原来南方电网有这么多新型电力系统人工智能联合实验室

近日，“人工智能”成为爆火热词。有评论指出，强人工智能时代或将来临，必将引起第四次工业革命，我们可能正站在一场技术革命浪潮的起点。类似于“文心一言”等的AIGC生成式大规模预训练模型技术，有可能在能源行业掀起一场新的智能化革命，并与产业进一步融合，带来新业态与新机遇。

自信息产业勃兴以来，人工智能相关的数据、算力、算法都在“摩尔定律”的驱动下飞速发展。新型电力系统人工智能联合实验室（以下简称“联合实验室”）正是在南方电网公司落实创新驱动发展战略要求、加快数字化转型的背景下应运而生，为高质量发展提供新动能。

是什么

“1+N+M”模式激发创新动能

“为进一步发挥中央企业在国家科技创新中的主力军作用，按照公司统一部署，2020年，我们以南网数研院作为牵头单位，以‘众筹、开放、共享’为原则，采取‘1+N+M’模式建设了新型电力系统人工智能联合实验室。”联合实验室主任姚森敬介绍，实验室本身的建设模式正是它最大的特征之一。

“‘1’指1个主实验室，‘N’指9个内部分实验室，‘M’指浙江大学、贵州大学、百度等6家外部合作研究分中心。”在联合实验室联络人、算法专家梁凌宇看来，这样的结构既能够更好地融合网内网外资源，又能够体现特色优势，发挥集中力量办大事的作用。这具体体现在实验室运作过程中，计划管控机制、全体会议机制、牵头单位统筹协调交流机制、内外部单位连结机制、内部单位人才流动机制、各单位仪器设备共享机制等6方面联动机制带来的组织优势。

比如电力智能巡检核心技术——输配电缺陷智能识别算法，其样本来源于广东、广西、云南、贵州、海南与超高压等多个不同电压等级、不同地形地貌户外背景、多种常见及罕见缺陷的海量原始图片，算法研发过程中也集合了南网数字集团与广东、深圳等地的专家智慧，充分体现了联合实验室集中力量办大事的能力。

除组织架构方面体现出来的联合优势外，在人员组成方面，实验室也具有典型的“高配”特征。实验室现有200人中，硕士及以上学历占比达72%。每天，在位于广州黄埔区云升科学园C栋11层1600多平方米的主实验室研发场地，人工智能平台、算法研究、软件研发等多个研究区域都能看到忙碌的身影。

《电力智能巡检异常检测技术研究及应用项目》获中电联2022年度电力科技创新一等奖、自研3D算法打败Meta获得全球第二的好成绩、自研“知识+数据+Transformer”算法……三年来，这个平均年龄不到30岁的年轻团队，取得了系列闪光的成绩，也是联合实验室“最大的底蕴”。

研究啥

如何给电力系统装上“眼睛”和“大脑”

当人工智能与电网业务相碰撞，能得到什么样的火花？

联合实验室的科研实践带来了具有启发性的答案：拓展电网规划、生产技术、调度运行、市场营销、智慧办公、智慧供应链、基建管理、网络安全等八类融合应用；打造“人工智能共享服务平台”“人工智能创新孵化平台”等两大支撑平台；提升核心算法、行业样本库、智能装置等三大核心竞争力。“我们的目的就是要推动人工智能技术与电网业务深度融合，支撑南方电网公司改革发展和数字化转型，也可以理解为如何用AI的方式来给电力系统装上‘眼睛’和‘大脑’。”姚森敬说。

如果对以上多样化的研究内容进行总结归纳，那么“智像”“智算”“飞翼”无疑是其中最具有代表性的典型成果。“我们实验室的多项研究成果，尤其是在‘智像’方面数据的统一收集、算法的统一研发上，处于行业领先地位。”联合实验室“智像”产品研发骨干吴洋介绍。

“智像”是电力巡检视觉智能识别产品的统称，其中的AI元素重点体现在其中的“智能图像分析”模块，也就是给电力系统装上一对“火眼金睛”。五年来，团队累计标注样本量超过5000万，历经了技术引进、算法自研到能力领先三个阶段，在电力巡检领域已实现规模化应用。

“智算”是基于图计算的大规模电力系统分析计算产品。不同于“智像”研究具体的设备外观形态，“智算”是通过计算方式的变革，解决新能源占比逐渐提高的新型电力系统海量设备接入后带来的新挑战，实现电力系统分析快速建模、精准计算的“更新迭代”。“我们在广东电网实现了万级电气节点规模数据的验证，状态估计和潮流计算时间相比同规模下的传统计算软件效率提升10倍以上。”联合实验室“智算”产品研发专家林全郴介绍。

“飞翼”则是一款复杂电力系统优化决策产品，是在“智像”提供的智能感知能力和“智算”提供的大规模计算能力支撑基础上，对电力系统实时决策能力的一个“改造升级”。新能源大规模建设与接入，对区域电力系统的组成结构及电网运行特征都有较大影响，也会带来电力系统安全风险增大、电力电量平衡难度加剧、新能源消纳不充分等问题。“‘飞翼’就是为了解决这些问题而生，我们已经验证了大中小三种系统节点规模与20%新能源占比系统下最优潮流、日内实时机组组合毫秒级决策算法，潮流断面平衡、新能源消纳率等方面运行指标已经超越了普通调度员水平。”梁凌宇介绍，电能从发电机组出来，通过电网调度，到达最终用户，满足负荷需求，是一个极其复杂、对安全性实时性要求极高的过程，飞翼软件可以自动计算提供“最优解”。“当然，飞翼成长的长远目标是类似于汽车的无人驾驶，随着它的成熟，期待能够逐渐省去人工决策过程。”

有啥用

为电网业务“插上翅膀”

算法、系统、数据……平台、设备、产品……“虚”与“实”的结合，组成了一个丰富多元的世界。“进一步帮助人，解放人，甚至比人做得更好”，这是联合实验室团队为之努力的奋斗目标，事实上，该团队的研究成果在多个电网业务领域都获得了较好应用。

“比如这个电力AI智能终端，里边载有我们设计的AI加速芯片，能够同时加载5—10个不同AI模型。而且它是‘百搭’的，无人机、红外成像仪、蓝牙耳机、手电筒、定位装置、非接触式输电装置等，都能够基于同一套技术体系实现适配。”吴洋指着一款智能电力可穿戴产品介绍，乍看之下这是一个普通的作业头盔，但在它的前方，固定着一个带着“眼睛”的黑盒子，正是这个黑盒子的存在，使它具备多种通信模式，能够识别各类违章行为，具有云边端协同等特点。

与此相似，外观为仿生狗模样的智能四足巡检装置，是变电站里的“好帮手”，无论是判断刀闸开合状态、表计读数，还是红外测温，都能“手到擒来”。除了在控制云台操作外，也可以通过语音手势“指哪打哪”，可以极大满足变电站巡检要求。同时，率先创建了我国能源行业首个智能客服体系，研发了集实时语音转译、语义理解、情绪识别等功能于一体的智能语音客服，人们拨打95598客户服务电话时，声音甜美的AI客服会智能识别听到的语音，高效快速提供服务……

在众多研究成果中，主实验室与广东分实验室（机巡研究中心）联合开发的机巡“智”图产品应用最为广泛。这是一个搭载于机巡系统的图像智能识别与分析模块，是“智像”研究的重要成果。通过数百万张巡检图片、数千万个检测目标的学习识别，AI学会了从照片里找到故障点。小到一颗肉眼都难以分辨的销钉缺失都能被发现。“相比于传统由人眼一张张识别，目前可以提升至少8倍效率。电网缺陷故障种类繁多，常见的输电线路缺陷中，它的识别率超过80%。目前已经实现了广东全省输配电缺陷智能识别全面应用。”广东分实验室算法负责人饶成成介绍，除了二维图像的识别外，该产品还可实现三维点云的重建与分析，进而让无人机巡视航线自动规划、自动巡视成为“日常”。

“2022年，我们供电所每周使用无人机自巡航技术对44公里架空线路开展精细化特巡，累计发现各类施工黑点、线树矛盾、设备隐患224项，正确率达到95%以上。”广东电网公司珠海香洲供电局唐家湾供电所无人机飞手罗嘉豪介绍，机巡“智”图技术的应用极大地提高了班组工作的效率、提高了精细化隐患排查颗粒度和智能化配电运维水平。

目前，联合实验室累计获得省部级与行业级科技奖励16项、授权专利40多项、编制标准30余项、申请软著20多项。展望实验室的发展布局，姚森敬说：“未来，我们将依托联合实验室的各方力量，深入研究包括AIGC等强人工智能在内的前沿技术，同时与新型电力系统业务需求深度融合，打造电力行业人工智能的技术策源地和创新高地，在以数字电网支撑构建新型电力系统的过程中，贡献我们的‘智能’力量。”

电力人工智能主实验室

内部分实验室

总调分实验室（调度运行研究中心）

广东分实验室（机巡研究中心）

广东分实验室（智能客服研究中心）

广东分实验室（电力科学研究中心）

深圳分实验室（规划建设研究中心）

云南分实验室（智能装置研究中心）

贵州电力指纹实验室（智能用电研究中心）

超高压分实验室

南网科研院分实验室

（电网运行人工智能应用算法研究中心）

外部合作研究分中心

浙江大学联合研究中心（决策战略智能研究中心）

商汤联合研究中心（机器视觉研究中心）

百度联合研究中心（知识图谱研究中心）

科大讯飞联合研究中心（语音语义研究中心）

鹏城实验室联合研究中心（人机混合智能研究中心）

贵州大学联合研究中心（电力指纹研究中心）