人工智能赋能数字化配电网探索与实践

形势与要求关键技术应用形势与要求党的二十大报告强调：“要积极稳妥推进碳达峰碳中和，深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系”,为新时代我国能源电力发展指明了前进方向，也提出了更高要求。配电网是能源绿色低碳转型的主要载体，为满足分布式可再生能源、储能、V2G等现代化电力资源的承载、利用和消纳，亟需通过数字化手段对配电网的电力供应支撑体系、新能源开发利用体系以及电力系统智慧化运行体系进行全面升级。国家能源局、科技部“十四五”能源领域科技创新规划数宇中国能源数字化智能化转型2022年4月1日党中央、国务院数字中国建设整体布局规划建设数字中国2023年3月1日中电设协2022年电力行业设备管理工作年度数字化转型成果2023年5月9日国资委关于通报中央企业数字化转型2022年进展情况的通知推进企业数字化转型2023年5月16日国家能源局新型电力系统发展蓝皮书建设新型电力系统2023年6月2日国家发展改革委新型电力系统发展电力需求侧管理办法(2023年版)加快规划建设新型能源体系2023年9月15日2022年3月1日数字中国能源数字化智能化转型"十四五"现代能源体系规划国家发改委、能源局2022年10月16日规划建设新型能源体系党的二十大报告党中央2023年3月28日能源数字化发展关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见国家能源局2023年5月14日12023年5月30日电动汽车下乡关于加快推进充电基础设施建设更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见国家发改委数字化转型2023年电力行业设备管理工作要点中电设协2023年6月12日充电桩建设国务院办公厅关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见国务院2023年10月25日加强新形势下电力系统稳定工作加强电力系统全过程稳定管理国家发展改革委国网公司贯彻落实中央决策部署，践行现代设备管理体系工作要求，组织起草了《关于进一步加快数字化转型的意见》及2023年行动方案，提出“着力平台整合、业务倍增、数字赋能，系统性、全局性推进电网生产、企业经营、客户服务等公司全业务、全环节数字化转型”。亟需立足公司数字化发展战略，适应公司新形式下配电网网架、业务和数字化管控形态变革，全面夯实配电网安全基础、转变业务模式、挖掘数据价值，以先进技术革新，推动配电网数字化转型升级。电源侧电源侧●新型能源：分散、间歇性、随机性的新能源发电接入规模快速扩大，预计2025年，我国分布式能源将达展的配套机制政策严重滞后，分布式能源市场化的●传统能源：传统能源仍承担着保底电源的职能，同时传统发电机组未来也承担着调峰调频、平抑新能光伏储能互补电网侧电网侧配电网从传统无源网络向有源网络转变，配电网已出现较多潮流倒送现象，●网侧储能：电网侧接入抽水蓄能电站、压缩空气和电化学储能实现网侧储能，●电能运维：出现由于负荷侧和电网侧的变化，出现影晌设备安全的反向重●电网规划：挑战原有以满足负荷为主的规划方式，考虑分布式光伏消纳，部分县公司已无可开放并网容量，不汽车储能负荷侧●虚拟电厂：随着电价和、市场机制完充电桩大量应用安装，2023年6月，全国新能源汽车保有量达1620万辆，充电基础设施累计数量为665.2万台，整体车桩比约2.4:1,增长趋势明显。●光伏接入：随着分布式光伏在低压和中压侧并网，以满足供电为主的配电●储能装置：用于存储和管理电能，电池是其中的一种电化学储能设备，但储能设备还包括其他类型，如机械储◆设备资产精益管理系统，服务于国网、省、地、县、班组各级运检管理及作业人员，主要涵盖配电网运维、检修、抢修等基础作业类应用。◆配电自动化系统，服务于省、地、县各级配网调控及运检人员，其中I区配电自动化系统接入DTU、FTU、故障指示器等中压自动化装置，涵盖配电网运行监测控制、方式调整和故障处理等业务应用；IV区配电自动化系统通过智能融合终端接入台区低压侧自动化装置，同时汇聚I区自动化数据，涵盖配电网设备运行状态管控、故障定位分析、新能源监测等业务应用。◆供电服务指挥平台，服务于市、县供电服务指挥中心以及省、地、县、班组各级运检管理及作业人员，主要涵盖服务工单处置、业务协同指挥、配电运营管控、服务质量监督、工单驱动业务、供电可靠性过程管控等业务应用，通过主动运维、检修、抢修三类工单的发起、执行、跟踪、督办，初步形成了以工单驱动为主的配网运营管控新模式。应用方向配电自动化系统PMS2.0系统应用方向配电网调度运行运用数字技术，将物理空间实体电网的网架、状态专业、跨区、跨层的资源协同控制。数字化转型数字化转型一一张图融合融合11控制实现配电网多态全景感知、监业务电网模型和图形来自部署于管理大区的公司统一数字化平台(电网资源业务中台、实时量测中心等),并向统一数字化平台共享生产运行测控数据及调节策略。通过接收生产控制类业务调成调节指令，支撑电力电量平衡、电力保供、电动汽车有序充电、分布式电源消纳等业务。基于配电网生产运行数据汇聚、分析、研判，充分发挥"云大特点。关键技术应用主网拼接拓扑分析基于主配拼接信息综合拼接研判结果，以图形、列表等形式展示研判结果。选择相应区域展示该区域馈线拼接情况列表及结果统计，选择相应馈线图形展示馈线主配拼接情况。新10V空水1110y人石精11910XV公线142PD.g000198500X4926484虹_16子嘟 莫工_348 南京马集变10V玉王线113拼的主同负荷0密亚姨注toxv型水132原仁它/1av公142主名称t0v开172校核总数☆(B济2个口)11_132本aptm以业务应用需求为导向，围绕已接入的配网模型数据和量测数据，设计主配拼接校核、馈线模型校核、主网负荷及馈线映射10kv/20kv出线开关的数据，出现的出线开关ID不一致、关键参数差异等出线开关不一致问题。配网馈线模型校核：旨在发现从设备(资产)运维精益管理系统(PMS)和配电自动化系统(DMS)获取的配网馈线模型，出现的模型id不一致、关键参数差异等数据质量问题，保障配网馈线模型的准确性，及时处理潜在风险。主配配拼接一政性校验共分析出207051条不一政主配拼接信息，其中主配配拼接一政性校验共分析出207051条不一政主配拼接信息，其中EMS系统存在DMS系统不存在的馈线共206542字，DMS系统存在EMS系统不存在的情线共162条。校核结采异常统计表票所响大新增明*主图拼接一政性校核服务ems_breaker_for_pw校核结果异常明细表_配网情线模型一致性校验共分析出86303条不一致情线模型信息，其中PMS系统存在DMS系统不存在的楼线共44262条，DMS系统存在PMS系统不存在的馈线共42041条。表信息信息校核结果异常明细表所增明细表_基于实时量测中心接入的调度自动化系统(EMS)和配电自动化系统(DMS)、PMS系统获取的主网母线、10kV出线开关、配网馈线的模型及拓扑数据，进行拓扑分析获取主配拼接关联关系，为实时拓扑分析、配网馈线量测服务等提供基础数据支撑能(调控云id)(调控云id)(调控云id)(调控云Id)映射关系映射关系映射关系映射关系配网馈线映射关系(调控云id)(调控云id)(调控云id)映射关系同步(调控云id同步(调控云id)(澜控云id)步个步个步调控云模型(调控云id)同步同步映射关系映射关系aplnfo云主站kafha作群配电自动化系统(DMS)配网馈线映射关系R电网资源业务中台整电网各类要素的实时流式数据，为各类上层应用提供调节控制闭环支撑能力。调节高速共享调节高速共享策略下发管理企业级实时量测中心策略下发管理企业级实时量测中心碳数数据分析碳数数据分析设备数据据据企业级统一物联接入企业级统一物联接入设备数字化、装置智能化采集采集采集采集山状态(告警+事分布式能源工商业用户居民用户分布式能源工商业用户居民用户u电网侧用户侧●构建具备工业控制调节测点自适应分区、可移动算力预测、流式任务动态弹性框架，研发实时量测流式执行引擎，实现每秒百万级以上量测数据高性能、低延时、可扩展的流式处理，具备工业控制调节处理能力。执行器1正需空闲0A时间告警服务信处理计算箱派生计算断面计算计算据存储●构建基于图计算的中低压配网拓扑聚合和实时网络分层体系，面向省级配电网全量拓扑模型及增量异动模型，基于图计算的中低压配网拓扑聚合方法和实时网络分层并行技术，实现配电网动态实时拓扑分析与网架结构连续变化分析，支撑未来新型电力系统运行分析的相关高级应用。基础模型拓扑模型个个图关系型图关系型数据库数据库文件服务人工智能基于电力本体库，利用图像识别、语音识别、自然语言处理等技术，对规程规范、运行日志、仿真案例、故障预案等半结构化、非结构化数据进行结构化，进而实现电网知识的融合、存储、更新以及应用。知识应用专家系统问答系统电网事件诊断故障处置知识论坛知识一经验规范规则事故预案历史仿真案例电网调度规则事故预案历史仿真案例电网调度规则行为模仿规则生成机器自学习机器自学习支撑知识库抽取转译抽取转译更新更新规则规范学习经验规则学习文规则规范学习经验规则学习电力系统本体库(概念与概念属性)用户行为用户行为●基于多维指标体系、多时间剖面的个体与群体用●基于经济景气、生产效率、能源供需等因素、融合行业运行特征的工、商节电技术节电技术●分析多因素的用户节电●基于大模型对用户用电特性的配电网无功配置及调节优化方法，促进配电特殊事件等关联性修正的●融合空间地理数据的用电变化趋势和群体用电行网架优化网架优化●基于分层分类数据关联模型生成可行网架集的方法，提高网架优化的有效性●基于网架可行方案集的快速优化大模型参数，提错峰调度错峰调度●基于配用电安全性、经济性及用户多样化用电需●考虑分层分区、用户侧需求响应等多种可调度错规划仿真应用根据新能源、充电站规划对于城市路网、城市土地等环境要求，利用电网一张图的矢量分析、路径处理等相关栅格处理功能，分析测算资源开发潜力、架设线路寻优、充电站设施可利用土地范围，同时结合网架运行信息、区域充电需求预测数据、配网承载力测算信息，进一步从供应分析、区域概况、潜客分析等方面筛选可利用土地，支撑新能源接入、充电站选址等规划设计类业供应分析L潜客分析选址规划供应分析L潜客分析选址规划区域概况Q中试22Vug站m2l依托物联管理平台、企业级量测中心、气象环境中心等平台基础，通过实时监测、趋势预测和异常状态研判，实现配网运行状态全息感知。一是贯通配网设备自动化终端、传感器、摄像头等各类监测装置，结合电网一张图实现配网设备本体、潮流、环境、安防及“源荷储”等新要素的全方位透明感知。二是基于配网历史/实时运行数据，结合气象灾害、时间变化、季节特征等多源要素，通过人工智能预测模型算法，实现面向配网设备、分布式光伏运行风险趋势预警，辅助基层做好预防措施，降低电网风险。三是基于配网潮流推演，实现部分采集、全量计算，支撑配网故障停电研判以及运行状态异常研判分析，驱动配电网主动抢修、主动运维、主动检修。电阻率========================================无功功率电压幅值电压相角计算结果节点阻抗初始相角有功功率无功功率电源节点电压帽值电压相角有功功率短路损括线路电抗半经线路电阻计算层节点分类无功功率有功功率初始电压法基于地理信息集成展示保电对象以及交通路网，结合主配网模型，直观显示检修停电及处理过程、数字孪生三维场景，支持保电方案智能编制，以及保电用户风险在线评估以及精细化风险等级分析。亮点亮点基于地理图、接线图综合展现、联动信息，结合主配一体全电网模型实现即时供电路径追溯、用户集分析、负荷转供策略生成，利用拓扑关联关系逆向溯源自下而上实现10kV-330kV供电路径自动生成；检索设备下游电网，形成关联的用户集列表；充分利用人工智能技术，集成语音助手以及采用决策树及神经网络混合算法，使用策略网以沙盘全貌方式全景总览，打通主配网模型拓扑关联实现全链条分析，实现保电场景纵向贯通、数据有效集成，以及基于地理图、接线图打造保电场所全景监视、重点负荷电源追溯、应急响应预案编制、设备数据应采尽采，达成“态势全感知、保障零死配网智慧大脑智能运行指挥配网智慧大脑融合现有信息系统和多源数据，构建集全面监测、智能评价、决策指挥、操作控制功能于一体的智能运行指挥平台，全面提升设备全息感知力、设备风险管控力、生产指挥穿透力、应急处置响应力，实现“设备态势一目了然、风险管控一线贯穿、生产操作一键可达、决策指挥一体作战、智能辅助一气呵成”。应用功能技术数据模型拼接交叉确认停电平衡语音下令知识图谱事件辨识故障处置网络下令数据挖掘信号分析风险预警智能成票智能学习智能监控智能决策智能执行机器学习知识图谱数据挖掘语音播报智能推送语音转译语音识别智能互动智慧推荐语音交互DAS\EMS\OMS\供服系统\程控电话>四个方向基础支撑运行控制故障防御智慧交互调度工作业务模式调控指挥的随着大云物移智链现代技术的飞速发展，电力传统业务必将快速引入人工智能，国调中心、设备部都计划将人工智能技术列入重点工作试点攻坚，不断提升调控承载力与电网运行效率。以人工智能技术和现代通信技术为载体全面应用智能化技术建设虚拟调度助手、智能值长监护、停电智能编排、调度驾驶舱、无人办公坐席、应急预案巡航、缺陷隐患预警等应用。亮点亮点基于语音识别技术建立配网调控业务语音交互新模式。以电网设备模型为中心，训练电力专业术语，建立电网语音信息数据库，建立风险播报、策略分析等应用的语音交互新模式。针对指定设备对象的历史运行数据及故障、检修、缺陷等特征数据进行关联性分析，实现对设备未来缺陷状态预警、预测的功能。实现电网运行业务自动分析与人工替代，应用在操作票交互、日常报表制作、现场信息收集、工作日志梳理等各个环节，实现机器智能代替大量不必要的人工重复劳动，基于管控平台数据底座，综合利用营配调基础档案，结合电网拓扑、运行数据等，对配电网故障情况进行智能研判，分析可能的故障点和停电影响范围，通过图形化方式直观的展示给用户，研判结果可作为用户开展主动抢修、停电分析到户等业务的依修效率与优质服务水平。数据汇聚数据汇聚综合研判研判结果事件化整合路综合研判师开形描述检计划圜故棒疑以闸单配变故障活单故种影响小区分布高武米状酸你电在安活单王始的电准确定位资源调配精准指挥涉及园内配变清角主站依托业务中台数据聚合作用，深化实时量测中心、配电自动化故障研判成果，结合大数据及Al算法分析，强化停电信息采集、停电事件管理、指标管控等各业务能力，确保停电信息唯真唯实。依托电网一张图开放共享能力，通过停电信息实时接入、统计及展示，实现停电态势汇集、停电设备定位、停电原因分析、超干户停电、因灾停电展示分析等，全面辅助总部及省侧分析配网实时运行情况，辅助停电事件管控，提升应急指挥抢修能力。全网停电信息展全网停电信息展网一张图，汇聚全网实时停电信息，对不同停电原因进行归类分析，并对各省地市重点停电情况进行实时监测。信息检修作业信息运行数据电网拓扑电网资源量测量测停电详情穿透：通过电网一张图通过电网一张图可实时穿透至网省侧，查看停电明细列表，并结合网架图，实现停电设备的自动定位和高亮显示。电网资源业务中台电网资源业务中台贯通PMS3.0配网巡视作业应用，充分应用配网人工智能视觉智能识别能力，构建配网无人机巡检应用，实现一体化人机协提升班组作业质效。全自动缺陷识别全方位图像采集全自动缺陷识别全方位图像采集全智能人机交互全天候自主巡视全智能人机交互全天候自主巡视工作模式方面业务应用方面管理范围方面无人机智能巡视副智能基站北斗(》红外图像识别瓮5G通信工作目标方面工作手段方面持续提效方面基于电网一张图的空间分析能力，支撑供电方案提供基于电网一张图的空间分析能力，支撑供电方案提供电源点追溯、可开放容量分析、剩余间隔分析、供电路径自