線路或設(shè)備存在的缺陷、設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)消除緊急缺陷，并為配電網(wǎng)檢修計(jì)劃制定、項(xiàng)目?jī)?chǔ)備提供參考。目前的設(shè)備巡視大多通過業(yè)務(wù)人員現(xiàn)場(chǎng)巡視的方式，望遠(yuǎn)鏡是主要巡視工具，巡視記錄多通過先手工記錄再錄入系統(tǒng)的方式，巡視工作量大、效率低且巡視質(zhì)量無法保障。

3）設(shè)備檢修

配電網(wǎng)設(shè)備檢修的目的是為了改善配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行方式，確保配電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。目前的設(shè)備檢修大多是計(jì)劃?rùn)z修或故障檢修，由運(yùn)維人員提出并通過逐級(jí)上報(bào)匯總審批后進(jìn)行。目前的檢修方式無法根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)制定差異化檢修計(jì)劃，同時(shí)逐級(jí)審批的流程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，不利于配電網(wǎng)精益化管理。

4）故障搶修

配電網(wǎng)故障搶修的目的是為了在配電設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，短時(shí)間內(nèi)隔離故障或恢復(fù)送電，如何在最短時(shí)間找到故障點(diǎn)是故障搶修的關(guān)鍵。目前的配電網(wǎng)故障搶修大多依然靠用戶報(bào)修或調(diào)控指令告知，故障點(diǎn)確定多依靠人工巡視的方法，故障查找效率低、耗時(shí)長(zhǎng)，不能滿足用戶對(duì)供電可靠性的要求。

2 配電網(wǎng)智能化運(yùn)維整體思路

根據(jù)目前配電網(wǎng)業(yè)務(wù)及信息系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的情況，本文提出了配電網(wǎng)智能化運(yùn)維總體架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能化運(yùn)維。

• 在基礎(chǔ)設(shè)施層面，開展移動(dòng)手持終端配置、無線專網(wǎng)建設(shè)、信息系統(tǒng)建設(shè)、全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心建設(shè)、智能電表覆蓋以及配網(wǎng)自動(dòng)化覆蓋；
• 在支撐技術(shù)層面，推廣實(shí)物身份識(shí)別（identity document, ID）技術(shù)、無人機(jī)巡檢技術(shù)、狀態(tài)檢修技術(shù)，同時(shí)加強(qiáng)人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合應(yīng)用；
• 在智能應(yīng)用層面，通過基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和支撐技術(shù)應(yīng)用分別實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)設(shè)備全生命周期管理、配網(wǎng)線路智能化巡檢、配網(wǎng)設(shè)備主動(dòng)化運(yùn)維和配網(wǎng)故障智能化診斷。

2.1 配網(wǎng)設(shè)備全生命周期管理

依托實(shí)物ID技術(shù)、信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備項(xiàng)目?jī)?chǔ)備、物資采購(gòu)、設(shè)備檢修、新設(shè)備投入、設(shè)備巡視、狀態(tài)評(píng)估、設(shè)備搶修和設(shè)備退役等全過程管理。

圖1 配電網(wǎng)智能化運(yùn)維總體架構(gòu)

在這個(gè)過程中，信息系統(tǒng)根據(jù)巡視信息、設(shè)備狀態(tài)信息和設(shè)備故障信息智能化制定檢修計(jì)劃，并在新設(shè)備投入后自動(dòng)同步設(shè)備運(yùn)行名稱、電氣和設(shè)備參數(shù)、驗(yàn)收信息、地理信息等臺(tái)賬，實(shí)現(xiàn)配電臺(tái)賬智能化生成。從而滿足配電精益化管理要求，并減少業(yè)務(wù)人員圖形和文本臺(tái)賬錄入負(fù)擔(dān)，提高配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

圖2 配網(wǎng)設(shè)備全生命周期管理

2.2 配網(wǎng)線路智能化巡檢

配網(wǎng)線路智能化巡檢，架空線路主要依靠無人機(jī)巡視，根據(jù)巡視計(jì)劃智能化設(shè)定無人機(jī)巡航路線，拍攝過程中智能化識(shí)別線路名稱、桿號(hào)、設(shè)備類型等，對(duì)路線上設(shè)備進(jìn)行全方位、各視角抓拍，并將圖像信息發(fā)送至人工智能缺陷判斷模塊。

人工智能缺陷判斷模塊，通過圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，與典型缺陷庫(kù)中缺陷圖像進(jìn)行逐一比對(duì)，從而進(jìn)行缺陷判斷，并將包含缺陷判斷結(jié)果的巡視信息自動(dòng)傳送到信息系統(tǒng)。電纜設(shè)備主要依靠紅外和局放等帶電檢測(cè)手段，檢測(cè)完成后將檢測(cè)圖片和地理信息及設(shè)備名稱智能化對(duì)應(yīng)，利用自然語言處理技術(shù)智能化生成檢測(cè)信息報(bào)告，自動(dòng)發(fā)送給信息系統(tǒng)。

基于掌上電腦（personal digital assistant, PDA）的人工巡視作為輔助巡視手段，集成了設(shè)備臺(tái)賬信息和地理信息，在巡視中智能化提醒巡視人員當(dāng)前巡視線路名稱以及歷史巡視記錄、故障記錄以及檢修記錄等，巡視結(jié)束后更新巡視記錄數(shù)據(jù)庫(kù)，并將本次巡視信息發(fā)送給信息系統(tǒng)。

圖3 配電線路智能化巡檢

2.3 配網(wǎng)設(shè)備主動(dòng)運(yùn)維

在信息系統(tǒng)中建立設(shè)備全生命周期健康檔案，將設(shè)備從投入開始的運(yùn)行狀況、巡視記錄、檢修記錄、故障記錄全部保存下來。健康分值評(píng)估和判斷模塊調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)全量設(shè)備的巡視記錄、狀態(tài)評(píng)估記錄、檢修記錄和故障記錄，并基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)設(shè)備故障率與運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)系進(jìn)行分析，建立設(shè)備健康分值動(dòng)態(tài)評(píng)估模型。

設(shè)備的健康分值反映的是設(shè)備健康運(yùn)行概率的大小，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)全量設(shè)備運(yùn)行狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整，設(shè)備初始健康分值設(shè)置為100分，評(píng)估時(shí)調(diào)用當(dāng)前設(shè)備投運(yùn)以來的全量巡視記錄、檢修記錄、故障記錄以及每年運(yùn)行狀況評(píng)估等信息，并根據(jù)設(shè)備健康分值動(dòng)態(tài)評(píng)估模型計(jì)算健康分值。

健康分值低于設(shè)定閾值的設(shè)備起動(dòng)主動(dòng)運(yùn)維管理，利用自然語言處理技術(shù)對(duì)設(shè)備的檔案信息、運(yùn)行信息和電網(wǎng)調(diào)度信息進(jìn)行處理，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)歷史檢修計(jì)劃和項(xiàng)目?jī)?chǔ)備建議書進(jìn)行學(xué)習(xí)，判斷檢修類型或項(xiàng)目?jī)?chǔ)備類型，然后利用自然語言處理完成檢修計(jì)劃或項(xiàng)目?jī)?chǔ)備自動(dòng)編制，最后利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行智能化審批。

圖4 基于健康檔案的主動(dòng)運(yùn)維管理

2.4 配網(wǎng)故障智能化診斷

通過配網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)、智能電表覆蓋、無線專網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)故障智能化診斷系統(tǒng)與配網(wǎng)各采集終端的信息交互，實(shí)現(xiàn)故障搶修自動(dòng)定位。配網(wǎng)故障智能化診斷系統(tǒng)首先通過對(duì)歷次故障中各采集終端及智能電表的電壓電流進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，建立故障信息知識(shí)庫(kù)。

當(dāng)接收到調(diào)控故障信息時(shí)，主動(dòng)啟動(dòng)信息采集，并將采集到的電壓電流信息與故障信息知識(shí)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，確定故障區(qū)域，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)迅速完成故障隔離和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。當(dāng)接收到用戶報(bào)修信息時(shí)，通過語音識(shí)別和自然語言處理技術(shù)，自動(dòng)定位到報(bào)修用戶所對(duì)應(yīng)的智能電表，同時(shí)啟動(dòng)主動(dòng)召測(cè)，依次對(duì)用戶所屬線路同分支箱、同低壓線路但不同分支箱、同變壓器不同分支線路、不同變壓器的智能電表進(jìn)行召測(cè)，根據(jù)召測(cè)信息智能化判斷故障點(diǎn)。

當(dāng)判斷出故障區(qū)域后，將故障區(qū)域在地理信息圖上進(jìn)行顯示，并利用自然語言處理技術(shù)將故障點(diǎn)地理信息和故障信息發(fā)送給搶修人員，并根據(jù)故障區(qū)域智能電表檔案信息，將故障信息主動(dòng)推送給用戶，減少用戶投訴，提升客戶體驗(yàn)。

圖5 配網(wǎng)故障智能化診斷

總結(jié)

本文對(duì)目前配電網(wǎng)數(shù)字化運(yùn)維現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出了配網(wǎng)設(shè)備全生命周期管理、配網(wǎng)線路智能化巡檢、配網(wǎng)設(shè)備主動(dòng)運(yùn)維及配網(wǎng)故障智能化診斷4個(gè)具體方案，為真正實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)智能化運(yùn)維提供了新的思路。