建設以新能源為主體的新型電力系統，是推動電力清潔低碳發展的必然選擇，未來隨著新能源比例不斷攀升，新型電力系統將涌現大量分布式風力、太陽能發電設備及電池儲能等裝備，因此，需要結合數字技術和人工智能實現對電網設備狀態的高效準確、及時感知與智慧決策，以應對新型電力系統設備運維帶來的挑戰。


人工智能助推新型電力系統設備精確可測

新型電力系統構建后，原有設備的狀態數據如何在日趨復雜的電氣環境下得以準確量測？新能源接入所帶來的大量電力電子設備的狀態缺乏有效的量測手段如何突破？針對這兩個方面的挑戰，可從以下方面進行突破。

首先，需要突破原有設備狀態數據精確量測的問題。電網設備發生異常后，目前主要通過人工開展帶電試驗的方式進行設備狀態的判別，這種設備狀態信息獲取方式的精細度還存在較大的提升空間。因此，需要從量測手段的智能化著手研究。機器人替代人工作業是方向之一，當前國內外已有電網作業機器人的相關研究，未來可以將機器人技術探索擴展至其他關鍵設備，實現對設備狀態數據的24小時全天候實時量測，在提升運維智能化水平的同時，避免人員在帶電作業過程中所面臨的安全風險。另外，還需要突破電力電子化設備狀態數據獲取困難的問題。

數字技術助推新型電力系統設備全面感知

針對新型電力系統新增的新能源設備，如海上風電平臺、海上換流站設備、海底電纜等設備，開展跨平臺、跨設備成像數據的融合三維重構方法研究，實現不同巡檢設備、不同成像角度、不同分辨率的成像數據多視角高分辨率三維重建；攻克多維異源圖像像素級高精度配準技術，建立電力設備多維狀態數據的空間匹配關系以及多維信息可視化模型，實現不同分辨率、不同視場角、紅外、可見光、激光點云、聲音成像數據在三維空間的立體配準；突破海上平臺設備密集、日間設備零部件強反光等成像識別難題，大幅提升海上風電設備識別精確度，實現新能源設備的狀態全面感知與智能預警。

針對新型電力系統設備狀態感知的多場景應用問題，先進傳感器的封裝、高精度和高可靠安全運行面臨巨大挑戰。研究電光效應、逆壓電效應等傳感技術，開展新的物理量耦合機制指引、新型先進傳感材料支援和新穎有效傳感器拓撲協助，研制性能穩定、準確度高且成本低的新型電壓電流微型傳感裝備，實現新型電力系統電壓電流傳感器數字化、小型化及便捷化。


先進計算助推新型電力系統設備高度可控

新型電力系統構建后，系統設備層級的控制面臨著電網規模擴大、系統節點爆炸式增長等帶來的高并發分析計算、諧波及過負荷等系統特征復雜所帶來的高實時分析計算的挑戰。針對這一挑戰，應當將計算機、信息化、人工智能領域的技術與傳統電氣技術進行交叉融合，形成新的智能化方法體系，具體可從以下幾個方面進行突破。

場景邊界界定及算法技術的遷移。一方面是明確新型電力系統設備狀態識別的多源異構數據處理及人工智能深度學習計算場景的定義、需求及規則，另一方面，分析諸如深度學習、大數據挖掘分析等智能計算領域主流算法技術如何遷移到平臺框架，如何能發揮出應有的效果。

基礎計算平臺架構的搭建。新型電力系統下網架規模擴大、傳感技術的提升將會累積海量的多源異構數據，用好這些數據，挖掘有效信息實現系統及設備風險的感知，離不開高性能計算技術的支撐，而計算平臺架構是根基。首先需要從計算資源的協同出發，研究以自主可控處理器為核心的CPU/GPU/NPU異構計算資源協同調度技術，將計算資源“擰成一股繩”。其次，從任務計算的協同出發，研究面向異構計算框架的分布式任務計算與調度技術及面向高吞吐推理計算的資源虛擬化優化與并行計算技術，實現非同源數據的高同步挖掘。最后，從整體架構的構建出發，形成融合異構計算資源調度、分布式高并行計算、云邊端協同技術的先進計算框架平臺。

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