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摘要：为了电力系统输电线路安全稳定运行，提出了基于运维自动化平台的多层面、多维度输电线路运维辅助决策专家系统，给出了专家系统的工程方案设计和应用功能设计。从数据处理、高级应用和展示3个层面构建了输电线路运维辅助决策专家系统的总体架构，分析了包括智能预警、故障诊断、状态评价、风险评估、经济性评估、多维度分析以及数据处理等关键技术问题，阐述了系统的硬件系统设计，最后给出了系统运行的部分实例，验证了该专家系统能够为输电线路的安全稳定运行和运行决策提供技术支持。
关键词：输电线路；专家系统；辅助决策；风险评估
1、引言
电力领域中输电线路是电力系统的枢纽干线，高压输电线路的智能监测、状态评估以及辅助决策对于电网的安全稳定运行起到很重要的作用。近年来专家系统得到迅速的发展，在多个领域获得实际应用，但在电力领域应用不多，专家系统将某个领域的专家知识和经验以知识库的形式存入数据库，通过各种智能的计算机手段模仿专家解决问题的推理方式和思维过程，运用知识库对实际过程中的问题做出判断和辅助决策。随着电网规模的不断扩大和运行复杂性的不断增加，一旦输电线路发生故障，在很短的时间内就回有大量的报警信息，仅凭操作人员的经验进行故障诊断，其快速性和正确性难以保证。因此需要一种针对输电线路故障诊断的专家系统，以提高输电线路状态检修的工作效率。
2、硬件系统设计
图1给出了输电运维辅助决策专家系统的硬件配置方案。视频监控接口服务器、覆冰和雷电系统接口服务器、GIS系统和7大中心接口服务器分别用来接收来自于视频监控系统、覆冰和雷电系统、GIS系统和7大中心的数据并进行处理；用户工作站和开发维护工作站分别用于用户和开发人员对系统进行操作；由于输电线路各种信息的数据量大，设置了18T的磁盘列阵；在系统与综合数据网设备之间设置纵向防护用防火墙，保证整个系统的安全。图2为现场应用图。
图1 硬件系统结构图
图2 忻州大屏系统显示
3、软件系统设计
输电线路运维辅助决策专家系统的功能总体以运维基础平台为基层，通过系统内部信息平台获取线路设备状态，同时通过IEC61970/CIM模型，关联设备台账信息，通过各种监测信息的存储、诊断、分析、加工和预测等数据应用技术，对线路进行状态诊断、分析、评估、辅助决策。
输电线路运维辅助决策专家系统的总体架构如图3 所示。系统总体上分为3个层次，包括数据处理层、高级应用层、展示层。
图3 输电线路运维辅助决策专家系统总体架构
4、技术说明
4.1智能预警
智能预警的目的是使运行维护人员对预警信息（包括在线监测信息、试验、巡视、线路状态、风险、经济等评价结果信息）进行实时的监控，并对预警信息进行分析应用、处理以及配置等相关操作。同时，当发生预警情况时，能够关联相关操作，提醒运行维护人员确定设备状态，及时地修复已发生故障，确保输电线路能够正常运行。
4.2故障诊断
故障诊断是系统对产生智能预警的装置和设备，采用相应的智能算法，根据积累的经验以及收集到的各种信息数据，分析并得出相应的诊断结论。故障诊断所得到的结果可加入故障诊断库中，使故障诊断库拥有自我学习的能力。
4.3状态评价
状态评价是根据输电线路设备缺陷和故障的性质与概率统计分析，利用以往发现、处理缺陷和故障的方法、数据和经验，建立评估模型，以现有的运行巡视带电监测、在线监测等技术手段获取状态信息，对输电设备的运行状态进行综合评定。
图4 输电线路运行风险评估模型
4.4风险评估
4.4.1风险评估过程
设备风险评估在设备状态评价的基础上，评估设备出现故障的可能性和后果的严重程度，确定设备面临和可能导致的风险。
输电线路运行风险评估模型的构建框图如图4所示，该模型的评估包括3个阶段：
评估模型的输入阶段，即风险识别阶段，包括数据统计分析，风险评估指标的选择，评估模型的输入主要集中在这一部分。
综合风险值的计算阶段，包括风险概率估值、风险产生的后果严重度的量化以及风险权值的确定三个部分：风险后果严重度采用的是信息谍的方法来量化；风险权值的计算采用AHP法、谍权法和二者的组合优化即最小二乘法来最终确定风险权重；最后根据上风险值公式来计算综合风险值。
4.4.2风险等级划分
本系统把风险大小划分为5个等级，分别为：很低、低、中等、高和很高，具体划分依据如表1所示。
表1 设备风险等级划分
图5 多维度评估模型
4.5经济性评估
经济性评估主要是对线路运行进行宏观的评估，给出线路运行的辅助决策意见，主要考虑线路停电时间、停电周期、停电检修时间安排的评估决策，后期再考虑对设备材料成本、人工运行成本、线路运行效益等方面进行经济性评估。
4.6多维度评估
多维度评估以设备故障分析、输电线路状态分析、输电线路风险进行多维度的评估。本系统采用点面结合、多阶段评估，实现对输电线路状态、风险、经济性的现状和发展趋势的评估，为合理地安排检修、线路改造提供决策支持，评估模型如图5所示。
4.7数据处理
4.7.1数据分类
输电线路数据可根据不同的设备进行分类，主要分为基础及防护设施数据、线路防护区数据、导地线数据、绝缘子串数据、金具数据、杆塔数据和防雷接地装置数据等7类数据。
4.7.2数据采集
运维平台提供数据的服务，系统调用这些服务，按规定的标准格式对数据进行解析。
4.7.3数据存储
系统数据库基于企业级关系型数据库构建。数据库中所有的状态数据均具有统一的设备唯一标识。数据库设计的关键技术之一是针对海量数据处理要求的数据模型优化设计。
4.7.4数据接口
专家系统与其它系统的接口，将采取独立的数据接口来实现。
5、不足及改进
本系统还处于不断充实和完善的过程中，需要进一步研究输电线路信息的可靠采集与传输技术，使更加全面的信息都被纳入到本专家系统分析范围之内；需要不断地积累历史数据，为更深层次的研究提供基础数据；还需要进一步加强多维度辅助决策分析技术，为输电线路提供更好的辅助决策体系。
6、结语
输电线路是电力系统最重要的一部分，对高压输电线路的智能监测及状态评估使电网能够更安全运行，现有的输电线路辅助决策体系已经不能满足越来越复杂的电网运行决策，因此本文将专家系统引入到输电线路的智能监测、状态评估和辅助决策中，建立了一个以运维自动化基础平台为基础的多层面、多维度的输电线路辅助决策专家系统。该系统能对输电线路运行过程中产生的故障进行智能预警、故障诊断、状态评价、风险评估、经济性评估以及多维度辅助决策分析，保证输电线路的健康安全运行，提升输电线路应对故障的能力。
参考文献
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论文作者:申建军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：线路论文; 专家系统论文; 多维论文; 数据论文; 状态论文; 系统论文; 风险论文; 《电力设备》2018年第17期论文;