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电网调度调控对人工智能技术的需求和建设方案

来源:原创论文网 添加时间:2021-11-20

  摘    要: 近年来人工智能技术作为一种新型技术手段为多种行业的智能化发展做出了贡献。智慧调度是作为电网调控的一种智能调度方式也是人工智能技术发展的一大方向应运而生的,在新形势下必须利用人工智能来提升电网调控的水平。本文介绍了人工智能技术的发展历程,并且结合人工智能技术的大背景提出了电网智慧调度助手的功能、系统设计建设方案等,为智能调度的研究提供了有力的参考。

  关键词 :     电网调控;人工智能;深度学习;故障诊断;智慧调度;

  大数据和计算机硬件技术的成长,使得通过深度学习作为代表的人工智能技术(AI)也翻起了新的浪潮。2016年,人工智能被正式写入我国“十三五”的规划纲要,信息技术的主攻方向也是以人工智能为核心的。2017年我国还针对人工智能技术制定了相关发展规划,从制度方面推动了人工智能技术向产业化等方向发展。2019年1月的时候,国家电网在应用移动互联网技术、人工智能等技术从多个技术层面达成了网联网的升级和人机交互的实现,其功能涉及状态全面感知、灵活快速的应用,信息高效处理等多方面。是秉持“三型两网、世界一流”的目标为形成泛在电力物联网而努力。

  1 、人工智能技术发展历程

  人工智能是研究模拟、延伸和扩展人的智能的一系列理论和方法以及技术和应用的新兴技术科学。它首次被提出是在1956年,由约翰·麦卡锡等人提出。后来人工智能经过了专家知识系统、BP神经网络、进化计算、机器学习等一些推演的过程。2016年,深度学习成为人工智能的又一次发展机会,谷歌公司的人工智能Alpha Go在围棋人机比赛中战胜了韩国棋手,引发了人们对人工智能的关注。而关于人工智能能否与电力系统紧密结合也是广受关注的。

  2 、智慧调度助手

  辅助调度智慧助手不同于变电站智能机器人,不需要移动、图像探测、轨道等系统,只需要语音输入设备,开发硬件成本低,投入低,可广泛应用于公司调度系统,应用范围广,有效解决调度员工作量日益增加而人员不增加的矛盾,节省人力成本。同时调度智慧助手,可替代调度员做日常部分工作,如拟写操作票、运行事件汇报、日志记录、日志检查等,有效减少调度员日常工作量,有效缓解调度员工作压力,解决调度员高峰期间“占线拥堵”问题,做到快速记录日志,智能拟票、智能检查日志,智能发送事件短信等功能,节省时间,提高工作效率,杜绝因操作票错误而造成绩效考核失真,下错令等后果,提高公司优质服务水平,为公司提质增效提供创新动力。

  3、 智慧调度助手建设现状

  目前国网公司在电网调度方面已经开展配网调度指挥应用研究,开发了虚拟AI配网调度员“帕奇”,该应用解决了配网调度操作任务增加导致调度“枢纽堵塞”问题,节省人力,实现顺畅调度。
 

电网调度调控对人工智能技术的需求和建设方案
 

  本文以甘肃省电力调度开发的之智慧调度助手为例进行分析。去年甘肃省公司电力调度控制中心基于国网公司“调控云”体系,开发了OMS2.0系统,完善了调度业务,但开发的调度日志系统还未实现智能化语音输入、智能拟票、智能检查日志错误等功能,因此辅助调度智慧助手依然是甘肃省公司调度系统中日志系统和操作票系统智能化建设的空白,没有重复开发建设。且甘肃省公司落实中央给基层开展的减负工作,开发此项目可有效缓解调度员工作压力,有效减少调度员日常工作量,替代调度员日常部分工作,节省时间,提高日常工作效率,因此具有巨大的开发价值。

  4、 电网调度调控对人工智能技术的需求分析

  随着人工智能技术的快速发展,调度的智能化注定成为电网调度运行控制的一大趋势,调控的数据来源是从不同的系统得出的,例如常见的能量管理系统、生产管理系统、地理信息系统等。这些大量的数据呈现出不同的特点,人工智能技术在电网调控的时候为其提供了强大的数据支撑。

  发挥AI技术特点和优势把电网调控的业务真正推动起来,必须抓住电网调控的真实需求,目前在人工智能技术在互联网的领域有很广泛的应用,在应用的内容上也主要围绕图像识别、语音识别和自然语言的理解来进行。

  把AI技术用在电网调控业务的发展,而人工智能需要解决的是数据的驱动,需要明确的规划和人力的支撑,电网调控业务涉及很多不同的业务场景,比如监控、分析和决策。各个业务场景的功能是不一样的,并且数据的等级也不一样。人工智能技术在涉及安全控制的电网调控业务场景方面的有一定限制,主要是人工智能技术训练得到的模型在推理的过程中,会因为模型的泛化能力,训练数据的准确性并不能保证其最终的正确性,深度神经网络,精度达到99%以上就已经是优秀了,但是人工智能技术的速度却是人类所无法想象的,所以可以将之作为调度辅助决策的工具。一般来说,电网调控中的预测、图像识别、故障分辨等相关业务有具备人工智能的潜力,不过在算法与模型的选择时就应该根据业务的特点和数据的规模来考量。比如对于样本数量小而且无法在离线时形成大量的模拟数据调控,这种情况就得避开深度学习。

  虽然电网调控对人工智能技术存在技术需求,不过目前人工智能仍然处于“弱人工智能”阶段。所以电网调控对于人工智能的需求有两个发展的阶段,首先,在网联网领域中应用成熟的感知智能技术,把它平移到电网调控系统,比如人脸识别,图像、语音识别等,实现电器设备损伤探测、变电站监控视频以及图像的智能分析、调度人员权限管理和语音调阅界面。其次,采用特定的方法,将先进人工智能技术结合电网调控的感知与决策需求(了解深度学习和强化学习技术的优劣势之后)。将人工智能技术集成到电网调度控制系统的部分子模块中,建设集态势感知、自主学习推理能力的调度决策机器人。

  5、 智慧调度助手建设方案

  5.1、 智慧调度项目目标

  本项目利用文字识别、语音识别、自然语言处理、数据库、机器学习等人工智能技术,开发具备智能拟票、语音转文字输入、运行事件自动汇报、日志记录、日志检查等功能的智慧助手。

  5.2 、建设内容

  智慧调度助手的开发需要建立一个由以下四个方面组成的体系结构:一是连接到原系统:语音输入需要一个接口来开发对接日志记录注册系统、操作票系统,并通过使用两个系统的服务器来共享数据;二是数据服务平台:构建数据服务核心、提供计算任务资源规划、分布式计算等。同步与原始系统相关的数据,将数据导入专用数据库。基于My SQL数据库存储操作票、员工信息、设备信息、电话信息等。实时数据存储管理,注册表文件管理,内核引擎管理,提供数据服务接口。三是“深度学习”机器培训:在业务专家的指导下,从分析系统中获取数据,利用面向行动计划的机器学习培训不断应用于调度日常工作中的人工智能,针对不同场景的学习和实践,达成术语的正确识别和对调度的智能识别。四是应用功能:内置语音调度日志录入、识别调度日志、根据语音输入任务写操作票、查询访问历史信息等。

  5.3 、智慧调度助手建设方案

  5.3.1、 系统设计思路

  未来电网的发展是智能电网,智能电网的核心内容是智能调度。在此背景下,结合现有的基于控制云平台的甘肃oms2.0建设经验,提出构建“智慧调度”,实现电网调度过程中友好的人机交互和协助。依托这一专项人工智能项目,通过连接甘肃省公司的oms2.0日志系统和操作票系统,增加语音输入设备和语音识别平台引擎,深入集成语音和调度日志与操作票业务联动,实现语音到业务的无缝切换。

  智慧调度助手建设想法有以下几点。

  第一,日志系统配备了一个语音输入接口,增加语音输入设备,并使用语音识别和文本转换技术实现语音输入转换成文本的功能,所以,调度程序可以快速、准确地记录操作日志,并解决一些调度程序输入耗时的问题。同时,建立调度操作日志语义语料库,利用机器学习训练其深度学习,对记录的日志进行错误判断,节约人工检查日志的时间,提高日志记录效率。

  第二,使用语音输入编辑事件文本信息。发送方查看后,可以根据语音发送命令自动发送操作事件短信。可以提前在数据库中对收件人号码进行分类和维护,然后定期进行维护。

  第三,建立调度操作票的典型票务库,使用机器学习,培训智慧助手学习写操作票。调度员操作智慧助手拟操作票,从而节省了拟票的时间。代表进行初审后提交,并按时进行审票。这样可以防止操作票出现错误,保证操作票的正确性,节省时间,提高工作效率,减轻调度人员的工作负担。

  5.3.2、 技术方案

  (1)总体架构

  按照智慧调度总体规划,将依托语音引擎,实现人性化智能交互,主要接入OMS调度日志、操作票等系统业务数据,通过自然语言处理技术和知识推理计算,实现调度业务智能处理交互。具体交互逻辑如图1。

  图1 系统交互逻辑图
图1 系统交互逻辑图

  (2)总体技术路线

  依据项目总体目标要求,系统设计实现时选择先进、成熟的技术路线、架构、开源产品,同时兼顾目前电网信息化系统现状,既要体现先进性,又能保证与已有技术路线的兼容。

  经过调研分析,系统选择Web技术路线,使用Java、JS、Python等语言开发,支持JAVAEE部分规范,采用分层技术和面向服务的技术架构,支持主流中间件,融合主流、成熟的开源软件。

  将智能电网作为一种传输介质,建设自动化的电网配送调度系统,在人工智能时代,以智能电网作为一种有效载体,围绕“后台数据模型平台”“运行数据平台”和“实时数据平台”建设,尽可能满足电网调度日益增长的需求;基于人工智能技术的技术网络综合升级,应巩固大数据技术的应用,建立大型数据库,实时监控电力网络运行,为电力网络自动化提供科学依据,在智能网络建设中,应进一步扩大智能网络覆盖面,在云技术、大数据技术、人工智能技术等综合实践中,实现“大电网”智能网络建设;构建人才保障队伍,确保智能化升级发展,面对新能源产业的发展,智能电力网络的发展,应强调专家作用的重要性,通过专业队伍的建设,确保智能化电网的发展升级。

  参考文献

  [1]王彦沣,熊志杰,邓志森,等.人工智能时代智慧电网调度的实现研究[J].信息与电脑(理论版) , 2021,33(02):168-170.
  [2]吴汕,孙伟乐,李祥地区电网智慧调度系统功能设计与构建[J]浙江电力,2020 39(02):1-9.

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