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)智能化運行將成為電網(wǎng)企業(yè)提升運營能力的主要途徑。然而隨著設備數(shù)量日益龐大、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復雜以及員工人數(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，然而運用傳統(tǒng)的技術(shù)手段和管理模式無法實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)的精益管理。

近年來，國內(nèi)外學者對電網(wǎng)數(shù)字化和智能化等方面開展了大量研究，美國電力研究院和美國能源部在未來電網(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)開展了電力設備數(shù)字化和智能化技術(shù)研究，并對人工智能在電力系統(tǒng)中的應用進行了研究。

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)，智能化應用未形成系統(tǒng)化、實用化的方案。從實踐現(xiàn)狀來看，電網(wǎng)企業(yè)雖然在信息化建設和運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)務的融合度、業(yè)務系統(tǒng)之間的貫通程度以及業(yè)務人員的信息化技術(shù)水平，智能化應用深度和廣度受限，效果事倍功半。

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

1 配電網(wǎng)運維業(yè)務及現(xiàn)狀

配電網(wǎng)運維業(yè)務主要有設備巡視、設備檢修、故障搶修等，目前各類業(yè)務已基本實現(xiàn)信息化，但存在信息系統(tǒng)和業(yè)務融合度不高、部分數(shù)據(jù)需人工錄入以及各業(yè)務之間協(xié)同度不高的問題。

1）信息化管理

信息化管理是配電網(wǎng)的一項重要業(yè)務，需要動態(tài)更新設備的臺賬信息、地理信息、運行信息以及項目管理信息等。目前的設備信息化管理主要通過手動錄入或線下臺賬管理的方式，受限于人工成本和數(shù)據(jù)及時性要求，無法保證數(shù)據(jù)質(zhì)量和管理效率。

2）設備巡視

設備巡視的主要目的是了解配電網(wǎng)運行狀況，發(fā)現(xiàn)線路或設備存在的缺陷、設備的運行狀況，及時消除緊急缺陷，并為配電網(wǎng)檢修計劃制定、項目儲備提供參考。目前的設備巡視大多通過業(yè)務人員現(xiàn)場巡視的方式，望遠鏡是主要巡視工具，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）設備檢修

配電網(wǎng)設備檢修的目的是為了改善配電設備運行狀態(tài)和運行方式，確保配電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運行。目前的設備檢修大多是計劃檢修或故障檢修，由運維人員提出并通過逐級上報匯總審批后進行。目前的檢修方式無法根據(jù)運行狀態(tài)制定差異化檢修計劃，同時逐級審批的流程持續(xù)時間較長，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備發(fā)生故障時，短時間內(nèi)隔離故障或恢復送電，如何在最短時間找到故障點是故障搶修的關(guān)鍵。目前的配電網(wǎng)故障搶修大多依然靠用戶報修或調(diào)控指令告知，故障點確定多依靠人工巡視的方法，故障查找效率低、耗時長，不能滿足用戶對供電可靠性的要求。

2 配電網(wǎng)智能化運維整體思路

根據(jù)目前配電網(wǎng)業(yè)務及信息系統(tǒng)應用現(xiàn)狀及存在問題的情況，本文提出了配電網(wǎng)智能化運維總體架構(gòu)，以實現(xiàn)配電網(wǎng)智能化運維。

• 在基礎設施層面，開展移動手持終端配置、無線專網(wǎng)建設、信息系統(tǒng)建設、全業(yè)務數(shù)據(jù)中心建設、智能電表覆蓋以及配網(wǎng)自動化覆蓋；
• 在支撐技術(shù)層面，推廣實物身份識別（identity document, ID）技術(shù)、無人機巡檢技術(shù)、狀態(tài)檢修技術(shù)，同時加強人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合應用；
• 在智能應用層面，通過基礎設施建設和支撐技術(shù)應用分別實現(xiàn)配網(wǎng)設備全生命周期管理、配網(wǎng)線路智能化巡檢、配網(wǎng)設備主動化運維和配網(wǎng)故障智能化診斷。

2.1 配網(wǎng)設備全生命周期管理

依托實物ID技術(shù)、信息通信技術(shù)實現(xiàn)配電設備項目儲備、物資采購、設備檢修、新設備投入、設備巡視、狀態(tài)評估、設備搶修和設備退役等全過程管理。

圖1 配電網(wǎng)智能化運維總體架構(gòu)

在這個過程中，信息系統(tǒng)根據(jù)巡視信息、設備狀態(tài)信息和設備故障信息智能化制定檢修計劃，并在新設備投入后自動同步設備運行名稱、電氣和設備參數(shù)、驗收信息、地理信息等臺賬，實現(xiàn)配電臺賬智能化生成。從而滿足配電精益化管理要求，并減少業(yè)務人員圖形和文本臺賬錄入負擔，提高配電網(wǎng)數(shù)據(jù)的準確性和及時性。

圖2 配網(wǎng)設備全生命周期管理

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巡視，根據(jù)巡視計劃智能化設定無人機巡航路線，拍攝過程中智能化識別線路名稱、桿號、設備類型等，對路線上設備進行全方位、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，通過圖像識別和機器學習技術(shù)，與典型缺陷庫中缺陷圖像進行逐一比對，從而進行缺陷判斷，并將包含缺陷判斷結(jié)果的巡視信息自動傳送到信息系統(tǒng)。電纜設備主要依靠紅外和局放等帶電檢測手段，檢測完成后將檢測圖片和地理信息及設備名稱智能化對應，利用自然語言處理技術(shù)智能化生成檢測信息報告，自動發(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，集成了設備臺賬信息和地理信息，在巡視中智能化提醒巡視人員當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，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)設備主動運維

在信息系統(tǒng)中建立設備全生命周期健康檔案，將設備從投入開始的運行狀況、巡視記錄、檢修記錄、故障記錄全部保存下來。健康分值評估和判斷模塊調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)全量設備的巡視記錄、狀態(tài)評估記錄、檢修記錄和故障記錄，并基于機器學習技術(shù)對設備故障率與運行狀態(tài)的關(guān)系進行分析，建立設備健康分值動態(tài)評估模型。

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

健康分值低于設定閾值的設備起動主動運維管理，利用自然語言處理技術(shù)對設備的檔案信息、運行信息和電網(wǎng)調(diào)度信息進行處理，利用機器學習技術(shù)對歷史檢修計劃和項目儲備建議書進行學習，判斷檢修類型或項目儲備類型，然后利用自然語言處理完成檢修計劃或項目儲備自動編制，最后利用機器學習技術(shù)進行智能化審批。

圖4 基于健康檔案的主動運維管理

2.4 配網(wǎng)故障智能化診斷

通過配網(wǎng)自動化建設、智能電表覆蓋、無線專網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(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，實現(xiàn)故障搶修自動定位。配網(wǎng)故障智能化診斷系統(tǒng)首先通過對歷次故障中各采集終端及智能電表的電壓電流進行深度學習，建立故障信息知識庫。

當接收到調(diào)控故障信息時，主動啟動信息采集，并將采集到的電壓電流信息與故障信息知識庫進行比對，確定故障區(qū)域，并通過機器學習技術(shù)迅速完成故障隔離和網(wǎng)絡重構(gòu)。當接收到用戶報修信息時，通過語音識別和自然語言處理技術(shù)，自動定位到報修用戶所對應的智能電表，同時啟動主動召測，依次對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行召測，根據(jù)召測信息智能化判斷故障點。

當判斷出故障區(qū)域后，將故障區(qū)域在地理信息圖上進行顯示，并利用自然語言處理技術(shù)將故障點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，將故障信息主動推送給用戶，減少用戶投訴，提升客戶體驗。

圖5 配網(wǎng)故障智能化診斷

總結(jié)

本文對目前配電網(wǎng)數(shù)字化運維現(xiàn)狀進行了分析，提出了配網(wǎng)設備全生命周期管理、配網(wǎng)線路智能化巡檢、配網(wǎng)設備主動運維及配網(wǎng)故障智能化診斷4個具體方案，為真正實現(xiàn)配電網(wǎng)智能化運維提供了新的思路。