當今，綠色、智能、互聯(lián)網成為主旋律，全球正在發(fā)生一場前所未有的能源革命和數字革命。國家電網公司積極構建、融合多能轉換技術、智能控制技術和現(xiàn)代信息技術的廣域泛在、開放共享的能源互聯(lián)網。人工智能是新一代電網和能源互聯(lián)網的必然選擇，電力人工智能必將與未來新一代數據驅動的能源互聯(lián)網和諧共生。

數據驅動：7大核心技術

能源電力領域正在不斷發(fā)生變化。一次能源向綠色、清潔、可再生轉變;電能替代和再電氣化成為趨勢，電動汽車、分布式新能源等負荷出現(xiàn);電網向高電壓大電網、廣域互連發(fā)展，配電網柔性自適應;逐步形成能源互聯(lián)網。隨著大量新能源、新興負荷接入，電網實時平衡面臨挑戰(zhàn);電網逐步演變?yōu)樵础⒑伞Α⑷说榷嘀匾蛩仉S機、時空不確定的新型網絡，傳統(tǒng)方法已經無法解決上述問題，必須采用人工智能的方法。

中國電力科學研究院副院長王繼業(yè)提出，電力人工智能是人工智能的相關理論、技術和方法與電力系統(tǒng)的物理規(guī)律、技術、知識融合形成的專用人工智能。數據驅動的人工智能技術是支撐新一代電力系統(tǒng)的重要手段。電力人工智能核心技術方向包括智能傳感、人工智能平臺、大數據、機器學習、計算機視覺、自然語言處理、智能機器人等7部分。

智能傳感以構建全業(yè)務泛在電力物聯(lián)網為目標，集成先進技術、創(chuàng)新研究，突破先進感知、邊緣智能、網絡連接、微源取能等核心技術;人工智能平臺將提供豐富的算法和模型庫，并形成人工智能應用研發(fā)的全流程一站式服務;大數據將重點開展大數據統(tǒng)一平臺、數據分析挖掘、統(tǒng)一數據模型等技術研究和應用需求及業(yè)務模型研究;機器學習在跟蹤研究深度學習、強化學習等基礎上，研發(fā)針對特定電力業(yè)務場景的機器學習應用模型;計算機視覺將重點研發(fā)電力影像智能輔助標注技術、電力設備檢測與缺陷識別算法，實現(xiàn)實時設備識別和缺陷檢測;自然語言處理將構建電力主題詞表，構建調控、運檢和營銷等領域知識圖譜，并最終形成新一代電力智能搜索和問答解決方案;智能機器人，將重點突破智能算法封裝、自主識別、自主行為、自主學習、人機協(xié)作等核心技術，實現(xiàn)電力機器人的自主和智能化。

融會貫通：從研究到應用

30多年來，中國電力科學研究院(簡稱中國電科院)探索傳統(tǒng)電力技術與人工智能、大數據和智能傳感技術的結合，持續(xù)開展電力領域人工智能應用技術研究，在輸變電工程智能巡檢、電網運行輔助決策、配用電數據智能挖掘與模式識別等方面取得了階段性成果。

大型電力變壓器設備成本高，是輸變電系統(tǒng)的關鍵樞紐，一旦發(fā)生故障可能會造成設備資產損壞和大停電等巨大損失，需要基于對電力變壓器的狀態(tài)評價來開展狀態(tài)檢修工作，避免對變壓器的“過修”“欠修”。中國電科院面向全網在運500千伏變壓器研發(fā)電氣性能狀態(tài)評價應用模塊。目的是在大型電力變壓器非正常狀態(tài)樣本稀缺、數據質量不夠理想的實際情況下，盡早發(fā)現(xiàn)狀態(tài)劣化的變壓器，通過應用不平衡數據學習、非均等代價學習、集成學習等機器學習方法，引入電力領域專業(yè)知識和專家經驗，有效輔助變壓器電氣性能狀態(tài)評價工作，實現(xiàn)對電力變壓器設備的自動化、差異化、客觀量化狀態(tài)評價，最終實現(xiàn)變壓器設備的可控、在控、能控。

最強大腦：巡檢機器人

2018年以來，國網浙江省電力有限公司大力推進變電站機器人“單軌制”巡檢，讓機器人有效代替人工巡檢，提升運維水平。共推進603臺戶內外巡檢機器人的部署應用，實現(xiàn)了220千伏及以上變電站機器人全覆蓋，充分利用機器人協(xié)同人工開展紅外測溫、表計抄錄、缺陷跟蹤、狀態(tài)核查、安全監(jiān)管等工作，500千伏及以上變電站已實現(xiàn)33臺機器人“單軌制”巡檢(占在運總數的78.5%)，累計發(fā)現(xiàn)及跟蹤設備缺陷192條，每月每站能節(jié)省124小時˙人，提升了運檢工作效率。配置84架線路巡檢無人機，編制三年人機協(xié)同巡檢體系建設規(guī)劃，組建全省無人機應用專家團隊并完成140余人的無人機取證工作，應用無人機開展覆冰核查、線路故障查找、山區(qū)樹線距離分析等工作，完成500千伏及以上線路巡檢桿塔2856基，發(fā)現(xiàn)缺陷1622處。下階段將全面梳理圖像識別、語義識別、虛擬現(xiàn)實、大數據分析、機器學習等人工智能技術在運檢領域的應用需求，編制人工智能應用規(guī)劃并分階段實施。

火眼金睛：圖像分析算法

電力輸電線路點多、線長、面廣，特別是高壓、特高壓輸電線路輸送容量大、輸電距離遠，線路沿途通道狀況、環(huán)境條件、天氣狀況等對線路安全運行影響大。根據2010年～2017年運行統(tǒng)計，雷電、大風、雨雪冰凍、大霧等惡劣天氣以及山火、施工碰線等外力破壞是導致線路故障跳閘的最主要因素，占全部故障跳閘總數的80%以上。南瑞集團有限公司通過研發(fā)輸電線路防外破、線路缺陷識別、飄浮物和覆冰檢測等圖像分析算法，解決了傳統(tǒng)人工線路巡視效率低、高空作業(yè)風險大的問題，提升了工作效率效益和線路本質安全，實現(xiàn)了標準化、規(guī)模化、智能化作業(yè)。研發(fā)的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過安裝在桿塔上的智能微拍攝像機抓拍現(xiàn)場圖片，并進行智能分析檢測。當檢測到車輛、施工機械或樹木等外物接近輸電線路超過允許距離，輸電線路本體缺陷、附著異物、舞動和覆冰等重大隱患時，會主動預警短信通知相關巡視人員，保障線路安全運行。

精益求精：開發(fā)多項技術

經過10多年的科研投入與技術開發(fā)，山東魯能智能技術有限公司(簡稱魯能智能公司)在電力特種機器人領域研發(fā)了變電站智能巡檢機器人、室內軌道式智能巡檢機器人、換流站閥廳檢測機器人、無人機巡線系統(tǒng)等一系列具有自主知識產權的技術產品。2018年1月，魯能智能公司與全球能源互聯(lián)網研究院聯(lián)合申報的人工智能聯(lián)合實驗室由國家電網公司批復設立。

魯能智能公司研制的人工智能技術應用包括無人機智能巡檢吊艙、配網車載檢測系統(tǒng)、線路在線可視化系統(tǒng)、基于視覺的多自由度的機械臂控制系統(tǒng)等。其中，新一代基于深度學習技術的輸電線路無人機智能巡線系統(tǒng)，搭載有“智眸”“超腦”兩大核心。“智眸”系統(tǒng)是一款可以替代傳統(tǒng)單一定焦或變焦云臺相機的智能硬件，通過同軸雙視場協(xié)同技術，解決了可見光雙視場相機的搭載難題。“智眸”云臺控制精度達到0.01度，可以將傳統(tǒng)拍攝距離從2米～10米擴展至30米～50米，保證了輸電線路各類型精細化巡視作業(yè)的安全開展。“超腦”系統(tǒng)通過深度學習技術從十多萬張輸電線路巡視圖片中監(jiān)督學習，可在0.3秒內完成輸電線路常見的9大類設備識別，同時完成每類設備潛在的近10個不同等級缺陷診斷。“智眸”與“超腦”可廣泛搭載于旋翼無人機平臺、油動無人直升機平臺，作為獨立的單兵便攜式智能化巡線作業(yè)工具。

本版內容來源于中國電力科學研究院、山東魯能智能技術有限公司、南瑞集團有限公司、國網浙江省電力有限公司等，韓笑、張國賓、劉鵬、劉鳳魁、吳瓊珊、王萬國、葉永生、李豐盈對本文有貢獻。