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出版者:

作者:国家电网公司人力资源部 编

出品人:

页数:683

译者:

出版时间:2010-10

价格:72.00元

装帧:

isbn号码:9787512308855

丛书系列:

图书标签:

• 调度
• 电网
• 电力系统
• 电网调度
• 自动化
• 主站
• 维护
• SCADA
• EMS
• 电力自动化
• 继电保护
• 电力工程

现代输变电系统运维的智能革新：基于深度学习与物联网的前瞻性实践 图书名称：现代输变电系统运维的智能革新：基于深度学习与物联网的前瞻性实践 图书简介： 本书聚焦于当前电力系统运维领域最前沿的技术融合与应用实践，深入探讨了如何利用深度学习（Deep Learning）和物联网（IoT）技术，构建一个高效、自适应、高可靠性的现代输变电系统运维新范式。全书内容紧密围绕“智能化、自动化、预测性”三大核心目标展开，旨在为电力行业的技术人员、研究学者以及系统规划者提供一套系统化、可操作的技术指南和理论支撑。 第一部分：电力系统数字化与物联网基础设施的构建 本部分首先确立了智能运维的基石——数据采集与传输的可靠性。我们详细分析了新一代智能电子设备（IEDs）、传感器网络在变电站和输电线路中的部署策略与挑战。 1. 高精度数据采集与实时同步技术： 阐述了广域测量系统（WAMS）和分布式暂态记录系统（DTS/DAS）的数据特性、采样频率要求，以及如何通过IEEE C37.118.1a等标准协议实现纳秒级同步。重点分析了边缘计算在数据预处理中的作用，以减轻中心平台的带宽压力并提高决策的实时性。 2. 面向电力环境的物联网架构（Power-IoT）： 深入剖析了适应高噪声、强电磁干扰环境的无线通信技术选型，包括LPWAN（如NB-IoT、LoRa）在非关键数据回传中的应用，以及5G技术在关键控制回路和超高带宽数据流（如视频监控、保护动作录波）中的前瞻性应用场景和安全隔离机制。 3. 统一数据模型与知识图谱构建： 强调了数据标准化对于后续AI模型训练的重要性。本书提出了一种基于本体论（Ontology）的输变电资产知识图谱构建方法，将设备结构、运行参数、历史故障记录和维护规程进行关联，为后续的智能诊断和推理打下坚实的数据基础。 第二部分：基于深度学习的设备健康状态评估（PHM） 本部分是本书的核心，着重讲解如何将复杂的非线性信号转化为可预测的健康指标，实现从“事后维修”到“预测性维护”的跨越。 1. 多源异构数据融合与特征工程： 探讨了如何整合电流、电压波形、局部放电（PD）信号、红外热像仪数据以及SF6气体在线监测数据。详细介绍了针对这些异构数据的降噪、去趋势化处理，并重点阐述了卷积神经网络（CNN）在自动特征提取中的优越性，尤其是在处理高维时频图谱数据时的应用。 2. 深度残差网络在设备老化预测中的应用： 针对变压器绕组、套管等关键设备，提出了基于深度残差网络（ResNet）和长短期记忆网络（LSTM）的组合模型。残差网络用于捕捉复杂的空间特征（如局部放电的频率分布变化），而LSTM则用于建模时间序列上的退化趋势，实现对剩余使用寿命（RUL）的精确估计。 3. 图神经网络（GNN）在电网拓扑风险评估中的应用： 阐述了如何将整个电网视为一个动态图结构，利用图卷积网络（GCN）来分析设备故障在网络拓扑中的传播路径和连锁反应概率，从而实现对电网运行安全性的全局性、非局域性风险评估。 4. 可解释性人工智能（XAI）在运维决策中的落地： 认识到电力系统对可靠性的极致要求，本书投入大量篇幅探讨了XAI技术，如SHAP值和LIME方法，如何揭示深度学习模型做出“设备即将故障”判断的依据，确保运维人员能够信任并采纳模型的建议，避免“黑箱”决策。 第三部分：自主决策与闭环优化控制 本部分将研究成果提升到系统级的自主控制层面，探讨如何将预测结果转化为实际的运维动作和系统优化策略。 1. 强化学习（RL）在负荷转移与调度优化中的应用： 介绍了基于深度Q网络（DQN）和近端策略优化（PPO）算法，在考虑设备健康状态和电网安全约束的前提下，实现最优的运行调整和检修计划调度。模型学习的目标是最大化电网运行的经济性和可靠性的综合评分。 2. 自适应故障隔离与快速恢复： 针对突发性故障，提出了基于快速分类算法和预设的数字孪生（Digital Twin）模型的联合响应机制。一旦传感器数据触发异常阈值，数字孪生环境会迅速模拟不同隔离方案的效果，并在毫秒级内向保护装置或下一级控制系统提供最优的重构建议，实现故障的自主隔离和最小化影响范围。 3. 跨区域协同运维与知识共享平台： 探讨了联邦学习（Federated Learning）在电力企业跨区域运维中的应用。如何在保护数据隐私和安全的前提下，利用不同变电站的历史数据共同训练出一个泛化能力更强的全局模型，解决单一站点数据量不足导致的模型欠拟合问题。 第四部分：安全、标准与未来展望 最后，本书关注智能运维系统本身的健壮性与未来发展方向。 1. 网络安全与数据完整性保障： 详细分析了针对电力系统OT（操作技术）网络的攻击面，重点剖析了针对传感器信号注入（Sensor False Data Injection）的对抗性机器学习攻击，并提出了基于区块链技术和多源数据交叉验证的安全机制，确保上报数据的真实性和不可篡改性。 2. 标准体系与人才培养的挑战： 总结了国际（如IEC 61850-9-2LE的扩展应用）和国内在智能运维标准制定方面的进展，并提出了未来电力工程师所需具备的跨学科知识结构（电气工程、数据科学、信息安全）。 本书内容严谨、技术前沿，旨在推动输变电运维工作从经验驱动向数据驱动、从反应式向预测式、从人工辅助向自主决策的根本性转变。

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读罢此书，我仿佛置身于一个庞大而精密的控制中心，亲眼见证着电网的脉搏如何在计算机的指挥下跳动。作者以一种非常直观的方式，将电网调度背后错综复杂的逻辑与算法呈现在我们面前。书中对于不同调度模式的优劣分析，以及在各种极端情况下如何进行应急处置，都进行了细致入微的阐述。我特别欣赏的是，作者并没有停留在理论层面，而是通过大量的案例分析，将抽象的原理与实际应用紧密结合。例如，在论述负荷预测模型时，书中详细介绍了多种算法的实现过程和在不同场景下的适用性，让我们能够更清晰地理解这些模型是如何工作的。此外，书中关于电网运行的经济性分析也相当精彩，它揭示了如何在保证供电可靠性的前提下，最大限度地降低运营成本，实现经济效益的最大化。这对于理解现代电力市场的运作机制，以及优化资源配置，都具有重要的参考价值。总的来说，这本书为我们打开了一扇了解电网运行核心秘密的窗口。

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这是一部引人入胜的关于电力系统智能化的著作。它不像某些技术书籍那样生硬晦涩，而是以一种引人入胜的方式，引领读者一步步走进电网调度自动化领域。作者在书中对人工智能技术在电网调度中的应用进行了深入的探讨，特别是深度学习、强化学习等前沿技术如何被用来优化发电出力、调整输电线路潮流，以及应对突发事件。我被其中关于“数字孪生”技术的介绍深深吸引，它为我们构建了一个高度仿真的电网运行环境，使得在虚拟世界中进行各种模拟、测试和优化成为可能，极大地降低了实际操作中的风险。书中还强调了数据质量在智能化调度中的关键作用，以及如何通过先进的数据采集和处理技术来提升数据的一致性和可靠性。这本书不仅关注技术本身，更着眼于技术如何服务于更宏大、更可持续的能源目标，展现了科技力量在推动能源革命中的巨大潜力。

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一本探讨能源传输领域前沿技术与实践的著作，它以一种宏大的视角，深入剖析了现代电网调度系统所面临的机遇与挑战。作者并非简单罗列枯燥的技术名词，而是将复杂的概念娓娓道来，仿佛在为我们勾勒一幅关于电力供应稳定与高效运行的蓝图。书中对于如何实现从被动响应到主动控制的转变，以及如何利用智能化手段提升调度决策的精准性和实时性，有着独到的见解。我尤其对其中关于大数据分析在预测负荷波动、优化发电计划方面所扮演角色的论述印象深刻，它展示了如何将海量数据转化为驱动电网高效运转的强大动力。同时，书中也触及了安全可靠运行的基石，探讨了网络安全威胁如何影响电网的稳定性，以及相应的防护策略。这种前瞻性的思考，对于我们理解未来电网的发展趋势，以及如何在实际工作中应对潜在风险，都提供了宝贵的启示。它不仅仅是一本技术手册，更是一部关于能源未来发展方向的思考录，引导读者去探索更智能、更绿色、更可靠的电网体系。

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翻阅此书，如同进行了一场深入的电网知识探索之旅。作者对电网调度自动化这一复杂系统进行了全方位的梳理与解读，从基础的运行原理到前沿的技术发展，都做了详尽的介绍。我尤其对书中关于“人机协同”的理念印象深刻，它强调了在自动化程度不断提高的背景下，操作人员的角色并未被取代，而是需要具备更高级的分析、决策和监控能力，与智能系统形成高效的协作。书中对于电网安全与稳定性的论述，也充满了智慧。它深入分析了各种潜在的风险点，从设备故障到自然灾害，再到人为破坏，并提出了多层次、全方位的应对策略。这种严谨而周密的分析，让我们能够更深刻地理解维持电网稳定运行所付出的努力和所面临的挑战。这本书的价值在于，它不仅仅是一本技术指南，更是一部关于电力系统安全与可靠性保障的百科全书。

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这本书让我对电网调度的“幕后英雄”有了更深的认识。作者用通俗易懂的语言，将那些看似高深莫测的技术概念变得清晰起来。书中关于电网状态估计、安全约束经济调度等核心技术，都进行了细致的讲解，并配以生动的图示和实例，帮助读者更好地理解其中的原理。我特别欣赏书中对“实时性”的强调，它阐述了在瞬息万变的电网运行环境中，如何通过高效的算法和强大的计算能力，实现对电网状态的实时感知和精准控制。此外，书中还探讨了新能源并网对传统电网调度带来的冲击，以及如何通过技术创新来应对这些挑战，例如发展灵活的调度策略，提升电网的适应性和韧性。这本书的出现，对于那些希望了解现代电网如何高效、安全、经济地运行的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富，它为我们揭示了隐藏在“光明”背后的强大科技支撑。

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