原來南方電網(wǎng)有這么多新型電力系統(tǒng)人工智能聯(lián)合實驗室
發(fā)布時間：2023-04-11
【賽普瑞電氣】近日，“人工智能”成為爆火熱詞。有評論指出，強人工智能時代或?qū)砼R，必將引起第四次工業(yè)革命，我們可能正站在一場技術(shù)革命浪潮的起點。類似于“文心一言”等的AIGC生成式大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型技術(shù)，有可能在能源行業(yè)掀起一場新的智能化革命，并與產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步融合，帶來新業(yè)態(tài)與新機遇。
自信息產(chǎn)業(yè)勃興以來，人工智能相關(guān)的數(shù)據(jù)、算力、算法都在“摩爾定律”的驅(qū)動下飛速發(fā)展。新型電力系統(tǒng)人工智能聯(lián)合實驗室(以下簡稱“聯(lián)合實驗室”)正是在南方電網(wǎng)公司落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略要求、加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型的背景下應(yīng)運而生，為高質(zhì)量發(fā)展提供新動能。
是什么
“1+N+M”模式激發(fā)創(chuàng)新動能
“為進(jìn)一步發(fā)揮中央企業(yè)在國家科技創(chuàng)新中的主力軍作用，按照公司統(tǒng)一部署，2020年，我們以南網(wǎng)數(shù)研院作為牽頭單位，以‘眾籌、開放、共享’為原則，采取‘1+N+M’模式建設(shè)了新型電力系統(tǒng)人工智能聯(lián)合實驗室。”聯(lián)合實驗室主任姚森敬介紹，實驗室本身的建設(shè)模式正是它最大的特征之一。
“‘1’指1個主實驗室，‘N’指9個內(nèi)部分實驗室，‘M’指浙江大學(xué)、貴州大學(xué)、百度等6家外部合作研究分中心。”在聯(lián)合實驗室聯(lián)絡(luò)人、算法專家梁凌宇看來，這樣的結(jié)構(gòu)既能夠更好地融合網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)外資源，又能夠體現(xiàn)特色優(yōu)勢，發(fā)揮集中力量辦大事的作用。這具體體現(xiàn)在實驗室運作過程中，計劃管控機制、全體會議機制、牽頭單位統(tǒng)籌協(xié)調(diào)交流機制、內(nèi)外部單位連結(jié)機制、內(nèi)部單位人才流動機制、各單位儀器設(shè)備共享機制等6方面聯(lián)動機制帶來的組織優(yōu)勢。
比如電力智能巡檢核心技術(shù)——輸配電缺陷智能識別算法，其樣本來源于廣東、廣西、云南、貴州、海南與超高壓等多個不同電壓等級、不同地形地貌戶外背景、多種常見及罕見缺陷的海量原始圖片，算法研發(fā)過程中也集合了南網(wǎng)數(shù)字集團與廣東、深圳等地的專家智慧，充分體現(xiàn)了聯(lián)合實驗室集中力量辦大事的能力。
除組織架構(gòu)方面體現(xiàn)出來的聯(lián)合優(yōu)勢外，在人員組成方面，實驗室也具有典型的“高配”特征。實驗室現(xiàn)有200人中，碩士及以上學(xué)歷占比達(dá)72%。每天，在位于廣州黃埔區(qū)云升科學(xué)園C棟11層1600多平方米的主實驗室研發(fā)場地，人工智能平臺、算法研究、軟件研發(fā)等多個研究區(qū)域都能看到忙碌的身影。
《電力智能巡檢異常檢測技術(shù)研究及應(yīng)用項目》獲中電聯(lián)2022年度電力科技創(chuàng)新一等獎、自研3D算法打敗Meta獲得全球第二的好成績、自研“知識+數(shù)據(jù)+Transformer”算法……三年來，這個平均年齡不到30歲的年輕團隊，取得了系列閃光的成績，也是聯(lián)合實驗室“最大的底蘊”。
研究啥
如何給電力系統(tǒng)裝上“眼睛”和“大腦”
當(dāng)人工智能與電網(wǎng)業(yè)務(wù)相碰撞，能得到什么樣的火花?
聯(lián)合實驗室的科研實踐帶來了具有啟發(fā)性的答案：拓展電網(wǎng)規(guī)劃、生產(chǎn)技術(shù)、調(diào)度運行、市場營銷、智慧辦公、智慧供應(yīng)鏈、基建管理、網(wǎng)絡(luò)安全等八類融合應(yīng)用;打造“人工智能共享服務(wù)平臺”“人工智能創(chuàng)新孵化平臺”等兩大支撐平臺;提升核心算法、行業(yè)樣本庫、智能裝置等三大核心競爭力。“我們的目的就是要推動人工智能技術(shù)與電網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，支撐南方電網(wǎng)公司改革發(fā)展和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也可以理解為如何用AI的方式來給電力系統(tǒng)裝上‘眼睛’和‘大腦’。”姚森敬說。
如果對以上多樣化的研究內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)歸納，那么“智像”“智算”“飛翼”無疑是其中最具有代表性的典型成果。“我們實驗室的多項研究成果，尤其是在‘智像’方面數(shù)據(jù)的統(tǒng)一收集、算法的統(tǒng)一研發(fā)上，處于行業(yè)領(lǐng)先地位。”聯(lián)合實驗室“智像”產(chǎn)品研發(fā)骨干吳洋介紹。
“智像”是電力巡檢視覺智能識別產(chǎn)品的統(tǒng)稱，其中的AI元素重點體現(xiàn)在其中的“智能圖像分析”模塊，也就是給電力系統(tǒng)裝上一對“火眼金睛”。五年來，團隊累計標(biāo)注樣本量超過5000萬，歷經(jīng)了技術(shù)引進(jìn)、算法自研到能力領(lǐng)先三個階段，在電力巡檢領(lǐng)域已實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。
“智算”是基于圖計算的大規(guī)模電力系統(tǒng)分析計算產(chǎn)品。不同于“智像”研究具體的設(shè)備外觀形態(tài)，“智算”是通過計算方式的變革，解決新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)海量設(shè)備接入后帶來的新挑戰(zhàn)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)分析快速建模、精準(zhǔn)計算的“更新迭代”。“我們在廣東電網(wǎng)實現(xiàn)了萬級電氣節(jié)點規(guī)模數(shù)據(jù)的驗證，狀態(tài)估計和潮流計算時間相比同規(guī)模下的傳統(tǒng)計算軟件效率提升10倍以上。”聯(lián)合實驗室“智算”產(chǎn)品研發(fā)專家林全郴介紹。
“飛翼”則是一款復(fù)雜電力系統(tǒng)優(yōu)化決策產(chǎn)品，是在“智像”提供的智能感知能力和“智算”提供的大規(guī)模計算能力支撐基礎(chǔ)上，對電力系統(tǒng)實時決策能力的一個“改造升級”。新能源大規(guī)模建設(shè)與接入，對區(qū)域電力系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及電網(wǎng)運行特征都有較大影響，也會帶來電力系統(tǒng)安全風(fēng)險增大、電力電量平衡難度加劇、新能源消納不充分等問題。“‘飛翼’就是為了解決這些問題而生，我們已經(jīng)驗證了大中小三種系統(tǒng)節(jié)點規(guī)模與20%新能源占比系統(tǒng)下最優(yōu)潮流、日內(nèi)實時機組組合毫秒級決策算法，潮流斷面平衡、新能源消納率等方面運行指標(biāo)已經(jīng)超越了普通調(diào)度員水平。”梁凌宇介紹，電能從發(fā)電機組出來，通過電網(wǎng)調(diào)度，到達(dá)最終用戶，滿足負(fù)荷需求，是一個極其復(fù)雜、對安全性實時性要求極高的過程，飛翼軟件可以自動計算提供“最優(yōu)解”。“當(dāng)然，飛翼成長的長遠(yuǎn)目標(biāo)是類似于汽車的無人駕駛，隨著它的成熟，期待能夠逐漸省去人工決策過程。”
有啥用
為電網(wǎng)業(yè)務(wù)“插上翅膀”
算法、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)……平臺、設(shè)備、產(chǎn)品……“虛”與“實”的結(jié)合，組成了一個豐富多元的世界。“進(jìn)一步幫助人，解放人，甚至比人做得更好”，這是聯(lián)合實驗室團隊為之努力的奮斗目標(biāo)，事實上，該團隊的研究成果在多個電網(wǎng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域都獲得了較好應(yīng)用。
“比如這個電力AI智能終端，里邊載有我們設(shè)計的AI加速芯片，能夠同時加載5—10個不同AI模型。而且它是‘百搭’的，無人機、紅外成像儀、藍(lán)牙耳機、手電筒、定位裝置、非接觸式輸電裝置等，都能夠基于同一套技術(shù)體系實現(xiàn)適配。”吳洋指著一款智能電力可穿戴產(chǎn)品介紹，乍看之下這是一個普通的作業(yè)頭盔，但在它的前方，固定著一個帶著“眼睛”的黑盒子，正是這個黑盒子的存在，使它具備多種通信模式，能夠識別各類違章行為，具有云邊端協(xié)同等特點。
與此相似，外觀為仿生狗模樣的智能四足巡檢裝置，是變電站里的“好幫手”，無論是判斷刀閘開合狀態(tài)、表計讀數(shù)，還是紅外測溫，都能“手到擒來”。除了在控制云臺操作外，也可以通過語音手勢“指哪打哪”，可以極大滿足變電站巡檢要求。同時，率先創(chuàng)建了我國能源行業(yè)首個智能客服體系，研發(fā)了集實時語音轉(zhuǎn)譯、語義理解、情緒識別等功能于一體的智能語音客服，人們撥打95598客戶服務(wù)電話時，聲音甜美的AI客服會智能識別聽到的語音，高效快速提供服務(wù)……
在眾多研究成果中，主實驗室與廣東分實驗室(機巡研究中心)聯(lián)合開發(fā)的機巡“智”圖產(chǎn)品應(yīng)用最為廣泛。這是一個搭載于機巡系統(tǒng)的圖像智能識別與分析模塊，是“智像”研究的重要成果。通過數(shù)百萬張巡檢圖片、數(shù)千萬個檢測目標(biāo)的學(xué)習(xí)識別，AI學(xué)會了從照片里找到故障點。小到一顆肉眼都難以分辨的銷釘缺失都能被發(fā)現(xiàn)。“相比于傳統(tǒng)由人眼一張張識別，目前可以提升至少8倍效率。電網(wǎng)缺陷故障種類繁多，常見的輸電線路缺陷中，它的識別率超過80%。目前已經(jīng)實現(xiàn)了廣東全省輸配電缺陷智能識別全面應(yīng)用。”廣東分實驗室算法負(fù)責(zé)人饒成成介紹，除了二維圖像的識別外，該產(chǎn)品還可實現(xiàn)三維點云的重建與分析，進(jìn)而讓無人機巡視航線自動規(guī)劃、自動巡視成為“日常”。
“2022年，我們供電所每周使用無人機自巡航技術(shù)對44公里架空線路開展精細(xì)化特巡，累計發(fā)現(xiàn)各類施工黑點、線樹矛盾、設(shè)備隱患224項，正確率達(dá)到95%以上。”廣東電網(wǎng)公司珠海香洲供電局唐家灣供電所無人機飛手羅嘉豪介紹，機巡“智”圖技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了班組工作的效率、提高了精細(xì)化隱患排查顆粒度和智能化配電運維水平。
目前，聯(lián)合實驗室累計獲得省部級與行業(yè)級科技獎勵16項、授權(quán)專利40多項、編制標(biāo)準(zhǔn)30余項、申請軟著20多項。展望實驗室的發(fā)展布局，姚森敬說：“未來，我們將依托聯(lián)合實驗室的各方力量，深入研究包括AIGC等強人工智能在內(nèi)的前沿技術(shù)，同時與新型電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求深度融合，打造電力行業(yè)人工智能的技術(shù)策源地和創(chuàng)新高地，在以數(shù)字電網(wǎng)支撐構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的過程中，貢獻(xiàn)我們的‘智能’力量。”
電力人工智能主實驗室
內(nèi)部分實驗室
總調(diào)分實驗室(調(diào)度運行研究中心)
廣東分實驗室(機巡研究中心)
廣東分實驗室(智能客服研究中心)
廣東分實驗室(電力科學(xué)研究中心)
深圳分實驗室(規(guī)劃建設(shè)研究中心)
云南分實驗室(智能裝置研究中心)
貴州電力指紋實驗室(智能用電研究中心)
超高壓分實驗室
南網(wǎng)科研院分實驗室
(電網(wǎng)運行人工智能應(yīng)用算法研究中心)
外部合作研究分中心
浙江大學(xué)聯(lián)合研究中心(決策戰(zhàn)略智能研究中心)
商湯聯(lián)合研究中心(機器視覺研究中心)
百度聯(lián)合研究中心(知識圖譜研究中心)
科大訊飛聯(lián)合研究中心(語音語義研究中心)
鵬城實驗室聯(lián)合研究中心(人機混合智能研究中心)
貴州大學(xué)聯(lián)合研究中心(電力指紋研究中心)
原文來自：南方電網(wǎng)報作者：劉洋洋，由開關(guān)柜除濕器廠家賽普瑞電氣轉(zhuǎn)載！