人工智能+新型配电系统认知与实践报告

国家电网 STATEGRID 人工智能+新型配电系统 认知与实践 南瑞集团配电公司杜红卫 2024.07.25 CONTENTS 目录 01背景与现状02认知与框架03探素与实践 01 背景与现状 01基本情况--政策导向 内部事项 普通事项 2021年6月，国网公司互 联网部印发《国家电网有限公司 人工智能技术应用顶层设计》 国家电网有限公司文件国家电网有限公司文件《国家电网有限公司构建以新能 源为主体的新型电力系统行动方 国家电网互联【2021】291号国家电网数字【2024】333号案（2021-2030年）》等4个方案 深刻通述了构建新型电力系统的 国家电网有限公司关于印发公司人工智能国家电网有限公司关于印发人工智能规模化 重大意义、新型电力系统特征、 技术应用顶层设计等4个方案的通知 应用2024年专项行动方案的通知 内涵、实施路径以及2021-2030 年重点任务，指导其各单位开展 总部各部门，各机构，各分部，公司各单位：驻公司纪检监察组，总部各部门、各机构，公司各单位： 为课入贯彻落实国家关于数字化智能化发民委求，加快推进 为录入贯彻落实公司数字化转型工作部署，统筹各专业、各单位人工智能技术应用，指导各单位人工智能平台、服务、应用 人工智能技术与电网业务度融合，假深做实人工智能规模化应人工智能相关工作。 用，提升电网智能化水平，支撑新型电力系统建设和电网高质量 化部印发《2022年人工智能等 运营、标准、人才、生态等建设工作，协同准进各专业应用场景发展，公司编锁了人工智能规模化应用2024年专项行动方案，2022年3月，国网公司数字 落地，提升业务数字化、智能化水平，公调研究制定人工智能技现予印发，请结合实际，做好贯和落实。 术应用顶层设计等4个方紧。现予印发，请遵照裁行。一、目标思路 动人工智能基础能力与核心业务 执行过程中，如有间惠和建议，请及时反读息部互联网部。坚持蓄求和阿题导向，优化体系设计，案化场景应用，打造数字新技术应用重点工作》，推 基确通用能力，强化科研与应用生态，加强人工智鲍规模化应月 构建基于大模型的统一平台体系，打造行业试觉，语义大模型。 相融合，实现重点领域人工智能 工程化应用。 4 02基本情况--概述 特定任务 算法时代 多个任务 大模型时代 多数任务 AIGC时代 所有任务 多模态时代 主要方式：特定算法，根据主要方式：大模型多点智能化主要方式：生成式人工智能主要方式：多模态实现更输入完成特定任务根据命令完成多个任务（AIGC）高度智能化，根据高智能化，能完成几乎所 典型特点：特定场景特定任典型特点：私有化部署大模型框 命令完成复杂且多环节的工作有的工作 务训练，A/自动重复特定任 架，电力行业数据预训练，为场典型特点：电力行业按专业、典型特点：各类输入，AI 务，成本贵景化人工智能应用提供基础场景垂直行业模型都能自己应对 以OpenA/为代表的大模型企业对行业词表开发及国内大模型以及开源模型，以已有预训练模型微 应用专业性不足（已有大量用户，重训练成本高）调为主，行业应用在法律、医疗等语义类为主 南网在积极部署大瓦特行业大模型，三大运营商合规与数据安全是电力行业AI大模型建设及应用 也已部署“九天”“原景”“星辰”大模型所必须遵从的要求；建设国网行业大模型、场景 Agent应用是必要的 5 02基本情况--概述 电力人工智能是人工智能的相关理论、技术和方法与电力系统的物理规律、技术与知识融合创新形成的“专用人工智能”。针对当前和未来电网高随机性、强耦合性、多时间尺度等特点，将人工智能技术和电力领域专业知识相结合形成针对性解决方案。 人机协同混合增强高泛化性迁移学习 深度逻辑分析知识与数据融合 自主认知与行为决策 核心业务决策 6 02基本情况-现状 电力人工智能的国内应用研究范围涉及电力系统发、输、变、配、用全环节，在发电功率预测、设备智能 巡检、设备异常与故障应急处理、客服智能服务、电网故障处理及紧急控制等业务中已有相关应用研究。 总部侧已初步建成了公司级人工智能“两库一平台”，省侧已在天津、河北、翼北 基础能力建设山东、上海、江苏、浙江、安徽、福建、湖南、四川、重庆、宁、甘肃和新疆等15 家省公司部署了省级人工智能平台，为后续深化推广应用人工智能技术奠定良好基础。 发展 现状设备领域：应用无人机智能巡视和输电通道智能监控技术，替代传统人工巡检，提高了隐蔽性缺陷和突发隐患的发现率 安监领域：开展现场作业视频智能分析，实现典型违章行为的智能识别 应用建设方面营销领域：开展智能营业厅、智能语音客服等场景建设，实现智能化的业务咨询和 办理； 基建领域：在高风险和复杂工序现场，实施违章智能告警应用，有效识别电力作业 现场安全隐惠。 03基本情况--现状 近几年，各专业部阶门都在积极探索人工智能技术应用，运用智能语音图像识别，视频分析，知识图谱等人工智能技术，在设备、调度、安监、营销、基建等领域都已开展典型应用建设。 扬州供电公司打造“配网抢修AI虚拟坐席”：通过接收信终端失电告警，自动分析 拓扑关系，匹配已知停电信息，通过透抄客户电表实时状态来智能校验故障信息准确性，智能分析派单策略及抢修路径，自动派发工单。故障处理结束后，随机透抄客户电表确认供电恢复，完成抢修闭环。 苏州供电公司打造“小汤班长”：对电网及客户状态的动态采集、实时感知和在 线监测，实现在5秒内即可精准生成故障信息。对全市34支电力抢修队伍的抢修 进度进行全过程管控，自动发起抢修超时预警以及语音提醒督办，实现对供电服 务9类工单的跟踪处理。 8 04基本情况--痛点 跨专业模型不统一，调度依托IEC61970、IEC61850，设备专业主要依托SG-CIM，营销专业主要依托SAP 公用模型（水电气），各专业主要通过模型对应实现贯通，各类数据在专业间共享需要多重转换 基础数据质量不高，对于人工智能算法的训练和应用，需要大量的高质量数据，然而，配电网的数据来源多 样化，数据质量参差不齐，数据采集和清理工作是一个复杂的任务 业务融合深度不够，诸多系统外行业在大模型与数据挖掘方面已有不少建设成果，但人工智能技术与电力业务深度融合、电力大模型与成熟小模型有机结合等方面尚有欠缺，产品与A结合生硬。 》》》挑战《《《 数据采集与处理模型训练算法选取与优化 电网中各种设备、传感器和信息系统电网数据量很大，但标记的数据相对人工智能算法可以与传统的控制方会产生大量的数据，需要对这些数据较少，这使得训练人工智能模型变得法相结合，以充分发挥各自的优势。进行收集、处理和分析，以提取有用困难。需要探索有效的数据标注方法需要研究如何将人工智能算法与传的信息。处理这些数据需要高效的算来增加可用数据量。统方法有机地结合起来。 法和计算资源。 05基本情况--趋势变化 新一代人工智能应用架构 传统人工智能应用架构（小模型+样本）（专业大小模型+专业知识底座+角色智能体） 定制高、复用少会推理、角色化、可复用 配电网各应用系统（PMS、配电自动化）七 配网运营智能体配网运检智能体配网调度智能体 角色智能体 设备设备配网智能专业 缺陷故障风险负荷大小 识别诊断预测转供模型 配电网大模型 专业小模型 图像缺陷历史典型 专业 知识配电网知识底座 底座 专型业小模 专业小模型 专型业小模 样本样本样本数据方案通用知识配网规范故障缺陷供服流程典型经验 10 02 认知与框架 02人工智能+配电网--技术与挑战 新型电力系统建设背景下，配电网由单一电能配送网络演化为多能互补配置平台，在形态上呈现分布式电源、冲击型负荷、电力电子设备高比例接入的特点，在数理上呈现电源、负荷、时空状态不确定性的特点，网络结构、运行工况更加复杂。 复杂配网结构对用电可电力市场改革要求供电新能源消纳挑战靠性构成挑战经济性提升 新能源和电动汽车的接入改变了原配网运行侧重供电可靠性，设受随机性、波动性、间歇性限制配电网的运行方式，增加了随机备运行裕度大，导致非经济运行以分布式光伏为代表的新能源消性和双向潮流，导致电压问题和不符降本增效需求。设备级运行纳存在卡脖子现象，如何在配网运行状态掌握困难，影响了电网状态无法感知，损耗分析和降损运行状态感知基础上，开展分布的稳定。频繁的工程改造和运行决策难以有效开展。式光伏承载力及消纳薄弱环节分 调整带来了停电和检修隐惠，进析，进而开展电网改造、运方调 一步影响用电安全。整等措施面临挑战。 12 01人工智能+配电网一需求与可行性 配电网作为联系能源生产与消费的关键枢纽，在“双碳”目标下，呈现高渗透可再生能源、高比例电力电子设备、高增 长电力负荷需求等特征，未来配电网关键特性将发生深刻变化，人工智能技术可以更好地契合新态势下配电网智能发展需求 数据处理配网全景感知配电网态势推演其他方面 为实现配网全景感知，传 大量分布式新能源、储能 新型电力系统配电网的其 统方法需要加装大量量测装置，配网点多面广，若 和电力电子装备的广泛接 入，使得电力系统故障的 他方面，如巡检、图像识 别等、电力市场中电价预 都安装量测装置，所需投 随机性和非线性性大大增 测等、配电网的调度控制 资巨大。 强，故障特征不再明显 等也需要针对算法以及技 随着新型电力系统的建设电气设备、发电机节点负荷节点数量都成倍增长随之而来的海量数据对计算，储存的要求越来越高 且配电网的复杂性、分布建立故障诊断的机理模型术手段不断完善。 式电源的不确定性也对数及寻找判据日趋困难。 据的辨识处理有了更高技 术的要求。 13 03人工智能+配电网--建设思路 AI智能体 配网运维助理配网调度助手配网运营指挥员配网智能教练 感知认知决策基于新一代人工智能技术的配网智能大脑 左脑右脑 样本来源 知识服务&小模型配网多模态大模型 准确的业务事实与 模型支撑 业务数据配网标准规范配网知识配网知识学习语义大模型 CIM模型配网经验知识配网领域意图理解视觉大模型 规范文档 运行状态感知 配网专业内容生成语音处理 典型经验 巡检图像 配网决策分析配网业务推理 配网意图理解与. 业务化表达 知识向量提示工程 14 04人工智能+配电网--场景模式 问答（工具）伴随（助理）托管（秘书） 为用户提供配网专业知识检 索与问答，静默和被动方式 嵌入业务工作界面，随时进 行必要提醒和建议，与配网 能够独立团环完成配网专业 任务，自主设计执行任务 为用户提供A/能力。 用户协同工作。 将结果反馈给用户。 实者量一个经的的门，货热区内的电力速图多，供电中心的 智能程度智能程度智能程度 配网专业知识+数据配网专业AI大小模型 15 05人工智能+配电网--应用架构 配网A/智配网智能巡检配网感知诊断配网智能安全配网运行预测电网全能知识配网A/专 能体助理助手管家专家库业化应用 中间件及使能 DeepSpeedMegatron-LM Colossal-Al HuggingFace LangChain Milvus 专业知识处理及智能体实现 算法能力1FCaffe[M]'AXensorRT二 框架 基础模型 PyTorchTensorFLowCaffeMindSporeJAXMNNXNNOTensorRT ChatGLMLLAMA通义干问 配网大模型的构建 基础算力 1000 00000 大模型硬 件基础 16 06人工智能+配电网--业务架构 配网状态感知及诊断配网调控配网运维配网辅助办公 配网数据清洗电力设备放配网检修配网运行馈线-台区协同新能源现场作业现场作业现场作业作业安全配网业务配网专业 业务层与异常检测电异常检测数据分析状态感知功率预测/负荷预测指令调用流程指导规范监测风险识别知识问答文档写作 配网线损高低压联动配网故障配网调控配网数据配网缺陷现场作业运维报告配网专业会议纪要配网专题监测分析窃电分析响应处理原因诊断业务大模型推演引擎隐患识别运维交互自动生成知识问答自动生成报告生成 知识沉淀、数据回流AI模型迭代、辅助决策