走进国家电网有限公司电网先进计算及应用技术实验室
发表时间：2023-04-12
【赛普瑞电气】当前，人工智能(AI)技术日益融入电力系统“源网荷储”全过程、“采传存用”全环节，在设备运检、基建作业、营销服务等领域发挥着重要作用。电力AI正在从浅层的感知智能向深层的认知智能演进，需要在学习范式、大模型训练、电网智慧认知大脑构建等核心技术上取得突破，打造出类似ChatGPT的“杀手锏”应用。
在国家电网有限公司的科研院所中有一支年轻的团队，长期专注于电力AI应用基础研究——他们来自电网先进计算及应用技术实验室。实验室基于多模数据融合、异构算力融合、计算范式融合的超融合智能计算技术，构建以大数据量、大计算量、大参数量、大知识量为特征的新一代电力智能计算方法及应用框架，为电力AI应用提供电力专用智能求解器、智能计算引擎、基础大模型构建及训练服务等，支撑新型电力系统全域协同计算、智慧决策与精准控制。
坚持自主创新
打造自主可控电力AI平台
3月15日，实验室的6名成员完成了电力AI平台与9款国产AI加速芯片的适配工作，并在此基础上对电力AI模型训练及推理性能进行了验证。这项工作是实验室承担的电力AI自主可控平台关键技术研究的重要内容，目前在电力AI领域国产化验证范围最广、评测粒度最细、技术含量最高，为电力AI图像识别、语言处理、认知推理等业务应用的全栈自主可控提供支撑。
建设自主可控的电力AI开放平台是电力AI可靠应用的重要保障。长期以来，国产训练芯片及深度学习框架成熟度不足，亟须通过建设全栈国产化平台促进技术升级换代。
从2019年起，实验室投入10余人，致力于将国产AI开放平台组件与公司“两库一平台”集成，建成“总部-省侧云端-省侧边端”多级协同的全环节电力AI自主可控“两库一平台”，支撑电网调度、运检、营销等领域AI应用。
在打造自主可控电力AI平台过程中，实验室基于国产软硬件环境，研发了电力专用AI模型自动化训练工具、云边协同AI推理加速器、全域异构算力调度器。这些成果大幅降低了电力AI模型训练、网络结构优化的技术门槛，突破了自主可控软硬件条件下的模型推理加速技术瓶颈，实现了平台对算力资源的高效纳管和动态智能分配，支撑电力专业大模型的分布式高性能训练及应用。
目前，实验室完成了自主可控AI平台架构与48种计算框架及训练框架的适配组合，其中涉及8种全国产组合，有效扩充了不同结构的算力资源池，支撑公司“两库一平台”算力资源和训练框架的国产化升级换代。
聚焦电网业务需求
开展技术创新实践
创新实践是实验室的核心能力。实验室聚焦电网业务需求，开展系列关键技术攻关，依托自主可控电力AI平台，推出多项创新成果。
随着电网设备规模的扩大，无人机和可视化装置在设备运维中的应用越来越普遍，产生了海量的图片。以山东电网为例，近年来，无人机年均拍摄940万张图片，12万套输电通道可视化装置年均拍摄25亿张图片。这些图片若全由人工查看，需要1701人·年，实现图像识别智能化迫在眉睫。
自2016年起，实验室在公司系统内率先开展电力AI图像识别技术研究，构建了业内规模最大的AI模型训练环境，提出输变配电巡视图像识别模型预训练方法，研发巡视图像全类别及销钉级缺陷识别模型，推出输变电巡视图像智能识别系统。该系统可识别输电杆塔56类典型缺陷、输电通道6类典型缺陷、16类变电设备的24种缺陷，缺陷平均发现率超过85%。该系统已为公司系统27家省级电力公司及国网巴控公司提供服务，推动巡检工作进一步向智慧化升级。
电网主设备知识计算技术是实验室根据一线人员需求推出的又一创新成果。
设备技术标准、产品资料、缺陷故障案例等资源是公司重要的生产要素和数据资产。该技术通过对7类主设备运检资料进行数字化解析加工，提供设备知识的精准化检索、智能化问答、图谱化呈现、移动化应用等服务，应用于检修试验、缺陷定级、故障溯因等业务。
实验室研发了电力行业首个自然语言处理大模型，构建了公司首个电力专业知识样本库、设备标准主题词库、设备专业知识图、设备技术标准知识问答库。这标志着公司设备知识智能化应用实现突破。
多家省级电力公司应用该技术实现作业流程主动推送、故障报告智能生成，将知识资源嵌入故障抢修应用流程，提升了运检作业质效和故障诊断处置效率。目前，该技术已为公司系统27家省级电力公司所属36家供电公司服务超6500万次，业务问题定位平均准确率达92%。
目前，实验室正在加快推进电网主设备多模态认知大模型技术攻关，后续将持续升级电网主设备知识服务引擎，构建电网主设备智慧运检大脑，开启电力大模型赋能电网主业的全新探索。
厚植人才引育土壤
提升实验室创新动能
人才是实验室的第一资源，科技创新的动力源泉在人才。电网先进计算及应用技术实验室建立多渠道、多层次的人才引进和培养机制，推进国际化、年轻化、专业化的人才队伍建设，激发人才创新活力。目前，实验室40岁以下科研骨干占比超70%，其中具有海外学习工作经历者9人，海外高层次青年人才1人。
实验室充分发挥海外留学人才国际化视野优势，紧跟国内外相关技术发展趋势，牵头成立国际大电网委员会信息系统和通信专委会电力AI技术与应用工作组(CIGRE D2.52)等国际学术组织，牵头筹建SCI期刊IET Renewable Power Generation《低碳能源系统中计算方法和AI技术应用》专刊，多位实验室骨干担任国际学术期刊审稿人，为全球能源电力行业数字化转型提供中国思路。
实验室注重依托重大科技攻关培养青年人才。2020年，实验室“90后”专家刘思言负责电网图像样本在深度神经网络模型训练中的作用机制研究项目，作为项目团队核心技术骨干研发的输变电巡视图像智能识别系统，获2022年度公司科技进步奖一等奖。入职以来，他已参与国家重点研发计划项目2项、公司科技项目10余项，成长为实验室图计算智能推演专业的中坚力量。
为加强人才交流，实验室还聘任清华大学、华中科技大学、北京邮电大学、之江实验室等高校和研究机构的中青年教授、研究员为客座专家，通过学术交流、人才引荐与资源共享等方式，助力开展重大技术攻关和青年科技人才培养。
实验室简介
电网先进计算及应用技术实验室依托国网智能电网研究院有限公司计算及应用研究所，于2022年12月正式获批成立，前身为国家电网有限公司电力系统人工智能(联合)实验室。实验室面向电力系统状态智能推演、电网设备故障认知诊断、灵活资源群体智能调控等多样化计算场景，布局电力超融合智能计算体系结构及全栈优化、超大规模电网图计算及状态智能推演、广域输变电设备认知计算及智能分析、灵活资源分布式智能计算及聚合优化四个研究方向，主要开展电力AI基础大模型、智能计算引擎、高性能求解器等技术研究。
实验室成果展示
●承担国家级科技项目9项、省部级科技项目3项、公司科技项目85项
●累计获省部级科技奖励5项、行业奖励4项、公司奖励6项，输变电巡视图像智能识别系统、基于图计算的电网拓扑分析系统获公司科技进步奖一等奖，“基于可信计算的电力关键信息基础设施安全免疫及应用”获中国电工技术学会科技进步奖一等奖
●获国家发明专利授权100项、软件著作权授权40项
●出版专著5部，发表核心期刊论文140余篇，其中顶级SCI 3篇、国际A类会议论文1篇
●牵头起草CIGRE导则1项，起草国家标准12项、企业标准13项、行业标准1项、团体标准2项
原文来自：国家电网报作者：吴春鹏 刘思言 张强由开关柜除湿器厂家赛普瑞电气转载！