基于電力AI模型的柔直換流站運(yùn)檢管控平臺構(gòu)建與應(yīng)用

一、背景與需求

伴隨著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展和數(shù)智化堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)的快速推進(jìn)，換流站數(shù)字化轉(zhuǎn)型迫在眉睫。人工智能適應(yīng)國家電網(wǎng)有限公司服務(wù)“雙碳”目標(biāo)的總體布局要求，成為加快新型電力系統(tǒng)建設(shè)和推動電網(wǎng)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的核心動力。換流站運(yùn)檢目前存在以下痛點(diǎn)：一是設(shè)備故障智能預(yù)警和診斷能力不足；二是現(xiàn)場作業(yè)智能管控能力不足；三是運(yùn)維智能輔助決策能力不足。依托“端側(cè)模態(tài)融合感知、邊側(cè)數(shù)理融合計(jì)算、云側(cè)人機(jī)融合決策”的端邊云協(xié)同人工智能計(jì)算體系，研發(fā)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)首個基于電力AI模型的柔直換流站運(yùn)檢管控平臺-超級智腦“ElecAI（Electric Artificial Intelligence）”。該平臺在設(shè)備智能預(yù)警，作業(yè)智能管控和運(yùn)維智能輔助決策等方面取得良好的效果。

二、特色亮點(diǎn)

（一）首創(chuàng)數(shù)據(jù) ? 機(jī)理融合驅(qū)動的故障預(yù)警應(yīng)用技術(shù)，研發(fā)構(gòu)建行業(yè)首個“懂物理規(guī)律、會智能學(xué)習(xí)”的直流設(shè)備故障預(yù)警模型

該故障預(yù)警技術(shù)首先將一次設(shè)備運(yùn)行、故障演化規(guī)律及二次設(shè)備控制保護(hù)邏輯嵌入數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，然后引導(dǎo)機(jī)器學(xué)習(xí)模型自適應(yīng)有向訓(xùn)練，進(jìn)而構(gòu)建一個融合演化規(guī)律、診斷知識和感知數(shù)據(jù)的診斷模型，形成數(shù)理結(jié)合故障診斷新模式。

（二）首創(chuàng)基于分布式多終端協(xié)同、多模態(tài)融合、多目標(biāo)跨鏡頭的直流全場景數(shù)字“視網(wǎng)膜”

針對傳統(tǒng)單終端、單模態(tài)視覺分析模型全景感知能力不足、識別準(zhǔn)確率低、誤報(bào)率高等問題，研發(fā)了換流站運(yùn)檢視覺模型，通過構(gòu)建可見光攝像頭、紅外、巡檢機(jī)器人、無人機(jī)等多視覺終端協(xié)同計(jì)算架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)分布式多終端協(xié)同、多模態(tài)融合、多任務(wù)一體化的電力視覺模型學(xué)習(xí)框架的搭建，進(jìn)而支撐設(shè)備缺陷、作業(yè)行為、環(huán)境隱患等全景視覺智能分析，提升設(shè)備、人員和環(huán)境的空天地一體化視覺感知能力。

（三）創(chuàng)新應(yīng)用生成式AI技術(shù)，研發(fā)直流運(yùn)檢問答模型，培育“精業(yè)務(wù)、懂交流”的“數(shù)字員工”

針對換流站工作技術(shù)復(fù)雜、人力監(jiān)盤處理海量數(shù)據(jù)效率不足、人工決策開展應(yīng)急處置存在認(rèn)知偏差、運(yùn)檢資料人腦記憶存在遺漏等問題，在柔直運(yùn)檢管控系統(tǒng)中研發(fā)了語義問答模型。通過對換流站運(yùn)規(guī)、設(shè)備指導(dǎo)手冊、故障案例、保護(hù)定值等基礎(chǔ)文檔開展深度審查和精調(diào)標(biāo)注，完成直流運(yùn)檢經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化沉淀，進(jìn)而賦予超級智腦“ElecAI”模型直流運(yùn)檢思維能力。

三、主要做法

（一）實(shí)現(xiàn)換流閥等精密主設(shè)備狀態(tài)分析

超級智腦“ElecAI”目前已具備換流閥等主設(shè)備的狀態(tài)分析功能。以換流閥為例，通過對換流閥運(yùn)行數(shù)據(jù)、檢修及巡檢數(shù)據(jù)等進(jìn)行綜合分析，以系統(tǒng)評估換流閥及其組部件的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而及時發(fā)現(xiàn)潛在缺陷異常。

同時超級智腦“ElecAI”還具備換流閥故障診斷功能。通過對換流閥及閥冷系統(tǒng)、閥廳紅外紫外等設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析、聯(lián)合判斷，實(shí)現(xiàn)換流閥告警后的故障原因診斷，完成故障部件定位，并輔助工作人員進(jìn)行檢修決策制定。

（二）自動智能完成故障錄播診斷

超級智腦“ElecAI”按照監(jiān)測主設(shè)備需要，根據(jù)設(shè)定的采樣頻率，實(shí)時對監(jiān)測主設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)錄波和分析。當(dāng)主設(shè)備發(fā)生故障時，會及時定位故障瞬時錄波數(shù)據(jù)，并結(jié)合設(shè)備歷史數(shù)據(jù)自動智能快速的完成主設(shè)備故障波形分析，加快換流站故障的響應(yīng)和處置速度，提高換流站整體的運(yùn)檢效率。

（三）構(gòu)建超級智腦“ElecAI”全場景數(shù)字“視 網(wǎng)膜”

超級智腦“ElecAI”數(shù)字視網(wǎng)膜首先基于電力深度視覺和安全解譯技術(shù)，智能識別作業(yè)人員雙態(tài)（靜態(tài)、動態(tài)）作業(yè)過程中常見的習(xí)慣性違章行為（如作業(yè)過程中途摘掉安全帽，驗(yàn)電時未帶絕緣手套等），達(dá)到對作業(yè)現(xiàn)場平面化的智能、安全、高效監(jiān)督。然后，基于基于多模態(tài)深度估計(jì)融合技術(shù)，智能動態(tài)判別施工機(jī)械與帶電設(shè)備的安全距離，如（高壓試驗(yàn)時，吊車塔臂移動時），實(shí)現(xiàn)對作業(yè)現(xiàn)場安全距離立體化的監(jiān)視與把控。最后，基于關(guān)聯(lián)規(guī)則與多物理場成像融合技術(shù)，通過布置傳感器采集現(xiàn)場帶電設(shè)備的光、熱、聲等物理特征，結(jié)合現(xiàn)場與歷史數(shù)據(jù)判斷設(shè)備狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對帶電設(shè)備的全息化把控，精準(zhǔn)保障作業(yè)現(xiàn)場安全。

（四）培養(yǎng)虛擬數(shù)字智能化員工

超級智腦“E1ecAI”基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從空間、時間等多維度去訓(xùn)練學(xué)習(xí)換流站的基本知識和常用場景，完成數(shù)字智能化虛擬員工“小都”的培養(yǎng)，并采用語音識別、智能遙控等方式實(shí)時啟用“小都”，提高換流站運(yùn)檢工作的效率，避免重復(fù)工作的不斷循環(huán)，加速經(jīng)驗(yàn)與知識的積累和提煉。同時也可以加快新員工對換流站工作工序熟悉速度，縮短人才孵化培養(yǎng)周期。

四、應(yīng)用成效

超級智腦“ElecAI”的應(yīng)用，使換流站能量可利用率進(jìn)一步提升，具體成效如下：首先通過故障錄波智能診斷功能，及時發(fā)現(xiàn)換流站異常缺陷，提升換流站設(shè)備故障智能預(yù)警和診斷能力；然后通過全場景“視網(wǎng)膜”系統(tǒng)，顯著提升現(xiàn)場作業(yè)智能管控能力和設(shè)備巡視效率；最后通過“虛擬員工”，提升現(xiàn)場檢修工作票、倒閘操作票、三措一案等材料編寫效率，降低運(yùn)檢人員日常重復(fù)性工作量，開拓運(yùn)檢新模式。