在能源革命与数字革命深度融合的时代背景下,泛在电力物联网作为支撑能源互联网建设的关键基础设施,正深刻改变着电力系统的形态与运行模式。许继集团作为我国电力装备行业的骨干企业,在翟登辉等专家的引领下,积极投身于泛在电力物联网的前沿技术研究与实践应用。本文将围绕智能传感与人工智能两大核心技术,探讨其在泛在电力物联网中的研究进展、应用场景与未来展望。
一、 泛在电力物联网的内涵与核心需求
泛在电力物联网旨在通过现代信息通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具备状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。其核心需求在于实现海量电力设备、终端、用户的广泛连接与深度感知,以及对海量、多源、异构数据的智能处理与价值挖掘,从而提升电网安全运行水平、资产运营效率与优质服务水平。
二、 智能传感技术:构建全面感知的“神经网络”
智能传感是实现状态全面感知的物理基础。在泛在电力物联网框架下,许继集团的研究重点在于:
- 新型传感器研发: 针对电气量(电压、电流)、非电气量(温度、局放、应力、图像、声音等)及环境参数,研发高精度、高可靠性、低功耗、微型化、集成化的智能传感器。例如,适用于复杂电磁环境的宽频带电流电压传感器,以及基于光纤、声学、红外等原理的在线监测传感器。
- 边缘智能与融合感知: 将嵌入式AI芯片与传感器结合,赋予终端设备本地计算与初步决策能力(边缘计算),实现数据在源头处的预处理、特征提取与异常初步判断,有效减轻云端压力,提升响应实时性。多传感器信息融合技术则能综合不同维度的感知数据,更全面、准确地刻画设备状态。
- 即插即用与标准化: 研究传感终端的统一建模、即插即用接入技术,以及通信协议的标准化,以支持海量异构终端的快速、便捷接入与统一管理,降低部署与维护成本。
三、 人工智能技术:驱动数据智能的“智慧大脑”
人工智能是处理泛在电力物联网中海量数据、实现智能决策的核心引擎。其应用贯穿于数据处理的各个环节:
- 数据分析与预测: 利用机器学习、深度学习算法,对设备运行数据、环境数据、用户用电数据等进行深度挖掘。实现设备故障预测与健康管理(PHM)、电网负荷预测、新能源发电功率预测、用户用电行为分析等,支撑预防性维护、优化调度与精准营销。
- 图像与视频识别: 应用于输电线路巡检(无人机/机器人图像识别缺陷、异物、树障等)、变电站智能巡检(仪表读数识别、设备外观异常识别、人员行为安全识别)、施工现场安全监控等场景,大幅提升巡检效率与自动化水平。
- 自然语言处理: 用于智能客服、调度指令理解、运维报告自动生成与分析,提升人机交互体验与工作效率。
- 优化控制与决策: 结合强化学习、运筹优化算法,应用于电网运行方式优化、需求侧响应、虚拟电厂协同控制、综合能源系统优化调度等,实现能源的高效、经济、安全利用。
四、 技术融合应用服务场景
在许继集团的实践中,智能传感与人工智能技术的融合,催生了丰富的物联网应用服务:
- 智能输变电运维: 基于多类型智能传感器构成的在线监测网络,结合AI算法,实现对变压器、断路器、GIS等关键设备运行状态的实时评估、故障预警与诊断,变“定期检修”为“状态检修”,提升资产利用率与供电可靠性。
- 配电物联网: 在配电网广泛部署智能终端与传感器,实现配电网拓扑自动识别、故障快速定位与自愈、线损精准分析、电能质量监测与治理,提高供电质量与运维效率。
- 智慧用电服务: 通过智能电表、智能插座、家庭能源网关等用户侧传感设备,结合用户用电数据分析,为用户提供用能分析、能效管理、需求响应、智能家居控制等个性化服务,促进用户侧能效提升与互动参与。
- 新能源高效消纳: 对风电场、光伏电站的设备状态、气象环境进行全方位感知,利用AI提升功率预测精度,优化储能控制策略,助力高比例新能源的平滑接入与高效利用。
- 综合能源服务: 在园区、楼宇等场景,通过传感网络监测电、热、冷、气等多种能源数据,利用AI进行多能流优化调度与协同控制,实现能源的综合优化与梯级利用。
五、 挑战与展望
尽管前景广阔,但泛在电力物联网下智能传感与AI技术的深入应用仍面临数据安全与隐私保护、多源数据融合与标准化、边缘计算资源受限、复杂场景下AI模型泛化能力、跨领域复合型人才短缺等挑战。许继集团等领军企业需继续在以下方向深化探索:
- 技术融合创新: 推动5G、北斗、区块链等技术与智能传感、AI的深度融合,构建更安全、可靠、高效的支撑体系。
- 生态协同共建: 联合高校、科研院所、上下游企业,共建开放共享的技术标准、数据平台与开发生态。
- 场景深耕与价值挖掘: 聚焦电网核心业务痛点,深耕垂直应用场景,推动AI模型从“可用”到“好用、放心用”,持续挖掘数据价值,创造可衡量的经济效益与社会效益。
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泛在电力物联网的建设为智能传感与人工智能技术提供了广阔的应用舞台。以许继集团为代表的产业力量,正通过持续的技术研发与场景化应用,推动这些关键技术从研究走向实践,赋能电网数字化转型与能源互联网建设。这不仅是技术进步的体现,更是构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的必由之路。随着技术的不断成熟与生态的日益完善,智能传感与AI必将在电力领域释放出更大的潜能,为经济社会高质量发展提供更坚强的智慧能源支撑。