基于人工智能技术的物联网型电网自动化终端

王茜

摘要：本文所述自动化终端是应用移动互联网、人工智能等现代信息技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互的智慧服务自动化终端。

关键词：人工智能、边缘计算、物联网、语音交互、配电自动化终端

前言：

随着以信息化、互联网为代表的第三次工业革命的兴起，电网智能化运行成为电网企业提升运营能力的主要途径。然而随着设备数量日益庞大、电网结构日益复杂，在内部粗放式管理成本难以压缩和外部电力体制改革环境下收入趋窄的背景下，电网公司必然要提升管理水平和生产效率，然而运用传统的技术手段和管理模式无法实现电网企业的精益管理，本文研究项目应运而生。

内容：

1、人机交互的电网安全稳定控制装置开发

（1）穩定控制功能模块的MODBUS通信程序设计：采用模块化设计，分为3个模块，初始化模块、数据接收模块、数据处理模块。

①初始化模块：开展通信的波特率设置、数据接收的串口中断和定时器设置等;

②数据接收模块：由串口接收中断子模块和定时器中断子模块组成。串口接收中断子模块用于接收MODBUS数据，按字节接收数据，每接收一个字节就进入一次串口中断子模块;定时器中断子模块用于判断MODBUS一帧数据的起始与结束;

③数据处理模块：判断信息帧要求实现的功能，并给人机界面模块回复信息。

（2）人机界面模块设计：选择支持串口MODBUS通信协议的工业触摸屏作为人机界面模块，完成监控界面所有的数据显示和修改功能。

2、基于物联网技术，利用5G网络搭建边缘计算平台

（1）CE设备：终端边缘设备，位于平台的接入层，主要开展变压器、柱上开关FTU、配变TTU、开闭所DTU、集中器等设备的开发，最终实现对设备的监控和现场各类信息的采集与控制;

（2）PE设备：边缘汇聚/接入设备，位于平台的汇聚层，基于多个CE设备进行状态感知、信息交互、实时分析，实现所管辖范围内的CE设备的信息汇集、处理和通信监视等功能;

（3）P设备：核心设备，位于平台的核心层，接收通过PE设备转发过来的现场设备信息或直接接收来自各CE设备的实时信息，通过信息分析配电网的运行状态，保障配电网全局的稳定高效运行;

（4）边缘终端部署边缘计算对原始数据的过滤、清洗、聚合、质量优化（剔除坏数据）、语义解析等实现数据优化，有效应对数据爆炸，降低数据传输带宽。

3、生物特征识别技术研究

主要开展传感器设计、数据预处理及特征处理技术研究。从生物特征识别技术应用流程看，分为注册和识别两大过程。

（1）注册：通过传感器对人体的生物表征信息进行采集，如利用图像传感器对指纹和人脸等光学信息、麦克风对说话声等声学信息进行采集，利用数据预处理以及特征提取技术对采集的数据进行处理，得到相应的特征进行存储;

（2）识别：采用与注册过程一致的信息采集方式对运维人员进行信息采集、数据预处理和特征提取，然后将提取的特征与存储的特征进行比对分析，确认身份并完成识别。

4、人机语音交互系统开发

主要结构包括预处理模块、特征提取模块、训练语音模型、模式匹配、识别测试模块，通过训练产生的词汇表进行识别判别，进行句法分析完成语义分析。语音的预处理技术主要包括：噪声消除、端点检测、加强等。

5、机器自我深度学习算法研究

基于云，利于深度学习算法分析电网外部环境因素和内部的设备运行特性等数据，实现态势感知，并根据感知结果来实现态势理解、态势预测和态势评估，最后达到预警的效果，能够动态灵活调整和控制配电系统的运行状态，使系统状态朝向有利方向发展。

6、人工智能分析系统开发

（1）建立故障信息知识库：通过对历次故障中各采集终端的电压电流进行深度学习，建立数据库;

（2）语音问答：当接受到语音指令时，主动启动数据库分析、系统工作日志分析等功能，直接回复运维人员指令;

（3）语音指令识别故障：当接收到语音诊断指令时，主动启动信息采集，并将采集到的电压电流信息与故障信息知识库进行比对，确定故障区域和故障点;

（4）语音预警：当判断出故障区域后，将故障区域在地理信息图上进行显示，并通过语音形式告知运维人员故障点地理信息和故障信息。

结束语：

本文针对国内外人工智能配电网自动化终端技术发展趋势及现状进行了前期调研，在现有配电自动化终端开发基础上进行改进及优化设计，主要开展组件设计、相关技术研究、算法计算、系统开发、生产工艺设计、产品性能分析等，项目技术路线清晰，产品可有效提高配电网的智能化水平，缩短故障处理时间，未来能够广泛适用于电力系统的各级变电站，极具操作可行性、技术可行性。