基于“空-天-地-物”协同的输变配一体化智能巡检应用

在“双碳”战略与新型电力系统建设双重驱动下,广州供电局立足超大型城市电网“高密度、高负荷、高可靠性”等运维痛点,创新构建覆盖“云-管-边-端”全链条、基于“空-天-地-物”协同的输变配一体化智能巡检体系,实现从“经验驱动”向“数据驱动、智能预警前置”的范式跃迁。

案例摘要

在“双碳”战略与新型电力系统建设双重驱动下,广州供电局立足超大型城市电网“高密度、高负荷、高可靠性”等运维痛点,创新构建覆盖“云-管-边-端”全链条、基于“空-天-地-物”协同的输变配一体化智能巡检体系,实现从“经验驱动”向“数据驱动、智能预警前置”的范式跃迁。项目通过部署66.3万余台远程巡视终端(含政企协同接入60万路政务视频)、研发8,536台边缘AI智能装备,建成支持亿级设备接入的全域物联网平台及国产化AI算力底座(63.5 PFlops,自主可控率超84.4%),首创“扫码易联”“AI飞轮迭代”“云边端OTA协同”等核心技术机制,打通感知-分析-决策-执行闭环链路。人工替代率达87%,缺陷识别准确率96%,操作效率提升92%,整体巡视覆盖率提升45.01%;关键场景缺陷发现率由60%跃升至90%以上,变电站倒闸操作实现“远程程序化+AI视觉校核”双保险本质安全。运维效能显著提升:人均年工时下降87.72%,年节约人工成本6.48亿元;软硬件及运维成本年降1650万元,复用政务资源节省设备投入约1亿元。社会效益突出,为2025年粤港澳大湾区全运会保电提供坚实支撑,构建“平时保障、专项护航、战时应急”一体化响应机制。本成果在质量可靠性、运行安全性、服务便捷性、成本经济性、技术先进性等方面实现全面突破,形成可复制、可推广的“广州范式”。

(一)实施背景

电力是国民经济命脉,其安全稳定运行直接关系国计民生。在“双碳”战略纵深推进与新型电力系统加速构建的双重驱动下,超大型城市电网运维面临高密度、高负荷、高可靠性要求与人力短缺、效率低下、数据孤岛、设备智能化不足等问题挑战。广州电网作为全国负荷密度最高、资产规模最大、运行环境最复杂的电网之一,2024年最高负荷达2455.2万千瓦、35千伏及以上线路超9194公里、配电台区超6万个,传统“人海战术”巡检模式效率低下(84.2%耗时集中于出车与录单)、高空偏远区域盲区突出、缺陷响应滞后;输变配系统独立、标准不一,形成严重数据孤岛,制约智能决策;边缘终端缺乏AI识别,智能装备协同弱、管理分散,难以支撑主动预警与远程自治。亟需通过体系化技术创新,构建覆盖“云-管-边-端”的智能运维新范式,实现从经验驱动向数据驱动、从被动处置向主动预防的根本性转型,全面提升电网本质安全与运行效能。

(二)实施目标

为破解超大型城市电网“高密度、高负荷、高可靠性”下运维效率低、数据孤岛、终端智能化不足等痛点,广州供电局以“AI+物联网”双轮驱动为核心,系统构建覆盖“云-管-边-端”全链条、基于“空-天-地-物”多维协同的输变配一体化智能巡检体系。项目通过部署66.3万余台远程巡视终端(含政企协同接入60万余路政务视频)、研发8536台具备边缘AI能力的智能装备,建成支持亿级设备接入的全域物联网平台与国产化AI算力底座(63.5 PFlops,自主可控率超84.4%),并首创“扫码易联”“AI飞轮”“云边端协同OTA”等关键技术机制,打通从感知-分析-决策-执行的全链路闭环。最终实现人工替代率87%、缺陷识别准确率96%、操作效率提升92%,推动运维模式由“人巡经验驱动”向“机巡数据驱动、智能预警前置”全面转型,打造可复制、可推广的超大型城市电网智能化运维“广州范式”。

(三)建设内容

1.提升远程巡视终端覆盖率,重塑运维模式

设备部署:累计引入无人机、电缆隧道机器人、电房传感器等7大类、29小类共计66.3万余台远程巡视终端,精准覆盖90%以上巡检线路和站房。政企协同:创新引入广州市政数局60万路政务视频资源,有效解决自建视频“用地难”问题,实现60万政务视频与5.2万实时量测设备统一接入。

2.强化终端智能化水平,提升巡视效率

联合华为、金三立等厂商,研发并部署架空线路视觉高精度测距装置、“悟空”作业机器人、移动式哨兵施工作业监测装置等11类8,536台边端智能巡检设备,具备边缘计算与AI推理能力。

3.搭建全域物联网平台,实现设备统一纳管

建成全域物联网平台,覆盖输变配全场景的114类标准物模型,兼容MQTT、IEC 104等5类主流工业通信协议,支持亿级设备接入及数据处理。编制发布《物联终端接口规范》1391页,涵盖451条关键标准,实现全量终端标准化接入。首创“扫码易联”机制,实现1000类不同厂商终端设备“即插即用”。

4.打造全栈自主可控AI行业创新平台,夯实自主可控技术底座

完成全栈国产化AI平台本地化部署,配置63.5 PFlops算力,自主可控算力占比超84.4%。整合样本、算力、算法资源,构建一站式研发服务体系,支撑输电、变电、配电各领域AI应用规模化落地。

5.强化算法研发能力,构建“AI飞轮”持续迭代机制

基于“大瓦特”大模型体系,第一阶段拓展研发部署80余类算法组件;第二阶段建立“AI飞轮”机制,实现样本回流→模型迭代→精度提升闭环;基于“大瓦特-CV”大模型底座,构建L1、L2级专业化模型(如配电缺陷隐患CV大模型),精准识别鸟巢、锈蚀等复杂缺陷。

6.构建“云-边-端”三级协同架构,实现缺陷隐患“秒级响应”

创新构建“云-边-端”三级协同架构,打通视频监控终端、人形/四足机器人等异构边缘设备与中心AI平台之间的双向通信链路,支持轻量化推理引擎动态部署与AI模型OTA下发更新,建立识别结果回传通道,实现数智终端模型升级“全域覆盖、分钟触达”的规模化落地能力。通过“视频截图+云端AI分析”新范式,推动巡检业务模式从“被动响应”向“主动预警、智能处置”全链条前置跃迁,形成可复制、可推广的智能巡检技术底座。

7.构建生产运行支持系统,打造一体化智能巡检新体系

围绕输变配核心业务,构建智能巡视、智能操作、风险预警等九大功能模块,推动“人工周期性巡视”向“机巡为主、人巡为辅”转型,“人工现场操作”向“远程程序化操作+智能识别确认”升级。人工替代率达87%,缺陷识别准确率达96%,操作人员减少66%,操作时间缩短92%;累计发起远程智能巡视任务3.3万次,输出疑似缺陷告警36.2万张,整体巡视覆盖率提升45.01%。

通过以上系统性实施,成功构建一套覆盖“云-管-边-端”全链条、基于“空-天-地-物”协同的输变配一体化智能巡检应用体系,提升广州电网的运维效率、安全管控水平和综合经济效益。

(四)实施效果

1.缺陷识别精度与覆盖率实现质的提升

通过AI算法对海量图像数据自动分析与学习迭代,设备缺陷识别准确率稳定达80%以上,关键场景可达85%+;整体巡视覆盖率提升45.01%,典型场景缺陷发现率由传统模式的60%跃升至90%以上,部分场景接近全覆盖,实现从“事后处置”到“事前预警”的质变。

2.设备故障率与人为误操作风险显著下降

在变电站倒闸操作领域,率先实现“远程程序化操作+AI视觉校核”双保险机制,对刀闸位置进行精准识别与逻辑闭环校验,实现防误操作的“本质安全”,将人为误操作风险降至最低。

3.运维成本大幅减低

人均年运维工时由115.15小时降至14.14小时,人效提升87.72%。按全局测算,可优化一线人员约1080名,以人均年综合成本60万元计,年节约人工成本达6.48亿元;软硬件投入与运维成本同步下降:全域物联网平台实现异构设备统一纳管与“即插即用”,数据接入效率由1个工作日缩短至15分钟,年节约软硬件及运维成本约1650万元,等效人力节约约507万元;创新复用广州市政数局60万路政务视频资源,规避自建监控“用地难、成本高”难题,节省立杆式视频设备超1万套,按单套1万元测算,累计减少设备投入约1亿元。

4.社会效益显著

为2025年广州市全运会及残特奥会广州赛区场馆的高可靠保供电工作提供了强有力的技术支撑和保障;创新实施“平保战”一体化管理机制,实现“平时保障、专项护航、战时应急”的高效协同,为城市的可持续发展和安全运行保驾护航。

图1巡检应用场景

图2系统页面截图

完成单位:广东电网有限责任公司广州供电局

完成人:王嘉延、邹时容、王译萱、杨岗

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