AI语言功能在配电自动化主站中的应用

国网上海市电力公司 张 宇 朱 江 严 威 李雪妍

智能配电网是我国城市化发展的重要动力，也是我国电力行业升级转型与创新发展的关键之一。配电自动化系统是智能配电网的基础，它在原有配电网架的基础上加装了具有三遥功能的智能开关等自动化设备，依靠以光纤为主、无线专网及公网为辅的数据通讯网络，从而提高电网的供电可靠性。作为配电自动化系统的核心，配电自动化主站则是配电网调度控制和信息管理的基石，一方面负责数据采集与监控、馈线自动化、配电业务管理等，另一方面与PMS、95598等其他配电相关信息系统进行信息交互。

但是新技术的应用也相应带来了一系列新问题，配电自动化技术虽能应用自动化设备的相关功能减轻配网站所人员的巡视、检修压力，但也对配电自动化调度员提出了较高的要求[1]。相对于常规的变电站，配电站的站名较长、站与站之间的站名较为相似、信息点间名称的区别也较小，这就增加了调度员快速、准确地定位配电站和相关信息点的难度。

作为大数据、人工智能的典型应用，AI语音功能的应用场景越来越广泛，可用性越来越高。从被玩坏的siri、小爱、小艺等智能助手，不堪其扰的智能客服等可看出AI语音已深深地融入在日常生活中[2]。但在电力企业中，由于部署难度高、迭代数据少，AI语音的应用还不够广泛，为此本文提出将AI语音功能应用于配电自动化主站。AI语音功能的提出和在配电自动化主站中的应用，为调度内网中用手输入搜索、设备定位、画面调用、图形操作等场景提供了另外一种途径，能够解放调控人员的双手，能使调控人员的工作强度大大降低，增加电力调度员的业务水平，避免因人为因素失误而带来的人身和设备不安全因素，避免了故障线路的长时间停电造成的工业等用户的巨大经济损失。同时在电力企业中引入AI语音功能还能提升供电可靠性和用户的服务体验，从而进一步提高用户对电力企业的满意度。

1 配电自动化主站中AI语音技术分析

语音识别技术。在AI语音系统中，语音识别的作用是将调度员的自然语音信号转换成计算机能识别的文字或二进制代码或字符序列等，从而使计算机能获取相应的命令并作出反馈，实现调度员语音对硬件设备的操控[3]。由输入的语音数据库和语言数据库，结合信号处理技术、数据挖掘技术和统计建模方法，进行模型训练，最终得到由语音标注数据训练而成的声学模型和由文本数据训练而成的语言模型[4]。另一方面，调度员的自然语音信号经过前端模块的端点检测提取调度员的录音，通过信号处理技术降噪，减少信道、说话人等因素影响，最后从语音信号中提取特征，在后端声学和语言模型的约束下通过解码器得到语音识别结果。

科大讯飞语音开放平台。目前语音识别的发展中，深度神经网络、循环神经网络、卷积神经网络是几个比较主流的技术方向。随着卷积神经网络在图像领域的发光发热，出现VGGNet、GoogleNet、ResNet等应用，为卷积神经网络在语音识别应用提供了更多思路，比如利用卷积的不变性来克服语音信号本身的多样性[5]。中国最大的智能语音技术提供商科大讯飞基于Attention模型的核心思想，通过机器学习方法构建了Hybrid CNN模型用于语音识别，建立了新一代语音识别系统。

图1 语音识别原理

2 AI语音功能在配电自动化主站中应用实现

2.1 目前配电自动化主站工作方式

随着电网规模的不断扩大及自动化、智能化程度的不断提高，配电网的接入数量、一次设备数量、信号数量也在不断增加。以国网上海市北供电公司为例，配电站数量就有1300多个，一次设备就有3万多个，信号数量就有8万多个，再加上30多万个遥测信号后数量会更多。同时相对于常规的变电站，配电站的站名较长、站与站之间的站名较为相似、信息点间名称的区别也较小，如国网上海市北供电公司配电自动化主站虽已对配电站名称按照拼音进行排列，但调度员要想快速、准确地调图、定位配电站和搜索相关信息点是非常困难且容易出现差错的。因此有必要对现有的配电自动化主站系统进行改进。

2.2 配电自动化主站AI语音功能实现流程对于电力配电自动化主站，其主要目的是根

据调度员语音信息实现智能调图、智能定位和智能搜索等功能，本文选择讯飞开放平台中的命令词识别功能作为开发平台。由于本文是基于上海配电自动化主站，电网调度员经常会说方言，因此为更准确地识别电网调度员的语音命令，本文建立了相应的上海方言词库，从而显著提升了识别的准确率。基于科大讯飞语音开放平台搭建的配电自动化主站AI语音系统的实现流程如下：

在配电自动化主站的Linux操作系统中建立配电自动化主站调度员的离线语音库和云语音库；语音输入。通过麦克风口述操作命令录入系统；语音识别。调用建立的语音库对电网调度员语音进行识别并通过信号处理技术降噪，减少信道、说话人等因素影响，同时通过第三方的接口将语音转为文本；自然语言处理。对文本进行分词和纠错，利用基于规则的自然语言处理方法提取调度员语音中的规则命令；命令预处理。将规则命令分成画面命令、统计命令、计算命令、应用命令，将生成的命令转到配电自动化主站即可实现画面服务、统计服务、计算服务和应用服务。

例如，若用户的指令是“打开”或“关闭某某配电站接线图”，这个语音指令在命令预处理之后，会被划分到配电自动化主站画面命令的技能域，配电自动化主站收到该指令后，会查找对应的配电站接线图画面，并查询该配电站接线图是否具有关联的操作指令，如果“变电站接线图”支持“打开”或者“关闭”的操作，该指令就会被送达到“画面服务”中，从而控制配电站接线图画面的打开或关闭。

2.3 AI语音识别功能在配电自动化主站中应用实现结果

AI调图。首先调度员语音输入“打开＊＊站”，待语音输入完成后系统会自动打开目的配电站的站内图，同时AI语音平台会自动播报配电站站名，帮助调度员核对所调出的配电站的站内图是否与目的配电站一致。例如，当调度员语音输入“打开长兴168弄站”，配电自动化主站系统会自动打开长兴168弄站的厂站接线图并自动播报“好的”。

AI定位。将语言功能接入后，调度员能快速定位到变电站内的设备。例如，打开长兴168弄站的厂站接线图后，调度员要想快速查找到该站的2号配变，即可语音输入“定位2号配变”，这时配电自动化主站系统会自动定位到该站的2号配变并回复“好的”。

AI搜索。首先调度员通过语音输入搜索目标，待语音输入完成后系统会通过语音内容进行判断，进而进行文本搜索。例如，当调度员语音输入“查找站内总信号”，配电自动化主站系统会自动搜索到站内总信号文本信息。

3 结语

将AI语音功能应用于配电自动化主站系统后，改进后的配电自动化主站为调度内网中用手输入搜索、设备定位、画面调用、图形操作等场景提供了另外一种途径，能够解放调控人员的双手；改进后的配电自动化主站系统能使调控人员的工作强度大大降低，实现减人增效的目的，降低运营成本。同时能避免因人为因素失误而带来的人身和设备不安全因素，避免了故障线路的长时间停电造成的工业等用户的巨大经济损失，减少了停电的时间。在保障配电系统正常运行的同时，也能使电力的分配更加合理。