當今，綠色、智能、互聯(lián)網(wǎng)成為主旋律，全球正在發(fā)生一場(chǎng)前所未有的能源革命和數字革命。國家電網(wǎng)公司積極構建、融合多能轉換技術(shù)、智能控制技術(shù)和現代信息技術(shù)的廣域泛在、開(kāi)放共享的能源互聯(lián)網(wǎng)。人工智能是新一代電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的必然選擇，電力人工智能必將與未來(lái)新一代數據驅動(dòng)的能源互聯(lián)網(wǎng)和諧共生。
數據驅動(dòng)：7大核心技術(shù)
能源電力領(lǐng)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(dòng)汽車(chē)、分布式新能源等負荷出現;電網(wǎng)向高電壓大電網(wǎng)、廣域互連發(fā)展，配電網(wǎng)柔性自適應;逐步形成能源互聯(lián)網(wǎng)。隨著(zhù)大量新能源、新興負荷接入，電網(wǎng)實(shí)時(shí)平衡面臨挑戰;電網(wǎng)逐步演變?yōu)樵?、荷、儲、人等多重因素隨機、時(shí)空不確定的新型網(wǎng)絡(luò )，傳統方法已經(jīng)無(wú)法解決上述問(wèn)題，必須采用人工智能的方法。
中國電力科學(xué)研究院副院長(cháng)王繼業(yè)提出，電力人工智能是人工智能的相關(guān)理論、技術(shù)和方法與電力系統的物理規律、技術(shù)、知識融合形成的專(zhuān)用人工智能。數據驅動(dòng)的人工智能技術(shù)是支撐新一代電力系統的重要手段。電力人工智能核心技術(shù)方向包括智能傳感、人工智能平臺、大數據、機器學(xué)習、計算機視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理、智能機器人等7部分。
智能傳感以構建全業(yè)務(wù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)為目標，集成先進(jìn)技術(shù)、創(chuàng )新研究，突破先進(jìn)感知、邊緣智能、網(wǎng)絡(luò )連接、微源取能等核心技術(shù);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(wù);大數據將重點(diǎn)開(kāi)展大數據統一平臺、數據分析挖掘、統一數據模型等技術(shù)研究和應用需求及業(yè)務(wù)模型研究;機器學(xué)習在跟蹤研究深度學(xué)習、強化學(xué)習等基礎上，研發(fā)針對特定電力業(yè)務(wù)場(chǎng)景的機器學(xué)習應用模型;計算機視覺(jué)將重點(diǎn)研發(fā)電力影像智能輔助標注技術(shù)、電力設備檢測與缺陷識別算法，實(shí)現實(shí)時(shí)設備識別和缺陷檢測;自然語(yǔ)言處理將構建電力主題詞表，構建調控、運檢和營(yíng)銷(xiāo)等領(lǐng)域知識圖譜，并最終形成新一代電力智能搜索和問(wèn)答解決方案;智能機器人，將重點(diǎn)突破智能算法封裝、自主識別、自主行為、自主學(xué)習、人機協(xié)作等核心技術(shù)，實(shí)現電力機器人的自主和智能化。
融會(huì )貫通：從研究到應用
30多年來(lái)，中國電力科學(xué)研究院(簡(jiǎn)稱(chēng)中國電科院)探索傳統電力技術(shù)與人工智能、大數據和智能傳感技術(shù)的結合，持續開(kāi)展電力領(lǐng)域人工智能應用技術(shù)研究，在輸變電工程智能巡檢、電網(wǎng)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，是輸變電系統的關(guān)鍵樞紐，一旦發(fā)生故障可能會(huì )造成設備資產(chǎn)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(jià)來(lái)開(kāi)展狀態(tài)檢修工作，避免對變壓器的“過(guò)修”“欠修”。中國電科院面向全網(wǎng)在運500千伏變壓器研發(fā)電氣性能狀態(tài)評價(jià)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(zhì)量不夠理想的實(shí)際情況下，盡早發(fā)現狀態(tài)劣化的變壓器，通過(guò)應用不平衡數據學(xué)習、非均等代價(jià)學(xué)習、集成學(xué)習等機器學(xué)習方法，引入電力領(lǐng)域專(zhuān)業(yè)知識和專(zhuān)家經(jīng)驗，有效輔助變壓器電氣性能狀態(tài)評價(jià)工作，實(shí)現對電力變壓器設備的自動(dòng)化、差異化、客觀(guān)量化狀態(tài)評價(jià)，最終實(shí)現變壓器設備的可控、在控、能控。
最強大腦：巡檢機器人
2018年以來(lái)，國網(wǎng)浙江省電力有限公司大力推進(jìn)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(jìn)603臺戶(hù)內外巡檢機器人的部署應用，實(shí)現了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(kāi)展紅外測溫、表計抄錄、缺陷跟蹤、狀態(tài)核查、安全監管等工作，500千伏及以上變電站已實(shí)現33臺機器人“單軌制”巡檢(占在運總數的78.5%)，累計發(fā)現及跟蹤設備缺陷192條，每月每站能節省124小時(shí)˙人，提升了運檢工作效率。配置84架線(xiàn)路巡檢無(wú)人機，編制三年人機協(xié)同巡檢體系建設規劃，組建全省無(wú)人機應用專(zhuān)家團隊并完成140余人的無(wú)人機取證工作，應用無(wú)人機開(kāi)展覆冰核查、線(xiàn)路故障查找、山區樹(shù)線(xiàn)距離分析等工作，完成500千伏及以上線(xiàn)路巡檢桿塔2856基，發(fā)現缺陷1622處。下階段將全面梳理圖像識別、語(yǔ)義識別、虛擬現實(shí)、大數據分析、機器學(xué)習等人工智能技術(shù)在運檢領(lǐng)域的應用需求，編制人工智能應用規劃并分階段實(shí)施。
火眼金睛：圖像分析算法
電力輸電線(xiàn)路點(diǎn)多、線(xiàn)長(cháng)、面廣，特別是高壓、特高壓輸電線(xiàn)路輸送容量大、輸電距離遠，線(xiàn)路沿途通道狀況、環(huán)境條件、天氣狀況等對線(xiàn)路安全運行影響大。根據2010年～2017年運行統計，雷電、大風(fēng)、雨雪冰凍、大霧等惡劣天氣以及山火、施工碰線(xiàn)等外力破壞是導致線(xiàn)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(guò)研發(fā)輸電線(xiàn)路防外破、線(xiàn)路缺陷識別、飄浮物和覆冰檢測等圖像分析算法，解決了傳統人工線(xiàn)路巡視效率低、高空作業(yè)風(fēng)險大的問(wèn)題，提升了工作效率效益和線(xiàn)路本質(zhì)安全，實(shí)現了標準化、規?；?、智能化作業(yè)。研發(fā)的輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監測系統，通過(guò)安裝在桿塔上的智能微拍攝像機抓拍現場(chǎng)圖片，并進(jìn)行智能分析檢測。當檢測到車(chē)輛、施工機械或樹(shù)木等外物接近輸電線(xiàn)路超過(guò)允許距離，輸電線(xiàn)路本體缺陷、附著(zhù)異物、舞動(dòng)和覆冰等重大隱患時(shí)，會(huì )主動(dòng)預警短信通知相關(guān)巡視人員，保障線(xiàn)路安全運行。
精益求精：開(kāi)發(fā)多項技術(shù)
經(jīng)過(guò)10多年的科研投入與技術(shù)開(kāi)發(fā)，山東魯能智能技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)魯能智能公司)在電力特種機器人領(lǐng)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(wú)人機巡線(xiàn)系統等一系列具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)產(chǎn)品。2018年1月，魯能智能公司與全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院聯(lián)合申報的人工智能聯(lián)合實(shí)驗室由國家電網(wǎng)公司批復設立。
魯能智能公司研制的人工智能技術(shù)應用包括無(wú)人機智能巡檢吊艙、配網(wǎng)車(chē)載檢測系統、線(xiàn)路在線(xiàn)可視化系統、基于視覺(jué)的多自由度的機械臂控制系統等。其中，新一代基于深度學(xué)習技術(shù)的輸電線(xiàn)路無(wú)人機智能巡線(xiàn)系統，搭載有“智眸”“超腦”兩大核心。“智眸”系統是一款可以替代傳統單一定焦或變焦云臺相機的智能硬件，通過(guò)同軸雙視場(chǎng)協(xié)同技術(shù)，解決了可見(jiàn)光雙視場(chǎng)相機的搭載難題。“智眸”云臺控制精度達到0.01度，可以將傳統拍攝距離從2米～10米擴展至30米～50米，保證了輸電線(xiàn)路各類(lèi)型精細化巡視作業(yè)的安全開(kāi)展。“超腦”系統通過(guò)深度學(xué)習技術(shù)從十多萬(wàn)張輸電線(xiàn)路巡視圖片中監督學(xué)習，可在0.3秒內完成輸電線(xiàn)路常見(jiàn)的9大類(lèi)設備識別，同時(shí)完成每類(lèi)設備潛在的近10個(gè)不同等級缺陷診斷。“智眸”與“超腦”可廣泛搭載于旋翼無(wú)人機平臺、油動(dòng)無(wú)人直升機平臺，作為獨立的單兵便攜式智能化巡線(xiàn)作業(yè)工具。
本版內容來(lái)源于中國電力科學(xué)研究院、山東魯能智能技術(shù)有限公司、南瑞集團有限公司、國網(wǎng)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(wàn)國、葉永生、李豐盈對本文有貢獻。
原標題:未來(lái)已來(lái)
