人工智能與云服務(wù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

許放

（北京中電飛華通信有限公司 北京市 100071）

人工智能技術(shù)是指一種為了塑造出能以與人類智能相似的方式做出反應(yīng)的系統(tǒng)，所采用的技術(shù)，而云服務(wù)則是指基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬服務(wù)技術(shù)，將這兩種技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)的建設(shè)中，能夠提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性、安全性，優(yōu)化企業(yè)供電服務(wù)水平，因此，工作者要深入分析上述兩種技術(shù)的在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，并采取有效措施，強化技術(shù)應(yīng)用效果，推動電力系統(tǒng)建設(shè)水平的發(fā)展。

1 人工智能與云服務(wù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用特點

就目前來看，人工智能與云服務(wù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用呈現(xiàn)出以下幾個特點：

（1）精確度高，在智能電網(wǎng)中，基于人工智能、云服務(wù)所構(gòu)建的系統(tǒng)，運行時主要依賴既定的計算程序以及具有強大計算功能的中央處理器，因此，在執(zhí)行巡檢、故障處理等智慧功能時，往往具有更高的準(zhǔn)確度，同時，其所具備的與人類智能相似的行為模式，也使其能夠在處理具體問題上，形成更加合理的判斷；

（2）效率高，在人工智能與云服務(wù)技術(shù)的應(yīng)用中，人們?yōu)榱藵M足這兩種技術(shù)對硬件性能的需求，研發(fā)了300M 的高速單片機，這種集成電路芯片相當(dāng)于一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，使智能電網(wǎng)系統(tǒng)具有更強的兼容性，促進了5G 等高新技術(shù)的集成，實現(xiàn)了系統(tǒng)運行效率的可持續(xù)優(yōu)化發(fā)展；

（3）安全性強，人們借助AI、云計算服務(wù)，可以通過大量地收集運行數(shù)據(jù)，訓(xùn)練出適應(yīng)性極強的AI 安全防護模型，并利用其模糊性決策能力，消除邊界安全缺陷，保證智能電網(wǎng)系統(tǒng)的運行安全。

2 人工智能在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 在安全防護中的應(yīng)用

自大云物移智鏈等信息技術(shù)融入智能電網(wǎng)建設(shè)以來，異構(gòu)電網(wǎng)終端越來越多，如充電樁、攝像頭等，而這些異構(gòu)終端不僅支持外部接入，而且與電網(wǎng)直接相連，使得惡意代碼很容易通過這些終端，損害電網(wǎng)系統(tǒng)，導(dǎo)致故障。為此，人們利用AI 技術(shù)，可以建立一個靈敏的威脅感知系統(tǒng)，來及時識別、處理惡意攻擊和病毒，保護智能電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。以AI 深度學(xué)習(xí)智能檢測系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)借助人工智能技術(shù)，構(gòu)建了一個AI 識別模型，且技術(shù)人員在將其投入使用前，基于其深度學(xué)習(xí)功能，使用了規(guī)模充足的樣本，以及準(zhǔn)確的標(biāo)簽，對其進行訓(xùn)練，在其投入使用后，發(fā)現(xiàn)其能夠識別98%以上的黑樣本，在識別效率方面，高于傳統(tǒng)安全系統(tǒng)的10 倍以上，由此可見，只要系統(tǒng)培訓(xùn)用的樣本足夠充沛、標(biāo)簽足夠準(zhǔn)確，該AI 安全防護系統(tǒng)，即可滿足智慧電網(wǎng)系統(tǒng)在異構(gòu)終端接入方面的安全防護需求。此外，基于AI 技術(shù)的安全動態(tài)感知系統(tǒng)，也可以通過提取更多的黑樣本特征點，來提高危險識別的準(zhǔn)確率，強化智能電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行。在此過程中，系統(tǒng)內(nèi)的AI 大腦核心惡意號碼檢測模型，能在單位惡意代碼樣本中提取、記錄190 個以上的特征點，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，待投入使用后，通過對外來信息代碼進行多維度畫像，再與惡意代碼特征點進行對比，完成危險識別，且能達到91.86%的準(zhǔn)確度，有助于智慧電網(wǎng)系統(tǒng)信息安全防護水平的發(fā)展。

2.2 在故障恢復(fù)預(yù)防中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，AI 在智能電網(wǎng)故障恢復(fù)預(yù)防中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面，即運作系統(tǒng)故障自動恢復(fù)，以及智能巡檢兩個方面。在運作系統(tǒng)故障自動恢復(fù)方面，AI 技術(shù)主要用于用電故障處理，即當(dāng)停電問題出現(xiàn)后，AI 運作系統(tǒng)根據(jù)具體情況，進行決策和執(zhí)行，使電網(wǎng)在短時間內(nèi)自動恢復(fù)供電，以降低停電事故對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊憽Ｔ诖诉^程中，AI 中控系統(tǒng)需要通過對30 余萬條信息進行分析，來捕捉異常數(shù)據(jù)，然后生成內(nèi)部故障報警信息，再深入分析這些報警信息，并作出判斷，同時，由于每個故障一般都會生成數(shù)十條報警信息，因此，AI 系統(tǒng)需要綜合分析這些報警信息，來識別故障、生成故障處理預(yù)案。但就目前來看，AI 系統(tǒng)在單片機等先進硬件系統(tǒng)的支持下，可以達到秒級的故障判斷速度，而專業(yè)的調(diào)控員至少需要3min 才能判斷一個故障類型，且一些供電公司，利用AI 系統(tǒng)，已經(jīng)可以在0.3s 以內(nèi)處理好停電事故，也就是說，在人們感知到故障之前，AI 系統(tǒng)就已經(jīng)能夠完成故障處理。在智能巡檢方面，AI 技術(shù)主要應(yīng)用在智能巡檢機器人的構(gòu)建中，并使其能夠支持24 小時不間斷的高效巡檢以及遠(yuǎn)程控制，大幅度減輕電網(wǎng)巡檢人員的工作強度，增強智能電網(wǎng)運作的穩(wěn)定性。目前，巡檢機器人完成一個一般規(guī)模的電網(wǎng)變電站巡檢，僅需要2 小時，而人工卻需要4 小時，由此可見AI 技術(shù)在電網(wǎng)故障預(yù)防中起到了顯著的作用。

2.3 在智能調(diào)度中的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)的調(diào)度中，AI 技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在電網(wǎng)預(yù)測與辨識上。在此過程中，人們利用AI 技術(shù)中的人工算法，結(jié)合調(diào)度大數(shù)據(jù)技術(shù)，使AI 模糊決策模型可以根據(jù)學(xué)習(xí)樣本數(shù)據(jù)，來預(yù)測電網(wǎng)運行趨勢，然后對有可能出現(xiàn)的故障進行分析，最后根據(jù)分析結(jié)果，協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)的運作，以準(zhǔn)確規(guī)避各類運行風(fēng)向，使其時刻保持良好的運行狀態(tài)。此外，隨著清潔能源開發(fā)利用的不斷深入，人們逐步研發(fā)出了微電網(wǎng)，以解決多種電源并網(wǎng)的問題。在微電網(wǎng)技術(shù)的背景下，智能電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為了一個由分布式電源、能量轉(zhuǎn)換裝置等結(jié)構(gòu)組成的小型配電系統(tǒng)，人們通過將AI 技術(shù)應(yīng)用到該類型的智能電網(wǎng)中，可以構(gòu)建一個深度遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并利用該網(wǎng)絡(luò)對微電網(wǎng)的運行狀態(tài)特征進行提取，再基于此，調(diào)控微電網(wǎng)中的各個分布式發(fā)電單元，實現(xiàn)智能微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度，同時，由于該調(diào)度模式完全是通過學(xué)習(xí)而形成的，所以無需預(yù)測建模，即可呈現(xiàn)出對微電網(wǎng)的良好自適應(yīng)性，由此可見，AI 智能調(diào)度系統(tǒng)不僅能有效用于傳統(tǒng)的智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，而且在微電網(wǎng)模式的智能電網(wǎng)調(diào)度中，依然可以表現(xiàn)出優(yōu)質(zhì)的性能。

2.4 在能源互聯(lián)建設(shè)中的應(yīng)用

能源互聯(lián)在本質(zhì)內(nèi)涵上，正如美國華盛頓特區(qū)經(jīng)濟趨勢基金會總裁，杰里米·里夫金所闡述的“正如我們在網(wǎng)絡(luò)上相互分享信息一樣，使億萬人在家、辦公室、工廠中生產(chǎn)再生能源，并將多余的能源與他人分享”，同時，他還提出了實現(xiàn)能源互聯(lián)的4 個元素，即分布式儲能、分布式發(fā)電、可再生能源、電氣化交通、互聯(lián)網(wǎng)。而目前，微電網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的形成和日趨成熟，使得人們逐步具備了上述4 項元素，但仍需要相應(yīng)的運行維護技術(shù)，來支持這4 項元素的融合，以達到構(gòu)建基于能源互聯(lián)的智能電網(wǎng)建設(shè)。在此過程中，智能電網(wǎng)系統(tǒng)必須具備滿足能源互聯(lián)的數(shù)據(jù)處理需求，以及信息互聯(lián)條件下的安全防護需求，而在AI 技術(shù)下，人們借助大數(shù)據(jù)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以構(gòu)建一個具有強大數(shù)據(jù)處理、信息識別、問題決策能力、學(xué)習(xí)能力的AI 模型，使智能電網(wǎng)系統(tǒng)具有更強的運算能力，實現(xiàn)對能源互聯(lián)運作的不間斷監(jiān)控，保證能源互聯(lián)的穩(wěn)定性與有效性，因此，將人工智能應(yīng)用到智能電網(wǎng)的能源互聯(lián)建設(shè)上，有助于電力系統(tǒng)運行模式的發(fā)展。

3 云服務(wù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 在電網(wǎng)智慧服務(wù)建設(shè)中的應(yīng)用

從整體上來看，云服務(wù)內(nèi)容可以包括IT 和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，以及其他服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)有5000 萬以上的用戶，正在使用個人云服務(wù)，現(xiàn)階段，個人云服務(wù)的營收已經(jīng)達到了2.4 億美元，其市值預(yù)計可達到40 億美元以上，由此可見，云服務(wù)早已成為了服務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。為了順應(yīng)該趨勢，智能電網(wǎng)領(lǐng)域也逐步基于云服務(wù)，構(gòu)建了智能電網(wǎng)智慧服務(wù)體系，以期塑造更好的用戶體驗。在此過程中，人們將云服務(wù)與政務(wù)結(jié)合在一起，構(gòu)建了一種新型的智慧服務(wù)模式，減少了用戶在業(yè)務(wù)變更時需要辦理的手續(xù)，落實了提升了電網(wǎng)便民服務(wù)水平。以二手房用電“無感過戶”服務(wù)為例，人們通過將云服務(wù)技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中，結(jié)合基于互聯(lián)網(wǎng)的政務(wù)辦理系統(tǒng)，使人們在辦理過戶時，工作人員只要選擇將數(shù)據(jù)同步推送至智能電網(wǎng)系統(tǒng)，即可實現(xiàn)在不提交任何材料、進行任何審核的情況下，直接同步完成用電過戶，提高了用戶體驗。此外，借助云服務(wù)技術(shù)，人們還可以業(yè)務(wù)辦理中心與智能電網(wǎng)系統(tǒng)相連，構(gòu)建出智能化的供電營業(yè)廳，以實現(xiàn)電網(wǎng)智慧服務(wù)，例如：2019年9月初投入使用的青秀智慧營業(yè)廳，該營業(yè)廳基于云服務(wù)技術(shù)，設(shè)立了線上辦電體驗中心、業(yè)務(wù)辦理中心、智慧生活館等服務(wù)區(qū)，并結(jié)合人臉識別的新興技術(shù)，使客戶在體驗智能科技的同時，完成辦電程序[1]。

3.2 在電網(wǎng)智能計量普及中的應(yīng)用

智能計量主要是指是指一種能夠幫助用戶控制用電量、消除賬單糾紛的智能用電量計量系統(tǒng)，其作為智能電網(wǎng)的建設(shè)基礎(chǔ)，由于成本過高，現(xiàn)階段僅應(yīng)用于大型的公用事業(yè)單位公司，但大部分中小企業(yè)客戶所持有的用戶量較少，且不具備獨立建設(shè)全套智能計量系統(tǒng)的經(jīng)濟能力，因此，難以得到全方位的普及。為此，西門子公司利用云服務(wù)技術(shù)，建立了一個智能計量服務(wù)平臺，使客戶在不具備IT 基礎(chǔ)設(shè)施、智能計量應(yīng)用系統(tǒng)的情況下，可以直接通過登錄云服務(wù)平臺，來與其他客戶共享智能計量系統(tǒng)，并接受實時計量、數(shù)據(jù)安全、遠(yuǎn)程通斷、自動賬單等智能計量功能，實現(xiàn)智能計量的普及，以增強用戶對自身電能耗費情況的認(rèn)知，優(yōu)化其用電消費行為。此外，云服務(wù)平臺也給予了智能計量走入群眾日常生活的可能性，并結(jié)合智能電表，大幅度提高了電費抄核收的效率。目前，我國已經(jīng)制定了3.5 億臺智能電表的安裝計劃，形成了電費抄核收的智能化趨勢，有助于智能電網(wǎng)建設(shè)水平的發(fā)展[2]。

3.3 在電網(wǎng)信息統(tǒng)籌分析中的應(yīng)用

云服務(wù)技術(shù)在智能電網(wǎng)信息統(tǒng)籌分析中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在“國網(wǎng)云”的建立和使用中。該系統(tǒng)用于統(tǒng)籌和管理電網(wǎng)運營中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如線損數(shù)據(jù)、營銷檔案數(shù)據(jù)等，目前，基于該系統(tǒng)的線損計算實時性較以往提高了21%，營銷檔案數(shù)據(jù)整理速度也達到了分鐘級，有助于精益化理念在智能電網(wǎng)運行管理中的落實。在云服務(wù)的視域下，國網(wǎng)云中的同期線損管理系統(tǒng)，作為云服務(wù)技術(shù)優(yōu)越性呈現(xiàn)最明顯的數(shù)據(jù)分析決策系統(tǒng)，上云后，其電量計算數(shù)據(jù)抽取時長從之前的10 小時，縮短到了4.5 小時，計算時效性提高了2.2 倍，而這種效果形成的關(guān)鍵源于云服務(wù)技術(shù)，跨域計算的實現(xiàn)，使該系統(tǒng)的應(yīng)用一級部署、數(shù)據(jù)二級存儲框架下的計算實時性得到了顯著的提高，因此，云服務(wù)技術(shù)在智能電網(wǎng)信息統(tǒng)籌分析中呈現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果。此外，云服務(wù)的應(yīng)用，也賦予了國網(wǎng)云優(yōu)質(zhì)的并行計算能力，結(jié)合該平臺對42T 實時采集數(shù)據(jù)全量接入的支持，為跨主體、業(yè)務(wù)等分析、決策類場景建設(shè)，提供了充足的數(shù)據(jù)資源，提升了智能電網(wǎng)對用電信息采集數(shù)據(jù)整合應(yīng)用的效果[3]。

3.4 在電網(wǎng)智慧數(shù)據(jù)運維中心建設(shè)中的應(yīng)用

一個優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)運維中心，是保障智慧電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)條件，但在數(shù)據(jù)中心的實際運行中，經(jīng)常會出現(xiàn)運維協(xié)作不暢等問題，影響智慧電網(wǎng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。為此，可以將云服務(wù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)運維中心的建設(shè)中，來構(gòu)建一個基于互聯(lián)網(wǎng)的微服務(wù)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，以強化數(shù)據(jù)運維中的兼容性，使各類硬件設(shè)施順利接入到數(shù)據(jù)運維中心網(wǎng)絡(luò)中，保證整體運維協(xié)調(diào)效果。以Noa 小時智慧運維綜合管理平臺為例，在該平臺的建設(shè)中，技術(shù)人員利用云服務(wù)技術(shù)，基于微服務(wù)架構(gòu)，將傳統(tǒng)的集中式IDC 數(shù)據(jù)中心，轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际酱鎯DC 數(shù)據(jù)中心，使各類自主硬件設(shè)備，得以順利接入到數(shù)據(jù)運維中心系統(tǒng)中，同時，該數(shù)據(jù)中心還具有極強的技術(shù)兼容性，可以支持大數(shù)據(jù)技術(shù)、AI 技術(shù)等高新信息技術(shù)的接入，使該數(shù)據(jù)運維中心得以具備故障智能預(yù)測、AI 節(jié)能、報警智能分析等功能，增強了數(shù)據(jù)運維中心的使用性能，有助于智慧電網(wǎng)數(shù)據(jù)運維中心的建設(shè)發(fā)展。此外，由于在云服務(wù)技術(shù)下，計算分布于各個分布式計算機上，而非遠(yuǎn)程服務(wù)器或本地計算機，因此，基于云服務(wù)技術(shù)打造的數(shù)據(jù)運維中心，能夠使操作者將資源切換到需要的應(yīng)用上，優(yōu)化人們對智能電網(wǎng)系統(tǒng)控制的靈活性，提升了智能電網(wǎng)的建設(shè)水平[4]。

4 結(jié)論

綜上所述，增強云服務(wù)、人工智能的應(yīng)用效果，能夠提升智慧電網(wǎng)的建設(shè)水平。對于智能電網(wǎng)來說，人工智能的應(yīng)用，可以減輕電網(wǎng)運行管理壓力，促進新能源的接入，有助于新基建的深入推進，同時，云服務(wù)技術(shù)的落實，也豐富了智能電網(wǎng)的服務(wù)項目，提高了用戶用電的便捷性與經(jīng)濟性，從而促進了我國電力系統(tǒng)的可持續(xù)優(yōu)化。