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國(guó)網(wǎng)冀北電力公司人工智能技術(shù)助力數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)

國(guó)網(wǎng)冀北電力公司發(fā)布時(shí)間:2023-12-12 12:41:40  作者:趙亞男 吳佳 李文慧

  “數(shù)字孿生系統(tǒng)運(yùn)用狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)融合、云計(jì)算、三維建模等先進(jìn)技術(shù),可全景顯示出中都換流站一、二次設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與換流站結(jié)構(gòu)三維立體模型,還有上千塊表計(jì)的實(shí)時(shí)信息。”12月7日,國(guó)網(wǎng)冀北超高壓公司直流檢修班副班長(zhǎng)張曉飛正在熟練地運(yùn)用中都換流站數(shù)字孿生系統(tǒng)對(duì)閥廳關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行巡視檢查。他說(shuō),有了數(shù)字孿生系統(tǒng)的“助陣”,提升了柔直設(shè)備感知能力、缺陷發(fā)現(xiàn)能力、狀態(tài)管控能力和預(yù)警應(yīng)急處置能力,最大限度保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

  為貫徹黨中央關(guān)于數(shù)字中國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略部署,全面落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)工作要求,國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司組織制定數(shù)字化轉(zhuǎn)型三年登高行動(dòng)方案,由數(shù)字化部統(tǒng)籌,各部門(mén)協(xié)同發(fā)力,結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求,著力推動(dòng)公司人工智能規(guī)模化應(yīng)用,構(gòu)建面向新型電力系統(tǒng)人工智能賦能“555”工程管理體系,基于圖像視頻智能識(shí)別、數(shù)據(jù)計(jì)算推演、智能分析云邊協(xié)同等5項(xiàng)數(shù)字支撐能力,從發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五方面建設(shè)典型數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)景,因地制宜打造五地市人工智能應(yīng)用特色落地示范,積極推動(dòng)電網(wǎng)全環(huán)節(jié)智能化改造、數(shù)字化升級(jí)。

  聚焦新能源場(chǎng)站運(yùn)行 支撐功率精益預(yù)測(cè)

  “風(fēng)電機(jī)群狀態(tài)良好,未發(fā)現(xiàn)潛在缺陷,”8月20日風(fēng)光儲(chǔ)運(yùn)行監(jiān)控中心工作人員利用風(fēng)光儲(chǔ)基地?cái)?shù)字孿生三維可視化展示與輔助決策平臺(tái)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)群進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè),并及時(shí)進(jìn)行反饋。

  為進(jìn)一步提升風(fēng)光儲(chǔ)基地新能源功率預(yù)測(cè)精度水平,國(guó)網(wǎng)冀北電力于2022年開(kāi)發(fā)應(yīng)用風(fēng)光儲(chǔ)基地?cái)?shù)字孿生三維可視化展示與輔助決策平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警、尾流偏航優(yōu)化、缺陷自動(dòng)預(yù)警等功能。同年,基于風(fēng)光儲(chǔ)新能源運(yùn)行能效推演優(yōu)化,該公司初步建成中短期預(yù)測(cè)系統(tǒng),逐步完善了以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的新能源預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)流程。

  “為了實(shí)現(xiàn)全方位設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的直觀可視化體現(xiàn),我們綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘、智能圖像識(shí)別、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)手段,突破了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)質(zhì)量管控、風(fēng)光設(shè)備發(fā)電能力缺陷在線辨識(shí)、儲(chǔ)能設(shè)備充放電性能缺陷在線辨識(shí)、風(fēng)電機(jī)群發(fā)電能效協(xié)同優(yōu)化等多方面技術(shù)瓶頸。”國(guó)網(wǎng)冀北電力數(shù)字化部技術(shù)處處長(zhǎng)李堅(jiān)介紹道,“該平臺(tái)不僅可以快速分析海量異構(gòu)數(shù)據(jù),動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)視設(shè)備對(duì)象,還能直觀反饋設(shè)備運(yùn)行態(tài)勢(shì),實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史事件和未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)盤(pán)推演。”

  “風(fēng)光儲(chǔ)基地?cái)?shù)字孿生三維可視化展示與輔助決策平臺(tái)像是智慧的大腦,足不出戶(hù)就可以運(yùn)籌帷幄,實(shí)現(xiàn)基于海量信息的新能源功率預(yù)測(cè)。截至目前,可實(shí)現(xiàn)日前預(yù)測(cè)精度風(fēng)電達(dá)到85%,光伏達(dá)到90%;風(fēng)電第四小時(shí)預(yù)測(cè)精度不低于90%,光伏第四小時(shí)預(yù)測(cè)精度不低于95%。”國(guó)網(wǎng)冀北電力風(fēng)光儲(chǔ)基地工作人員賈洪巖說(shuō)。

  2023年,國(guó)網(wǎng)冀北電力持續(xù)優(yōu)化數(shù)字推演及應(yīng)用促進(jìn)新能源場(chǎng)站數(shù)字化轉(zhuǎn)型,在充分融合氣象信息、地形信息、場(chǎng)站運(yùn)行信息、電網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)的基礎(chǔ)上,著手建設(shè)全天候高精度的新能源功率預(yù)測(cè)體系,進(jìn)一步補(bǔ)強(qiáng)風(fēng)光儲(chǔ)基地在新能源發(fā)電運(yùn)行與維護(hù)方面的薄弱環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)新能源全天候、全時(shí)域、全場(chǎng)景態(tài)勢(shì)感知。

  智能識(shí)別缺陷 提高無(wú)人機(jī)巡檢水平

  “16號(hào)桿存在瓷質(zhì)絕緣子破損情況,請(qǐng)立刻安排檢修人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理,排除隱患缺陷。”8月24日,無(wú)人機(jī)自主巡檢線路后回傳了設(shè)備缺陷信息。收到缺陷數(shù)據(jù)后,國(guó)網(wǎng)唐山曹妃甸供電公司電力運(yùn)維人員迅速根據(jù)缺陷情況提出解決方案并安排設(shè)備檢修。

  為有效提升無(wú)人機(jī)巡檢發(fā)現(xiàn)安全隱患能力,國(guó)網(wǎng)冀北電力不斷完善人工智能“兩庫(kù)一平臺(tái)”能力,更新迭代人工智能116類(lèi)專(zhuān)業(yè)模型部署,并開(kāi)展圖像缺陷智能識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用研究,以支撐輸電無(wú)人機(jī)巡視、輸電通道風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)等專(zhuān)業(yè)場(chǎng)景。同時(shí),先后攻克缺陷識(shí)別模型實(shí)用化水平低、模型難以輕量化部署及云邊模型無(wú)法高效協(xié)同等系列難題,構(gòu)建起無(wú)人機(jī)巡檢缺陷智能識(shí)別體系,實(shí)現(xiàn)了“傳統(tǒng)人工巡檢”模式向“人巡+機(jī)巡”模式的智能化轉(zhuǎn)變。

  “針對(duì)部分重難點(diǎn)缺陷模型樣本少、發(fā)現(xiàn)率低等問(wèn)題,我們采用模擬布置拍攝、深度學(xué)習(xí)和對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、AIGC(人工智能生成大模型)等方式生成樣本,利用精細(xì)化標(biāo)注、圖像增強(qiáng)等技術(shù),著力攻關(guān)瓷質(zhì)絕緣子破損、螺母安裝不規(guī)范、螺母銹蝕等三類(lèi)重難點(diǎn)算法工作,提升算法實(shí)用化水平。”冀北電力數(shù)字化部副主任楊峰介紹道,該公司還針對(duì)輔助拍照、缺陷智能識(shí)別算法、可見(jiàn)光圖像壓縮、航線適應(yīng)性提升和模擬樣本生成等開(kāi)展技術(shù)攻關(guān),推動(dòng)無(wú)人機(jī)自主巡檢實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

  目前,國(guó)網(wǎng)冀北電力輸電專(zhuān)業(yè)無(wú)人機(jī)已全部實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別,并建成十萬(wàn)張級(jí)冀北區(qū)域特色的無(wú)人機(jī)巡航缺陷樣本庫(kù),完成7大類(lèi)合計(jì)3 5小類(lèi)的無(wú)人機(jī)巡檢算法模型訓(xùn)練并應(yīng)用,整體缺陷發(fā)現(xiàn)率達(dá)到85%以上,工作效率較傳統(tǒng)方式提升5倍。

  如今,無(wú)人機(jī)巡檢已成為輸電專(zhuān)業(yè)巡檢常態(tài)方式,但在環(huán)境復(fù)雜、設(shè)備多、安全性要求高的變電專(zhuān)業(yè),無(wú)人機(jī)巡檢仍面臨一系列挑戰(zhàn)。下一步,國(guó)網(wǎng)冀北電力將持續(xù)推廣AI應(yīng)用,加快攻關(guān)變電設(shè)備缺陷識(shí)別模型儲(chǔ)備,基于無(wú)人機(jī)飛控平臺(tái),探索無(wú)人機(jī)多場(chǎng)景巡視,開(kāi)展人工智能平臺(tái)和新一代監(jiān)控平臺(tái)等集成對(duì)接,加強(qiáng)人工智能平臺(tái)GPU算力。

  配網(wǎng)計(jì)算推演 滿(mǎn)足管理運(yùn)維業(yè)務(wù)需求

  “功率、電壓、電流等數(shù)據(jù)無(wú)異常變動(dòng),設(shè)備運(yùn)行正常。”8月30日,國(guó)網(wǎng)冀北智能配網(wǎng)中心監(jiān)控人員通過(guò)營(yíng)配貫通數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況。

  為有效提升營(yíng)配基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量,推動(dòng)營(yíng)配業(yè)務(wù)融合發(fā)展,2022年國(guó)網(wǎng)冀北電力正式啟動(dòng)智能配網(wǎng)計(jì)算推演建設(shè),充分利用企業(yè)級(jí)采集量測(cè)中心和電網(wǎng)資源業(yè)務(wù)中臺(tái)跨專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)歸集及融合能力,基于人工智能、知識(shí)圖譜等技術(shù),完成了“站-線-變-戶(hù)”配網(wǎng)網(wǎng)架拓?fù)渑c用采、配網(wǎng)自動(dòng)化等量測(cè)數(shù)據(jù)匹配。

  “準(zhǔn)確完整的拓?fù)?、參?shù)以及量測(cè)數(shù)據(jù)是配網(wǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)。然而配網(wǎng)點(diǎn)多面廣,容易出現(xiàn)拓?fù)洹?shù)維護(hù)錯(cuò)誤,量測(cè)數(shù)據(jù)沒(méi)有及時(shí)傳送等問(wèn)題。”國(guó)網(wǎng)冀北智能配網(wǎng)中心綜合用能技術(shù)研究技術(shù)中級(jí)師王沖介紹道。

  “為了夯實(shí)營(yíng)配貫通數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)數(shù)據(jù)基礎(chǔ),我們以多源融合的配網(wǎng)網(wǎng)架拓?fù)鋱D為基礎(chǔ),利用高斯混合聚類(lèi)+雙向長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù),構(gòu)建數(shù)據(jù)智能辨識(shí)模型,對(duì)10千伏以下配變、開(kāi)關(guān)、集中器等關(guān)鍵設(shè)備實(shí)時(shí)量測(cè)數(shù)據(jù)缺失情況進(jìn)行智能識(shí)別及實(shí)時(shí)補(bǔ)全,進(jìn)一步提升配網(wǎng)計(jì)算推演能力,滿(mǎn)足臺(tái)區(qū)自治等新業(yè)務(wù)形態(tài)數(shù)據(jù)采集要求。”冀北電力數(shù)字化部副主任楊峰介紹道,目前,模型整體精度達(dá)到 91.51%,可實(shí)時(shí)補(bǔ)全設(shè)備三相電流、三相電壓、功率等量測(cè)數(shù)據(jù),配網(wǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)可計(jì)算率達(dá)95%以上,助力秦皇島30余萬(wàn)配變實(shí)現(xiàn)5分鐘級(jí)自動(dòng)計(jì)算,大幅度提升了配電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)精度,滿(mǎn)足了配網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行要求。

  在滿(mǎn)足臺(tái)區(qū)自治等新業(yè)務(wù)形態(tài)數(shù)據(jù)采集要求的同時(shí),國(guó)網(wǎng)冀北電力將持續(xù)深化計(jì)算推演應(yīng)用場(chǎng)景研究,持續(xù)優(yōu)化算法模型,推進(jìn)可仿真、多維度數(shù)據(jù)的業(yè)數(shù)融合應(yīng)用,支撐開(kāi)展冀北全域配網(wǎng)數(shù)據(jù)采集量測(cè)點(diǎn)布局優(yōu)化、分布式光伏出力預(yù)測(cè)及影響分析、新型負(fù)荷報(bào)裝容量預(yù)測(cè)、可開(kāi)放容量預(yù)測(cè)分析、配電網(wǎng)停電智能識(shí)別推演、配網(wǎng)線路異常區(qū)間推演等計(jì)算場(chǎng)景建設(shè)。(通訊員 趙亞男 吳佳 李文慧 )


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