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数字革新:助力新型电力系统可观、可测、可控

发布时间:2023-03-24
数字革新:助力新型电力系统可观、可测、可控

/赵永生 

  构建新型电力系统,能源转型是目的,数字化是途径,能源技术与数字技术融合是关键。数字技术将推动能源生产、传输和消费方式变革,推动电力系统更加互联、智能、高效、可靠。国网信息通信产业集团有限公司(以下简称“信产集团”)总结提炼多年能源数字化技术经验和成果,提出“电力数字空间”,为新型电力系统高质量发展提供数字引擎。 

  数字化技术助力新型电力系统建设 

  电力数字空间是以电力数据为主体,以价值创造为目的,融合能源技术与数字技术,映射新型电力系统物质属性与社会属性的数字空间,具有虚实融合、自驱自治、智能交互、开放包容等基本特征。电力数字空间是发输变配用全环节、源网荷储全场景的“神经末梢”与“控制中枢”,是新型电力系统的重要组成部分,是网络空间命运共同体在电力行业的创新实践。 

  电力数字空间由基础设施、智慧中枢、数字主题馆、安全防护、数字生态五部分组成。基础设施由终端、网络、算力、平台和电力地理信息系统等底层通用能力构成,支撑新型电力系统全场景智能感知、全时空互联互通、高可用并发计算及基础服务共享复用。智慧中枢主要由电力人工智能平台和数字孪生平台共同组成,为新型电力系统提供态势实时感知、故障智能诊断、趋势推演预测和自主智慧决策等能力。数字主题馆是新型电力系统电源域、电网域、消费域和政府域数字化场景的云上应用及多维展示,助力新型电力系统全场景、全链条、全业务数据价值挖掘与释放。安全防护体系主要包括建立新一代安全态势感知与数据安全防护体系,有效应对新型电力系统边界面不断扩大、功能不断复杂带来的网络安全隐患和风险。数字生态主要指构建新型电力系统数字化产业链,打造电力系统内外部“双循环”数字经济生态圈。上述五个部分相互作用,协同实现新型电力系统的全场景、全环节的可观、可测、可控。 

  电力人工智能平台和数字孪生平台共同组成了电力智慧中枢,它是电力数字空间的“智慧大脑”。其中,电力人工智能平台基于国产芯片和国产人工智能框架研发,汇聚高质量电力图像、语音、文本等样本资源,涵盖自主研发的输变电图像识别、变压器声纹识别等电力专有模型,并具备人脸识别、智能语音、OCR识别、自然语言处理等通用AI能力,为电力行业提供自主可控的全链条AI服务。目前,平台已在国网大数据中心及安徽、福建、辽宁、天津等十余个省(直辖市)完成部署应用,基于平台能力打造的AI助手已通过“i国网”App面向全网提供移动端服务,累计服务调用次数超过150万次。 

  基于智慧中枢提供的各种能力,结合业务需求,人工智能技术支撑电网数字化转型初见成效。 

  企业经营方面,信产集团利用人工智能技术,支撑管理决策,实现企业经营提质增效。一是智慧财务智能应用,采用机器人流程自动化、自然语言处理、图像识别等人工智能技术,打造一体化智慧财务共享平台,实现财务流程的自动化及业务协同,对账结算、制证记账等复杂操作流程处理效率提升30%以上。二是营销客服智能应用,采用语音识别、语音合成、自然语言处理等AI技术,提供涵盖咨询查询、电费查缴、票据打印、业务办理等流程的自助化、智能化服务,支撑电网营业厅智慧化转型。用户咨询平均等待时间缩短80%以上,客服人员工作效率提升60%以上。三是物资供应智能应用,基于知识图谱等人工智能技术,打造智慧供应商全息画像应用,实现供应商差异化管控和精细化管理,提供面向国网智慧供应链的“天眼查”服务,支持对供应商资质规模、服务行为等的自动评价及标签化。 

  电网生产方面,信产集团利用人工智能技术,融入电网生产环节,支撑电网建设、设备管理、调度运行等应用。一是设备运维智能应用,面向输电线路无人机智能巡检、变电站远程智能巡检、配电站房智能巡检等业务场景,充分运用图像识别、声纹识别等人工智能技术,全面服务电网设备综合状态全息感知、多源数据联动分析、故障缺陷智能研判,输电线路缺陷智能识别准确率高达93%。二是安全监管智能应用,面向作业现场人员身份管控、安全措施管控、未佩戴安全帽、警戒区域闯入等典型场景,充分运用人脸识别,图文识别等人工智能通用技术,打造覆盖高风险作业场景下的人员、设备、工器具、环境等数字化安全管控典型场景的智能终端,目前公司累计自动识别各类违章18万余条。三是电网建设智能应用,面向电网建设施工安全违章识别、基建施工质量识别等业务场景,整合云、边人工智能能力优势,构建基建现场监控云边协同智能分析应用模式。云端智能分析实现人工智能平台、基建全过程综合管理平台的集成贯通,边端分析实现对接入视频的就地智能识别。自投运以来,施工安全违章行为识别准确率超90%。 

  推动产研融合,为电网数字化转型添砖加瓦 

  信产集团作为我国能源数字化领域技术、产品及服务的重要提供商,高度重视科技创新工作,致力于把人工智能技术与电力业务需求相结合,打通产学研用链条,推动技术更快地应用到实际中。 

  一方面,信产集团打造了电力人工智能平台与技术应用(POWER ARTIFICIAL INTELLIGENCE PLATFORM TECHNOLOGY FOR APPLICATION,PATTERN )实验室。PATTERN实验室主要攻关四个研究方向,即自主可控电力人工智能平台、电力图像智能分析识别、电力设备声纹智能分析诊断和电力自然语言处理及知识图谱,分别对应实验室的思考能力、视觉能力、听觉能力和语言能力,以思考能力为基础底座,有机结合四种能力,共同实现人工智能技术在电力领域中的融合应用。依托PATTERN 实验室,信产集团开展基于声成像的电网主设备缺陷识别及定位、电力人工智能大模型、小样本学习、配网透明化计算推演、调度知识图谱等前沿技术攻关,推动人工智能技术在电力领域的全面应用。另一方面,信产集团持续开展产研合作生态构建。依托数智双碳联合创新中心,基于研究生联合培养等机制,加强与科研院所合作,构建科技创新协作体系,形成研发生态合力,培育高质量创新成果。随着近几年在科技创新领域的不断积累,2022年11月,信产集团正式获得科技部授牌,建设新型电力系统国家新一代人工智能开放创新平台,这是能源领域首个获批的国家级人工智能创新平台。 

  作为产业单位,信产集团一直致力于推动产研融合。需求与技术是双向互动的关系,需求会驱动技术进步,好的技术也可以引导需求。信产集团通过构建连接需求和技术的桥梁,真正将产学研用链条打通,推动技术更快地应用到实际中去,让需求更快地找到合适的技术,围绕产业链布局创新链,围绕创新链打造产业链。目前,信产集团依托产业优势,已经将设备缺陷识别、语义分析理解、安全违章识别等技术融入国家电网公司的营销2.0、e基建2.0、i国网等产品,进一步实现人工智能技术工程化落地应用,推动电力人工智能产业发展,全力支撑电网数字化转型,高质量赋能新型电力系统建设。 

  (作者系国网信息通信产业集团研究院院长)