国电中星：“数字孪生变电站”可随时查看设备状态

国电中兴获悉：近日，国家提出加快推进新型基础设施建设，“5G+云+AI”等先进信息技术与工业产业融合形成的新型工业生产和服务体系互联网使其成为第四次工业革命基础设施的支持。为全面推进数字技术与传统电网深度融合发展，提出“数字孪生变电站”建设方案，将临港地区110kV博义站作为首个试点项目。

所谓“数字孪生”，是为物理对象以数字方式创建的虚拟模型，模拟其在真实环境中的行为，从而反映相应物理设备的整个生命周期过程。

两个“双胞胎”变电站，一个是存在于现实中并负责实际供配电的物理变电站数字孪生电网同源维护，另一个存在于数字和虚拟世界中。实时监控物理变电站的运行状态AR，发现潜在故障，及时修复，防患于未然。

试点实施后，浦东供电公司在建立的三维变电站模型的基础上，整合了物理变电站运行中的动态信息。得益于数字孪生技术，变电站内设备模型一目了然，设备状态、关键状态量、遥信遥测数据、环境数据等重要信息可随时查看，甚至测试报告可以随时阅读。

随着110 kV博一站数字孪生变电站的正式交接运行，变电站不仅可以在设备异常时实现“双向互动”和“循环跟进”，还可以使用人工智能分析等核心技术。 ，对动态数据和历史数据进行研究分析，实时诊断、分析和告知设备的健康状况和异常发展趋势，输出差异化、精细化的维护策略，实现从预防性维护到预测性维护的转变。

更“聪明”的是，依托数字孪生的基础技术，变电站还安装了“主动防御系统”。感应系统用于对风险区域和风险操作进行分类，并主动提醒，防止人员失误。进入危险施工区域时报警。

同时双工位模式可显示各类工人、工作内容、位置等信息，使所有现场工作实时监控、主动提醒、及时保卫、可追溯于是，物理变电站就有了“复制不失真”的数字变电站保驾护航。

值得期待的是，未来数字孪生会成为每个变电站的标准配置。随着数字孪生平台的开放性和可扩展性，浦东供电公司下一步将逐步扩大对数字孪生系统的支持范围。例如，还可以包括外部管道、电缆和架空线等设备。构建数字孪生能源互联网，实现各类设施全要素数字化再现，电力能源设施和地下管线3D建模，从规划建设、运维管理到客户全流程智能化管理服务。

数字孪生这是什么

双胞胎，双胞胎； 数字孪生，顾名思义，数字形式的双胞胎。

在《数字孪生》中，双胞胎中的一个是存在于现实世界中的实体，从零件到工厂，简单到螺丝，复杂到人体。

另一个双胞胎只存在于虚拟和数字世界中，是数字技术创造的现实世界的镜像。

以家用电脑为例，Word文档和打印文档为“数字孪生”。以导航软件为例，城市中的物理道路和软件中的虚拟道路也是“数字孪生”。

此外，这个数字孪生body 不仅是真实实体的虚拟表示AR系统，而且还模拟了对象在真实环境中的行为。因此，可以说数字孪生是物理对象在虚拟空间中的数字表示，以模拟其在真实环境中的行为特征。

数字孪生有什么用

数字孪生通过设计工具、仿真工具、物联网、虚拟现实等各种数字化手段数字孪生电网同源维护，可以将物理设备的各种属性映射到虚拟空间中，形成可拆卸、可复制、可复制、可转移，可修改、可删除和可重复的数字镜像。

这大大加快了操作员对物理实体的理解，并激发了仿真、批量复制和虚拟装配等设计活动。

过去，在没有数字模型帮助的情况下制造产品需要多次设计迭代。

现在，利用数字模型设计技术，可以在虚拟的三维数字空间中轻松修改零件和产品的每个尺寸和装配关系，从而可以验证几何结构和装配可行性验证。简单，大大减少了迭代过程中物理原型的数量、时间和成本。

此外数字孪生电网同源维护，数字孪生还可以收集物理传感器指标有限的直接数据，利用大样本库推断一些机器学习无法直接测量的指标。

这实现了对当前状态的评估、对过去问题的诊断、对未来趋势的预测，并给出分析结果，模拟各种可能性，提供更全面的决策支持。

例如对于大型设备运行过程中出现的各种故障特征，可以通过机器学习对传感器的历史数据进行训练，得到针对不同故障现象的数字特征模型，并结合专家处理的记录，可以用来形成未来准确判断设备故障状态的依据，形成自主的智能诊断判断。

随着物联网技术、人工智能和虚拟现实技术的不断发展，更多的工业产品和设备具备了智能化的特点。在此背景下，数字孪生技术直接影响着未来智慧城市、人工智能、安全和物联网的发展。

数字孪生的起源与演变

数字孪生就是通过数字化的手段，在虚拟世界中构建一个与物理世界中的物体一模一样的身体，从而实现对物理实体的理解、分析和优化。从概念到应用，数字孪生经历了十多年的发展。

数字孪生这个概念出现于 2002 年，由 Grieves 教授在密歇根大学的产品生命周期管理讲座中首次提出。

他认为，利用物理设备的数据数字孪生电网同源维护，可以在能够代表物理设备的虚拟（信息）空间中构建虚拟主体和子系统，这种连接不是单向的、静态的，而是在整个产品在生命周期中是联系在一起的。

后来，美国国防部将数字孪生技术引入太空飞行器的健康维护和美国宇航局的阿波罗计划。

实际上，自从诸如计算机辅助设计之类的数字化“创造”手段以来，就有了数字孪生的来源。工程设计中计算机仿真方法的出现，使数字虚拟体更接近物理实体，使数字虚拟体更像物理实体。

随着数字技术的不断发展和人们多年来在数字世界中做设计和仿真，虚拟与现实越来越对应和融合，数字虚拟身体越来越赋能物理实体系统。

而数字孪生技术是一种物理对象的数字化虚拟模型，用于模拟物理实体在真实环境中的行为。

数字孪生从概念到技术，是一个充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等综合多学科、多物理、多尺度、多概率的仿真过程数据，并在虚拟空间中完成映射，从而反映相应物理设备的全生命周期过程。

数字孪生能源应用

当前，物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展，对推动制造业数字化、网络化、智能化具有关键作用。随着工业互联网不断向应用层面推进，数字孪生被赋予了新的活力。

工业互联网延伸数字孪生的价值链和生命周期，突出数字孪生在模型、数据、服务方面的优势和能力，打通数字孪生的流程@> 应用和迭代优化。现实之路正在成为数字孪生的温床。

充分利用物联网、人工智能、区块链等先进技术，打造数字孪生模式，可为智慧城市、智能制造、智能变电站提供新的建设思路和方法。

在国际上，美国通用电气公司借助数字孪生的概念，提出了实现物理机械与分析技术融合的方法，并将成果应用于机器人制造。

德国西门子将数字孪生技术应用于机械设备设计和工厂规划。

法国达索利用数字孪生技术帮助宝马、特斯拉等车企进行产品外形模拟，并利用模拟数据设计产品以降低空气阻力。

在中国，数字孪生技术的应用还处于起步阶段，但已经在能源基础设施建设中得到应用。

我国一些能源公司在基础设施建设中设计了全沉浸式数字孪生模型，以实现工程设计可视化，识别潜在障碍和问题，提高工作效率。

在电力行业，数字孪生技术也已应用于变电和配电领域。

在第六届世界互联网大会上，已投入运营的乌镇“互联网之光”博览会新展馆10kV配电室采用数字孪生技术构建虚拟现实与真实场景无缝匹配。场景。

位于中新天津生态城旅游区的110kV游乐园智能变电站全息模型于2019年6月竣工，为数字孪生变电站的建设奠定了基础。

数字孪生变电站建设完成后，运维人员将通过“双胞胎”变电站轻松获取、分析和处理各种运行数据，实现全局、全生命周期管理变电站。

将对电力系统的运行管理产生重要影响

电力物联网是电力系统各个环节的万物互联和人机交互，实现人、人、物、物之间的实时交互和高效协作。

而数字孪生在数字空间中构造一组虚拟体来表示设计、开发、运营、迭代过程中的对象，就像互联网中各种物理对象的“基因”物，也就是人机协作的实现。可以说是电力物联网和电力数字化转型升级的底层逻​​辑。

同时，数字孪生技术也会对电力系统结构、运行逻辑、交易模式、商业模式、技术体系和管理机制产生重要影响。

在电力物联网建设的具体场景中，可应用数字孪生技术支持虚拟现实下的电网智能规划优化设计、精准电网故障模拟云测量模拟、虚拟电厂、智能设备监控、电网机房控制、变电站设备监控等服务。

以数字孪生电力机房的应用为例。目前巡检主要以人工巡检为主，实时性差，效率低。

在数字孪生技术的支持下，将人工智能、物联网和3D可视化技术应用于机房环境监控，构建机房生产运营的虚拟环境，可实时监测机房温度等环境因素。

一旦发生预警，系统会及时自动调整。当故障恢复后，机房内的服务器设备和环境控制设备会自动启动，将环境因素调整到理想状态，保证电力机房安全稳定运行。

目前，国网信息通信产业集团有限公司正依托其在人工智能、物联网、云计算等方面的技术优势，形成多个数字孪生研究项目。

其中，“基于数字孪生模型的机房运行环境监测与一站式控制关键技术研究与应用”项目即将实现试点应用。

未来，国家电网运营区内分布广泛、数量众多的电力机房和变电站将成为数字孪生节点部署的选择。

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