2018电力行业发展趋势分析

2018我国电力行业发展主要呈现以下趋势:

(1)智能电网是电力行业发展的必然趋势

近年来,随着各种新技术的进一步发展,通信计算机、自动化等技术在电网中得到广泛应用,并与传统电力技术相互融合,大幅提升了电网的智能化水平。其中,传感器技术与信息技术在电网中的应用,为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持;调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展,为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障;通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用,促进了电网与用户的双向互动。上述技术的不断创新,使得智能电网逐渐成为电力行业的主要发展趋势。

(2)电力设备朝安全性、智能化、科技化方向发展

“安全第一”始终是电力行业发展的基本要求,随着我国电网结构日趋复杂,在地震、台风、泥石流等各类自然灾害频发情况下,全国发电设备、输变电设施、直流输电系统、用户供电设备的安全性和运行稳定性越来越重要。落后的电力设备以及传统的人工作业模式,不但违背智能电网的要求,还存在重大安全隐患。随着电力科技创新在智能电网中不断取得重大突破以及机器人技术在电力行业的应用,未来我国电力系统将在输电、变电、配电等环节全面实施智能化改造行动。先进电力设备的引进、智能化电力机器人的普及,以及科技化的数据采集与处理、巡检、运维等一站式服务的集成,将构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的统一的坚强智能化电网,以实现电网管理信息化和精益化,从而可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。

(3)智能电网有利于提升能源资源配置

我国能源资源与能源需求长期呈逆向分布,根据统计,我国80%以上的煤炭、水能和风能资源分布在西部、北部地区,而75%以上的能源需求集中在东部、中部地区,能源资源与能源需求分布不平衡促使我国在全国范围内实行能源资源优化配置,而建设智能电网为此提供了一个良好的平台。智能电网建成后,将形成结构坚强的受端电网和送端电网,电力承载能力将显著加强,形成“强交、强直”的特高压输电网络,实现能源的跨区域、远距离、大容量、低损耗、高效率输送,从而提升电网大范围能源资源优化配置能力。

2、电力智能巡检机器人行业发展趋势

(1)机器人平台化趋势日趋明显

作为电力智能巡检机器人系统的重要载体,机器人本体通过搭载实现巡检功能的传感器在特定工作环境下自主运行,完成软件系统的数据融合与分析、通信传输、接口规范、应用对接、专家系统等功能,随着包括室外机器人、室内机器人、隧道机器人以及无人机等在电力行业应用的不断拓展,机器人产品不断趋于成熟,主要体现在以下几个方面:

①机器人应用场景以及结构功能趋于一致:随着国家电网公司、南方电网公司精益管理的不断推进,架空输电线路、变电站、配电站、电缆隧道等需要机器人应用的场合规范性、一致性不断提升,且自动化程度越来越高,因此,机器人的硬件结构、传感器、防护等级、设计规范等要求趋于统一;同时,机器人硬件基本由感知、控制、驱动等部分构成,这样有利于用户及行业标准化的制定,也便于产业链形成以及行业管理。

②机器人软件核心功能趋于标准化:随着机器人应用的不断成熟,机器人核心功能的量化及应用为电力运维工作带来了重大变化,目前电力巡检机器人的核心功能包括环境感知、视觉识别、红外测温、音频检测、安防监控、呼叫平台等,上述每一个功能的量化目标、接口规范、数据标准已不断明确,使得机器人软件开发有章可循,核心功能数据趋于标准化并不断成熟。

③用户接口及应用趋于平台化:机器人平台化主要包括硬件平台化、软件平台化以及核心功能平台化等三个方面。随着应用场景及核心功能的不断成熟,机器人应用已从早期的演示推广发展到目前的核心功能数据接入使用和运维操作平台化建设。具体而言,一方面,数据接口在应用过程中不断规范化;另一方面,根据最终用户需求,在对接不同平台时呈现更加符合其运维需要的数据信息。目前,已经有各类以运维为目的的操作平台在各省、市电力公司先后投入使用,从机器人角度来看,平台化一方面便于客户使用及规范化操作,另一方面,也可以促使产业链不断发展。

(2)由“感知”向操作、协作发展

巡检功能属于智能系统中“感知”功能的突出表达,具体包括环境感知、设备状态感知等。鉴于电力架空线、变电站、配电站及电力隧道的应用场景具有一定的特殊性,正常电力运维人员不能解决的往往是“感知”任务的复杂性和操作难度,为此,当前最为紧迫的是用机器人来实现运维的“感知”功能,而随着智能巡检机器人的成熟使用,具备更多感知、操作及人机协作功能的智能机器人将会是未来的发展方向。

此外,由于“感知”信息后需要对信息进行“处理”和“操作”,因此操作机器人会成为智能巡检机器人的后续功能延伸和发展;同时,从操作的角度来说,“感知”和“操作”是一个从手动遥控操作到自主作业,再到人机协同完成复杂操作的过程,为此,人机协作也是未来行业发展的重要方向。

(3)物联网带来的单体智能向系统智能化发展

单体智能和多体智能是智能机器人系统的重要应用形式,单体智能突出机器人本体从感知、表达、控制、决策等方面的智能化程度,多体智能突出协作性、关联性和系统性。电力巡检机器人从单体智能的角度来看,突出巡检机器人的自动运行、环境适应性、多模态数据采集与融合、图像识别、专家系统等功能,直观来说,就是机器人能够完成自主、复杂、多样的任务;而从多体智能角度来说,更强调多系统的融合,(https://www.dgzj.com/ 电工之家)包括机器人与环境传感器、被测对象、其他智能设备和系统、运维人员等主体(智能体)的数据融合,同时,能够与其他主体(智能体)数据关联分析,以及协同完成特定任务等功能。

单体智能目前已经趋于平台化、标准化和规范化,而多体智能则将成为行业发展的趋势,促进系统整体优化提升,为电力运维系统带来新的发展。

(4)多模态数据融合呈现多样化价值应用

目前,电力智能巡检机器人主要功能是实现不同形态的数据采集、数据识别、判断与决策。其采集的数据主要包括环境数据(温湿度、声音、电磁场强度等)、安全数据(防跌落、外力破坏、人员入侵、火源等)、被检测设备状态数据(红外、图像数据、局放、紫外等数据)等,由于上述数据关联性、重要性以及用途不一,因此呈现多模态形式,具体情况如下:

①工作环境数据:用于分析环境的健康状况并对危险环境进行预警,同时,对于设备状态评价提供参考。

②设备状态数据判断与预警:根据采集的状态数据判定设备的工作状态,同时通过与历史数据进行比对并结合关联设备状态数据及环境数据,对设备运行进行更深层次的预警和运维管理。

③运行数据呈现与管理(运维平台):随着数据维度和内容的不断累积,并呈现多模态形式,用户在数据分类使用的基础上,改变了传统运维管理形式,建立了运维管理平台,以省、市、工区、班组等为单元,进行数据呈现与管理,建立基于智能机器人、物联网、智能终端、云计算等新技术的一体化运维管理平台,实现智能运维。

随着智能巡检机器人行业的不断成熟,对数据的选择性应用已成为趋势,也进一步提升了数据采集的有效性和应用价值。

(5)人工智能引领行业快速发展

电力智能巡检机器人无论在机器人自主移动、控制与驱动、定位导航以及传感器数据采集、图像处理、语音采集与处理、专家系统分析与决策、大数据分析等方面都用到人工智能技术,换一个角度来说,人工智能在每一个领域的突破和发展,都会对电力智能巡检机器人核心功能、平台特性、数据运维管理、专家决策与预警等起到推动作用。进一步来说,从以下几个方面会受到相应人工智能发展的影响:

①环境智能监控:环境健康是设备得以安全运行的重要依托,通过合理分布环境传感器,并结合环境传感器进行环境分析,在出现危机的条件下,控制用于调节环境的风机、灭火器、报警器、排水装置等实现环境智能监控。环境智能监控需要人工智能在数据处理、模式识别、环境联动控制等方面起到重要作用。

②机器人自主定位与导航(SLAM):机器人自主定位与导航是机器人实现各类采集任务、运维操作的基础,而定位的精度、防跌落功能、导航避障功能都有赖于人工智能算法的先进程度和可靠性。

③机器人控制与决策:机器人在底层伺服驱动、路径规划、任务管理等方面均有前馈控制、神经网络控制等人工智能算法的应用,未来随着电力巡检机器人结构更加多样化、环境适应性提升以及任务多样化,对人工智能的依赖度将不断提升。

④机器人数据采集与处理:人工智能在视频、图像、语音等领域的不断发展,推动了电力巡检机器人在图像处理、设备音频采集与判断、传感器数据采集与处理等方面的能力逐步提升,以图像识别为例,各种深度学习算法的不断应用,有效提升图像识别的适应性和准确性。

⑤大数据平台与专家系统:数据进入平台后,通过多维度的数据关联分析和数据挖掘等技术,结合专家系统等管理工具,进行辅助决策与判断,从而提升运维管理水平。

(6)机器人成为电力精益管理的重要载体,智能化程度越来越高

随着电力智能巡检机器人在输电架空线、变电站、配电站、地下电力隧道等场合的应用不断推广,改变了电力传统的运维方式,智能化水平不断提升。未来,随着智能电网的发展以及智能化、自动化水平的提升,机器人将成为重要的载体和工具,是信息获取和运维的重要手段。此外,由于机器人技术的发展以及人工智能水平的不断提升,机器人将会走向电力行业的多种应用场合,实现更为复杂、多样的任务,包括维修维护、消防安全、操作运行等工作,满足无人值守、协同操作等更为智能的运维及管理功能。

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