摘要：21世纪，智能电网的研究已成为电力系统的战略目标。从最新智能电网的发展趋势来看，人工智能技术在输电线路在线监测和状态维修方面的应用已经十分广泛。人工智能将为电力工业的发展开辟全新的途径。
关键词：人工智能；输电线路；应用
1人工智能概述
人工智能(Artificial Intelligence)，其英文缩写为AI。是研究、开发用于模拟延伸和扩展人的智能的方法、理论、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机学科的一个分支，其通过机器学习和深度学习的方法，让计算机在某些方面，拥有思维方式类似人类，并且能力超过人类的认知、学习和执行等能力，是当下非常热门的一项技术。目前，人工智能技术已经和多个领域结合，例如：语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能技术已经在我们的生产生活中开始了广泛的应用，促进了诸多行业的发展。在电气自动化领域，仍然有许多环节离不开人的管理和控制，如果能够引入人工智能技术，可极大地降低生产成本，提高生产效率，促进社会更快的发展。
2我国输电线路的近况
电力是以电能作为动力的能源，而新技术的不断出现使得电力成为人们的必需品。工业随着时代的变化发展得极其迅速，电力资源对于各行各业的重要性日益攀升，人们对电力资源的需求越来越大。为解决电力供不应求的问题，满足人们对电力的需求，我国建立了越来越多的500kv超高压输电线路数。如今，500kv超高压构成供电的主要部分，缓解了国内部分供电紧张的局势；但是对500kV超高压输电线路运行维护管理仍然存在问题，因此应该采用科学的管理措施，避免部分地区供应短缺的紧张趋势，为人们的正常生活和工作提供有力的保障。
3人工智能在输电线路安全运行中的应用
3.1输电线路在线监测专家系统
ES是AI应用和研究最活跃和最广泛的课题。它具有启发性、透明性和灵活性。输电线路在线监测专家系统的开发，是根据监测收集的数据来推断输电线路故障的原因，其结构由知识库、数据库、解释机制、推理机和人机接口5部分组成。
3.2专家系统知识库
3.2.1绝缘子监测模块
绝缘子是一种特殊的绝缘控件，用来支持导线的绝缘体。绝缘子受到自然环境污秽和工业污秽时，会沉积在瓷表面上形成污秽层。被污染的绝缘子在电压的作用下，遇到一定的外部条件，会发生沿面污秽闪络现象。污闪会对输电线路运行构成重大威胁。因此，绝缘子的好坏对线路的安全运行十分重要，绝缘子既要有足够的机械强度，又要有绝缘良好的电气性能。
利用泄漏电流值可反映绝缘子的污秽程度，泄漏电流适合于在线测量。随着绝缘子泄漏电流在线监测装置的出现，在绝缘子上安装电流传感器，可以实时监测泄漏电流的大小(通常将动态泄漏电流Ih报警值设为40mA)。将测量的数据信号通过GPRS/CDMA/3G网络发送至监控中心，由AI依据泄漏电流信息，诊断绝缘子的污秽程度，作出污闪发生的预警告示。
3.2.2避雷器监测模块
金属氧化锌避雷器是一种保护性能优越、质量轻、耐污秽、性能稳定的避雷设备，在输电线路中，其可以有效地限制线路的过电压，大大减少输电线路遭雷击的跳闸故障。在正常工作电压时，流过避雷器的电流极小(微安或毫安级)，当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护输电线路绝缘免受过电压危害的效果。
将监测泄漏电流的传感器安装在避雷器的对应部位，对避雷器外表面泄漏电流(阻性电流Ir，正常值设为0．4～0．6mA)进行采样，取得相关监测数据，通过GPＲS/CDMA/3G网络发送至监控中心，人工智能判断避雷器的性能、状态，及时作出故障诊断预报。
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3.2.3覆冰监测模块
在环境温度接近或低于0℃时，冻结在导线表面白色透明或不透明的冰层称为输电线路覆冰现象。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。
3.2.4舞动监测模块
输电线路舞动会引起导线断裂、金具磨损、杆塔倾倒、线路跳闸等故障，造成大面积停电等严重事故。输电线路舞动的发生是一种由于空气动力不稳定而产生的现象，是导线在风的影响下产生的一种低频率、大振幅的自激振动。目前，对输电线路舞动的研究主要集中在导线舞动的机理和导线力学结构等基础方面，对已发生或可能发生舞动的线路，需及时调整防舞方案，采取加装防舞器等措施。
风激励是导线舞动的直接原因。通过在线路上安装环境气象(风力、风速、风向、温度等)传感器、振动(幅度)传感器，或在塔杆上安装视频传感器，可以实时监控输电线路的状态［。当发生严重舞动形态时，传感器将获取的实时监测数据信号，通过GPＲS/CDMA/3G网络发送至监控中心，由AI作出诊断，发布舞动故障的预警报告。
3.2.5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。
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。
3.2.6远程视频监测模块
输电线路远程视频监测系统由高清摄像机和低功耗视频主机及供电系统组成。远程视频监测系统的关键技术包括图像数据采集压缩编解码技术、3G无线网络数据传输技术(包括远程传输TCP/IP协议)、太阳能及蓄电池供电技术、信号处理及诊断技术等。系统可以对输电线路、塔杆、避雷器、绝缘子、覆冰、导线风偏、舞动等状况实行不间断的监测，对线路周边通道环境情况，包括施工、树木生长等情况进行监控，以便随时掌握输电线路的安全状况，实现输电线路状态的检修和管理，提升生产运行管理的水平。
输电线路视频监控系统由图像编码器、图像监控流媒体服务器和客户端监控软件组成。图像编码器将实时采集的数据信号，经压缩编码处理后，通过无线GPＲS/CDMA/3G网络发送至视频监控中心的流媒体服务器，在监控中心登录客户端监控软件，对视频流进行解码，并由计算机控制显示高性能图像传感器获取的现场图像，即可以看到摄像头拍摄的现场视频画面，从而实现图像的浏览、监控，再统一由AI处理相关信息。
4结束语
总之，AI的实现需要大量硬件的支撑，而软件工程更是AI的核心技术。近年来，AI在输电线路状态检测和故障诊断中的开发和应用，极大地提高了输电线路在线监测的智能化水平，保障了输电线路的安全、可靠，降低了事故的发生率。随着AI输电线路在线监测系统应用的逐步推广，AI正越来越显示出强大的生命力。
参考文献
［1］蔡自兴，徐光祐．人工智能及其应用［M］．北京:清华大学出版社，2016:200-241．
［2］罗琳．网络工程技术［M］．北京:科学出版社，2016:55-125．
论文作者:史骏然 马碧勋 林鲁云
论文发表刊物:《中国电业》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/11
标签：线路论文; 在线论文; 人工智能论文; 绝缘子论文; 导线论文; 电流论文; 避雷器论文; 《中国电业》2019年第10期论文;