智能化电网运维管理

国网上海市电力公司

一、场景简介

（一）研究探索与实施背景

新一代人工智能正在给人类经济、社会与生活带来颠覆性影响，人工智能的发展正进入新阶段，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放和智能操作等特征。我国高度重视人工智能发展，2017 年国务院发布了《新一代人工智能发展规划》，工信部印发了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020 年）》，抢抓人工智能发展的重大战略机遇。

国网上海电力公司响应市政府的号召，高度重视人工智能技术在自身行业内的应用， 积极落实国家和政府各项人工智能专项规划，大力推进人工智能、机器人、大数据等技术在智能电网领域的研究应用。经初步统计，国网上海市电力公司目前有 38 项人工智能技术应用项目，涉及无人机、图像识别、生物识别、辅助指挥助手、大数据、机器人等技术。项目成果对内提高公司运营效率、保障电网安全，应用领域包括变电站设备巡检、现场安防、输电线路巡检、设备故障诊断、电网智慧调控等；对外提高客户服务能力，应用领域包括家庭能耗监测、智慧城市综合能源服务等。

（二）场景介绍

2018 年，上海公司以举办首届进博会为契机，以实现上海电网管理“ 高品质供电， 低成本运营 ” 为目标，以大幅提升上海电网侧设备运营效能为着眼点，综合利用近年来世界一流城市智能电网建设成果，开展电力物联网的建设的探索和实践。

2019 年，在以供电保障为核心场景的全景智慧供电保障系统的支撑下，上海公司利用多年来信息化建设成果，有机整合各业务信息系统，多方面汇集各业务数据，全方位掌握人员、物资、车辆等资源信息，通过对成熟的人工智能技术研究在电力行业中的应用，深化信息的融合分析、机器代人、构建电力行业的知识图谱，形成电网运营管理的 “ 大脑中枢 ”。

二、建设内容

（一）电力行业知识图谱

逐步构建电力设备管理知识库，通过中文自然语言搜索，辅助各层级电力职工的决策深度和广度。

在互联网、大数据、人工智能的背景下，知识图谱发展迅猛。知识图谱是一种基于图的数据结构， 由节点和边组成。通俗地讲，知识图谱就是把所有不同种类的信息（Heterogeneous Information）连接在一起而得到的一个关系网络。知识图谱提供了从 “ 关系 ” 的角度去分析问题的能力。

电力行业知识图谱

构建以中文为主的人类自然语言处理的模式，建立电力行业知识库的业务知识积累和技术创新。自然语言处理的技术以更为先进的非结构化数据、NoSQL 图数据库等互联网信息技术为基础，通过知识图谱方式来把电力行业的各类文档通过人类自然语言处理的方式进行归纳演绎，从而形成电力行业的知识库，而广大电力职工能够通过中文自然语言的方式进行搜索解读，以辅助自身的工作。

在辅助决策领域，不仅是公司高层领导在决定投资或者撤资某企业时需要大量信息进行辅助决策，一个普通的电力检修职工在决定某次抢修时需要带一个或多个工具也需要决策。在当前人工智能和自然语言处理的基础上，更为详实的解读电力设备管理方面的各类非结构化文档，逐步形成电力设备管理的知识库，以AI 人工智能语音交互的方式， 供广大电力职工在今后的工作中进行查询，以更好的辅助完成手头的工作。

（二）智能语音交互助手

解放双手，顺应人机交互技术新趋势，构建电力系统交互的创新模式。在电力工作中相当数量的电力电网工作是需要大量精细化手工操作的，通过建设智能语音交互助手， 解放人的双手，以自然的人类语言进行命令传达和操作控制才更为适应工作的需求。上海电力顺应技术发展的趋势和电力实际业务发展的要求，率先在智慧供电保障场景中，

尝试引入以中文为主的自然语言处理的人机交互模式，构建电力系统交互的新篇章。

供电保障系统界面

AI 语音助手和全景智慧供电保障系统做适配，达到了语音控制系统的效果。AI 语音助手采集麦克风的声音以后，识别语音内容，经过自然语言理解引擎，转化为控制指令发送给系统，系统根据指令，可以指挥大屏展示各种维度的数据、也可以统计各种维度的数据进行播报。

通过语音助手，我们也可以做到智慧监屏，在供电保障的工作中，指挥人员不可能一刻不停地注视监控大屏幕。我们通过语音助手，当电网发现异常、或者紧急通知、告警的时候，系统自动将触发语音助手，进行语音广播。

作为人工智能人机交互的一个延伸，通过语音控制各类电力自动化设备也是一个非常有益的尝试，我们从变电站内部的轨道式巡检实体机器人开始，通过在巡检机器人上加装 AI 人工智能语音控制模块，实现人机交互，电力工作人员可以自然语言的方式与现场巡检机器人进行问题沟通、命令传达、自动控制，而巡检机器人可以依照设定的工作流程进行自动化的工作处理，并以自然语言的方式向操作员反馈命令结果。在这一步骤实现和尝试的基础上，我们可以推广至更多同类的机器人、电力二次设备控制领域， 并通过上述电力设备管理知识库进行更为人工智能的辅助决策判断，帮助现场电力职工更好的完成自动化相关的工作。

（三）基于图像识别的电力安全告警应用

基于人工智能的计算机视觉图像视频的处理功能，构建面向电力领域的人工智能AI 视觉处理平台，其将整合多种主流 AI 计算框架，提供丰富的机器学习算法和模型库， 利用容器技术实现对基础资源的统一调度管理及环境快速部署，并支持模型从数据集选择、开发、训练到发布成服务全流程一站式的管理。

1、安全隐患识别

通过采用先进的深度学习和人工智能技术，可以做到通过网络摄像机传输的画面完成实时智能分析，一经发现视频画面中的人和物有违规和危险行为便会实时报警，从而达到规范操作、避免或减少安全事故的发生的目标。

安全隐患识别系统界面

所有的分析行为均由机器学习后自主发生，无需人工干预，在提高业务处理效率的同时还能减少人工成本。

（1） 人员穿戴识别

人员穿戴识别监测演示

对人员的合格穿戴进行目标检测分析。模型目前覆盖了安全帽、眼睛、口罩、工装、工作手套、工作鞋、安全带等 8 类安全设备的检测与识别。

设备异物监测演示

模型目前覆盖了鸟窝、气球悬挂、长杆悬挂、塑料袋悬挂、树枝悬挂等多类安全隐患的检测与识别。

2、危险车辆监测

危险车辆监测界面，模型目前包含吊车、高空作业车、带电作业车、叉车、载重车、卡车、铲车、挖掘车、危化品车等多类车辆库，均可进行识别。

3．部件破损监测

 部件破损监测应用场景

模型目前涵盖了表盘模糊、表计破损、绝缘子破损、油封破损、硅胶变色等部件破损的检测与识别。

三、建设成效

国网上海市电力公司全景智慧供电保障系统于 2018 年 9 月底上线试运行，10 月底正式上线运行至今，有效支撑了首届、第二届中国国际进口博览会保电工作的高效开展。系统集成了 PMS2.0、供电服务指挥系统、配网负荷监测系统、IDP、用电信息采集系统等 34 个业务子系统，基于电力物联网，应用 “ 云大物移智 ” 等最新技术，实现输变配用各环节万物互联、人机交互；支撑供电保障 “ 全景看、全程控、全面判 ”。

引入人工智能技术，开发智能语音助手，利用语音识别（ASR）、语音合成（TTS） 和自然语言处理（NLP）能力，实现语音交互、语音控制轨道实体机器人进行相关操作， 语音控制全景智慧供电保障系统进行系统操作及语音播报反馈。辅助指挥人员开展综合信息感知、日常值班及突发事件工作指挥等，减少日常人员投入，提高工作效率。

指挥人员通过智能语音助手实现智能监屏，实时获取电网全景感知信息，并由系统自动推送最优解决方案，实现电网综合态势、电网运行状态的实时感知，第一时间获取异常情况信息，有针对性开展工作指挥，提高供电保障能力和电网运行可靠率。