人工智能在电网运行领域中的应用研究

李嘉辉

（佛山顺德供电局，广东 佛山 528300）

0 引 言

人工智能给予传统行业发展以新的思路，并且在新兴产业方面有着明显的效果。电网调控是电力系统运行和协调过程中的重要控制中心。电网调控过程中，主要运用现代化大数据分析和电网运行的机理分析方式，对于区域电力的分配和运行具有决策性的意义。

1 人工智能在电网运行领域中的应用意义

人工智能在电网运行领域中的应用，可以有效增强电力供应的稳定性和可靠性，利用人工智能技术，可以实现电力系统的实时监测和调整，及时发现和解决潜在的安全隐患，减少电网故障的发生概率，增强电力供应的稳定性和可靠性。人工智能在电网运行领域中的应用过程具体如下。

一是利用人工智能技术分析和学习历史数据，可以实现对未来电力需求的预测，从而提前做好调度和规划，避免因电力供需不平衡导致的电网故障和停电事故。人工智能可以学习和分析电力系统的历史数据，利用人工智能中的机器学习等技术预测未来的能源需求，从而提前做好调度和规划，实现电网运行领域的优化资源配置，提高效率。此外，人工智能可以根据电网的运行状态和负荷情况，智能地调整设备的运行状态和维修计划，提高设备的运行效率，延长设备的使用寿命。

二是利用人工智能技术优化调度电力系统，可以最大限度地利用电力资源，增强电力系统的运行效率和稳定性。人工智能在电网运行领域中的应用可以降低运营成本。通过自动化控制和远程监控等技术手段的应用，可以减少人力投入和设备维护成本。同时，利用人工智能技术智能化改造设备，可以提高设备的运行效率和使用寿命，进一步降低运营成本。

三是利用人工智能技术实时监测和调整电力系统，可以减少因设备故障导致的维修成本和停机时间，提高电力公司的经济效益。人工智能可以提高能源利用效率。通过智能化改造和优化资源配置等措施的实施，可以精细化管理能源，减少能源浪费和损耗。同时，利用人工智能技术监测和管理可再生能源，提高可再生能源的利用效率和稳定性。

四是利用人工智能技术监测和管理太阳能和风能，可以避免天气变化引发的电力供需不平衡问题，提高可再生能源的利用效率和稳定性。人工智能在电网运行领域中的应用可以增强电网的自我修复能力，利用人工智能技术实时监测和评估电网运行状态，及时发现和解决潜在的安全隐患，减少电网故障的发生概率。同时，在出现故障时，人工智能可以通过快速分析和优化控制算法，实现快速恢复和自我修复，增强电网的稳定性和可靠性。

五是利用人工智能技术快速定位和修复电力系统的故障，可以缩短停电时间，减少对用户用电的影响[1]。

2 人工智能在电网运行领域中的应用方向

2.1 可再生能源管理预测

目前，我国在能源创新开发方面取得阶段性成果，各种各样的可再生能源在生产生活中发挥着切实作用。但是，可再生能源普遍具有间歇性，基于可再生能源所产生的电能自然也存在一定的间歇和波动，给电网运行带来一定的不稳定风险。只有根据可再生资源的波动周期调整发电功率及配电方法，才能为广大人民群众提供稳定的电力支持。换言之，要尽快建立具有数据处理能力、特征提取能力的预测模型，准确预测可再生能源发电功率，同时人工智能模型需要具有自我学习能力，才能在复杂多变的电网运行条件下发挥应有作用。想要实现这一目标，引入人工智能技术势在必行，其所具有的深度学习能力和回归能力，保障发电功率预测模型的准确度。从实际应用情况来看，基于人工智能技术建成的预测模型，确实准确地预测和分析对政策、价格及天气等因素，为电网运行提供支持。

2.2 电网稳定性评估

电力能源是现代社会发展所必不可少的能源之一，将人工智能技术应用于电网稳定性评估，是保证电网运行的重要手段。电网稳定性指电网在受到各种干扰后恢复原有运行状态的能力，传统的电网稳定模型已经不再具有合理性。近年来，工作人员不断地研究控制电网稳定性的手段，在综合考虑拓扑结构、运行方式和故障类型的基础上，提出数据流控制的新思路。其主要是借助人工智能学习和数据挖掘技术等，运算电网运行数据，并快速提取、捕获其中的关键信息，以此为基础预测后续运行情况，最大限度地保障电网运行的稳定性，使电网在受到干扰后快速恢复稳定状态。

2.3 配用电控制

人工智能技术能够使电力系统快速地分析电网配电用电情况，在实现聚类能力、分类能力及辨识能力学习后，还能够实时监测电网运行数据并处理用电需求，这对于优化电网配电水平有一定的积极意义。另外，人工智能技术能够优化综合能源系统，在分析数据流的基础上提供高效操作方式。具体来说，人工智能在电网运行领域中，能够根据用户端电表采集的功率、电压及电流等信息，智能地为客户配电，最大限度地发挥有限的电力资源作用[2]。

3 人工智能在电网运行领域中的应用策略

3.1 数据驱动

在电网运行领域中，数据驱动策略至关重要，为实现人工智能的应用，需要大量的历史数据和实时数据支持。因此，建立完善的数据采集与管理系统必不可少。一方面，通过建立完善的数据采集网络，收集各类电网运行数据和能源信息，从而建立全面的数据集。这些数据可以包括电力负荷、电压、电流及频率等参数，还可以包括天气、温度和湿度等环境因素。另一方面，利用数据挖掘和分析技术，可以挖掘数据背后的规律和模式，为电网运行领域的运行和管理提供有效的数据支撑和决策依据，通过数据分析，预测电力需求，优化电网调度，并增强供电可靠性。

3.2 多元化技术融合策略

为充分发挥人工智能在电网运行领域中的作用，需要采取多元化技术融合策略，包括将机器学习、深度学习、自然语言处理等多种人工智能技术有机融合，构建智能化的电网管理系统。例如：利用机器学习算法预测电力负荷，以优化电网调度；利用深度学习算法诊断和处理电网故障，以提高供电可靠性；利用自然语言处理技术分析和理解用户的需求，以提供个性化的服务。同时，结合大数据分析、云计算和物联网技术，构建电网运行领域的信息化平台，实现对电网全方位、全周期的智能监控与管理，提高电网的运行效率和管理水平[3]。

3.3 响应与决策

在电网运行领域的建设中，实时响应与决策策略十分重要。应用人工智能技术可以建立实时的监测系统，实时监测和分析电网运行状态，及时发现异常情况并做出相应的响应和决策。通过建立智能化的预警机制，能够预测潜在的故障和风险，并提前制定相应的应对策略，保障电网的安全稳定运行。例如：利用机器学习算法实时预测电力负荷，以调整发电计划；利用深度学习算法实时监测和诊断电网设备，以提前发现潜在的故障隐患；利用自然语言处理技术实时分析和理解用户的需求，以提供个性化的服务[4]。

3.4 智能化运维与管理

利用人工智能技术建立智能化的电网运维管理系统，智能监控和维护电网设备。通过建立智能化的设备诊断与预测模型，可以实时监测和预测设备运行状态，提前发现潜在的故障隐患，确保设备的正常运行和使用寿命。例如：利用机器学习算法评估和预测设备的健康状态，以制定相应的维护计划；利用深度学习算法诊断和处理设备故障，以提高维修效率；利用自然语言处理技术理解和分析用户的反馈，以改进设备的性能和服务。

3.5 网络安全保障策略

目前，相关部门需要建立完善的安全防护体系，安全防护电网设备、数据采集与传输、数据存储与处理等各环节的同时，加强网络安全监管，及时发现和处理安全威胁，确保电网运行领域的安全稳定运行。例如：利用人工智能技术监测和预警电网设备安全，以发现潜在的攻击和漏洞；利用深度学习算法实时分析和监测网络流量，以发现异常流量和恶意攻击；利用自然语言处理技术分析和理解安全日志，以发现异常行为和安全事件[5]。

3.6 人工智能电网调控技术

整个分布式系统中每个机器都有着其单独负责的节点计算内容，更加适用于一些单机储存内存小的场景和模型，有着良好的扩展能力。在整个分布式深度学习的框架中，每一步学习阶段都存有技术网络模型的副本，并且每一台机器都需要对自己分配的数据训练和处理，然后同步每个节点中的模型参数，其可被分为同步和异步式2 种模式[6]。分布式计算框架能够为其深度学习模型提供一定的计算基础，并且需要将单机和现阶段十分主流的离线、流式和图计算计算框架相互融合，以新型计算引擎的构建来处理计算集群中的海量数据，然后融合并行与分布式2 种框架，减少训练过程中所损耗的具体时间，提升算法模型其迭代的速度。人工智能平台本身基于分布式深度学习的特点，其所包含的模块也相对较多，如数据或模型的划分、每一台机器算法的优化训练、模型聚合和同步通信机制与异步通信机制的模块等。其中，以一种并行的模型类实现框架计算机数据模型的划分，进而有效解决单个机器中神经网络模型内存超大的问题。模型构建过大则可以采取分布式模型中的相关模块代替其构建。而单机优化中的算法训练模块主要算负责参数的训练与迭代数据的向前传递。随后，这些数据会被向后发送到服务器，完成一个完整的迭代训练循环。在这样的流程与顺序的帮助下，可提升迭代优化的效率[7]。

4 结 论

在现代科学技术中，人工智能有着强大的处理能力，主要表现与感知、认知和计算智能处理等功能。同时，随着人工智能技术的快速发展，其在电网调控领域中已经有着初步的应用，以人工智能技术的优势来减少调度人员的工作强度，全面提升工作效率。人工智能在电网运行领域中的应用为智能电网的建设和发展提供新的思路和方向，有利于促进电网运行领域智能化管理和可持续发展，以此为推动能源行业的发展和进步提供有效保障。