上海浦東供電公司應(yīng)用“共智”配電網(wǎng)數(shù)字孿生評價系統(tǒng)

12月24日，上海浦東供電公司應(yīng)用“共智”配電網(wǎng)數(shù)字孿生評價系統(tǒng)，開展配電網(wǎng)全生命周期運行、監(jiān)控與運維分析業(yè)務(wù)。這是數(shù)字孿生技術(shù)首次在新一代配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、維護和管理中應(yīng)用，能夠滿足電網(wǎng)運維和管理人員在日常以及應(yīng)急各種工作場景下的需求。

能源革命與數(shù)字革命正深度融合。國家電網(wǎng)有限公司加速向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動電網(wǎng)向智慧化方向發(fā)展，引領(lǐng)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，打造優(yōu)勢互補、資源共享、互利共贏的能源生態(tài)圈。國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團有限公司開展了數(shù)字孿生技術(shù)在電網(wǎng)輸電、變電和配電領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。未來，數(shù)字孿生技術(shù)將結(jié)合人工智能、云計算、5G等新一代技術(shù)，在電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)應(yīng)用，推動電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

虛擬走進現(xiàn)實 技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展

數(shù)字孿生，可理解為現(xiàn)實世界的每一個物體，都在虛擬世界有一個映射或代理。人類可以在虛擬世界中模擬現(xiàn)實社會的運行，從而對現(xiàn)實世界的未來做出預(yù)判和必要干預(yù)。

1992年，知名計算機和人工智能思想家、耶魯大學(xué)教授大衛(wèi)·格倫特描述了一個用軟件定義的虛擬世界，它和現(xiàn)實世界一一對應(yīng)。這和數(shù)字孿生的概念內(nèi)涵基本一致。

數(shù)字孿生正成為全球信息技術(shù)發(fā)展的新焦點。2017年，IT研究與顧問咨詢公司高德納（Gartner）對數(shù)字孿生的解釋是：實物或系統(tǒng)的動態(tài)軟件模型，在三到五年內(nèi)，數(shù)十億計的實物將通過數(shù)字孿生來表達。2020年4月11日，國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦印發(fā)《關(guān)于推進“上云用數(shù)賦智”行動 培育新經(jīng)濟發(fā)展實施方案》。方案提出，鼓勵研究機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟舉辦形式多樣的創(chuàng)新活動，圍繞解決企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型所面臨的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施、通用軟件和應(yīng)用場景等難題，聚焦數(shù)字孿生體專業(yè)化分工中的難點和痛點，引導(dǎo)各方參與提出數(shù)字孿生的解決方案。

數(shù)字孿生技術(shù)具有全景可視化、智能診斷、深度分析和高效決策等優(yōu)勢，將有力推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品數(shù)字化進程。數(shù)字孿生正成為國家數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新抓手。

在電力行業(yè)，數(shù)字孿生技術(shù)已在變電、配電等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了應(yīng)用。2019年，在第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會上，烏鎮(zhèn)“互聯(lián)網(wǎng)之光”博覽會新展館10千伏配電房運用數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建了與真實場景無縫匹配的虛擬場景。2020年11月，雄安新區(qū)王家寨數(shù)字孿生臺區(qū)完成部署，公司經(jīng)營區(qū)首個配網(wǎng)數(shù)字孿生臺區(qū)全景展示平臺上線試運行。

幕后到前臺 助力電網(wǎng)智能管控

“十三五”期間，我國大力建設(shè)特高壓輸變電工程。特高壓交直流電網(wǎng)運行特性日趨復(fù)雜，線路容量大、距離遠、影響范圍廣，易受復(fù)雜多變的自然環(huán)境影響。同時，電網(wǎng)業(yè)務(wù)涵蓋發(fā)、輸、變、配、用各個環(huán)節(jié)，故障形態(tài)日益多樣化。

如何通過數(shù)字化手段實現(xiàn)電網(wǎng)一張圖，有效利用海量電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時融合外界環(huán)境數(shù)據(jù)、災(zāi)害數(shù)據(jù)，為大電網(wǎng)安全運行提供強有力的支撐，助力電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，成為當(dāng)前公司研究的重點方向之一。

國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團所屬國網(wǎng)信通股份公司繼遠軟件以國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)人工智能聯(lián)合實驗室為基礎(chǔ)，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術(shù)，圍繞電網(wǎng)調(diào)度和運檢應(yīng)用需求研發(fā)了基于數(shù)字孿生的電網(wǎng)智能管控平臺。

平臺于2019年12月上線，以大電網(wǎng)孿生體視角出發(fā)，通過裝置全息互聯(lián)、內(nèi)外部數(shù)據(jù)深度融合實現(xiàn)一張數(shù)字化“透明大電網(wǎng)”，實現(xiàn)事前電網(wǎng)運行全息感知、風(fēng)險智能預(yù)警，事中電網(wǎng)及外部資源快速協(xié)同，事后故障智能分析、輔助決策。平臺涵蓋了發(fā)送端電廠通過輸電線路到變電站的全景孿生模型。輸電方面，平臺量化外部災(zāi)害電網(wǎng)安全運行風(fēng)險，將大電網(wǎng)調(diào)控運行從傳統(tǒng)電網(wǎng)被動響應(yīng)故障向主動事前預(yù)判轉(zhuǎn)變，加強調(diào)控運行人員對電網(wǎng)的控制，降低電網(wǎng)潛在風(fēng)險；變電方面，平臺構(gòu)建各類變電站的三維模型，接入變電站一、二次設(shè)備監(jiān)測和輔控數(shù)據(jù)，深度集成視頻監(jiān)控和機器人監(jiān)測，實現(xiàn)了變電站數(shù)字孿生，將以人工為主的變電站現(xiàn)場巡檢模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕劳凶詣踊?、信息化、智能化技術(shù)的遠程巡檢模式，提升變電運檢效率。

“平臺可實現(xiàn)通道線路和變電站設(shè)備內(nèi)外部信息全景展示、風(fēng)險智能預(yù)警、故障在線預(yù)判及推演分析、歷史故障重現(xiàn)追演、遠程虛擬巡檢等功能?！眹W(wǎng)信通股份公司繼遠軟件可視化運營事業(yè)部總經(jīng)理孫飛說，平臺可以推進運維資源規(guī)范化配置、密集通道智能化運檢，全面提升密集通道智能化管控能力。

11月11日17時06分，安徽某地出現(xiàn)強對流天氣。國網(wǎng)安徽省電力有限公司調(diào)度工作人員立即通過電網(wǎng)智能管控平臺開展風(fēng)險排查，并發(fā)出預(yù)警通知：“受強對流天氣影響，區(qū)域兩條500千伏線路運行存在風(fēng)險，影響供電安全。請設(shè)備部組織對線路設(shè)備開展特巡，請安監(jiān)部督促相關(guān)部門、單位做好應(yīng)急處置措施，請調(diào)控中心組織好相關(guān)事故處理預(yù)案。”調(diào)度工作人員通過電網(wǎng)智能管控平臺辨識出薄弱斷面，給出預(yù)控措施，通過仿真計算掌握風(fēng)險的演變，并發(fā)出預(yù)警通知單，輔助協(xié)同各部門開展預(yù)警故障應(yīng)急處置，保障大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

安徽境內(nèi)有6處特高壓密集輸電通道，總長463千米，承載的電力流大，一旦發(fā)生故障就會產(chǎn)生較大影響。“運維人員可隨時通過平臺調(diào)閱通道現(xiàn)場視頻、微拍，輔助通道缺陷與隱患處理，尤其是出現(xiàn)強對流、降雨、山洪等極端天氣時，可實時掌握通道外部環(huán)境及周邊情況?！卑不账妥冸娺\檢分公司專責(zé)張曉川說，平臺輔助運維檢修人員巡線并反饋，提高應(yīng)急響應(yīng)速度300%。

截至目前，電網(wǎng)智能管控平臺已在±1100千伏、1000千伏、±800千伏等6類電壓等級的1000余條輸電線路，以及342座換流站和變電站應(yīng)用，可以預(yù)測雷電、山火、汛情等6類電網(wǎng)災(zāi)害風(fēng)險，并實現(xiàn)故障處置時間縮短50%，有效避免大面積停電事故，減輕電網(wǎng)停電影響。平臺已獲專利4項，包括兩項發(fā)明專利、兩項實用新型專利；發(fā)表論文兩篇；登記軟件著作權(quán)1項。

深化應(yīng)用 促進電網(wǎng)智慧互聯(lián)

隨著建模、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)日趨成熟，數(shù)字孿生技術(shù)將助力打造智能電網(wǎng)的數(shù)字孿生體，為電網(wǎng)輔助規(guī)劃設(shè)計、常態(tài)管理、調(diào)度指揮、應(yīng)急處置、智能干預(yù)等提供數(shù)字化支撐。這項技術(shù)對電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運行邏輯、交易方式、商業(yè)模式、技術(shù)體系與管理機制都將帶來重要影響。比如，在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的具體場景中，數(shù)字孿生技術(shù)可應(yīng)用于支撐虛擬現(xiàn)實下電網(wǎng)的智能規(guī)劃及優(yōu)化設(shè)計、精準電網(wǎng)故障模擬云測仿真、虛擬電廠、智能設(shè)備監(jiān)控、電力機房調(diào)控、變電站設(shè)備監(jiān)控等業(yè)務(wù)。

“如智慧變電站數(shù)字孿生系統(tǒng)，可基于無人機、機器人和傳感器等多種監(jiān)測手段，匯聚變電站一次、二次設(shè)備運行監(jiān)測數(shù)據(jù)和輔控信息，以人工智能為核心，利用深度學(xué)習(xí)、知識圖譜等能力，結(jié)合5G、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等技術(shù)開展智能診斷、預(yù)測性維護。”國網(wǎng)信通股份繼遠軟件技術(shù)專家汪春燕介紹，數(shù)字孿生技術(shù)不僅可以實現(xiàn)變電站設(shè)備的精益管理、精益檢測和精益管控，還能提升設(shè)備全狀態(tài)量感知力與管控力。

在“新基建”浪潮中，國網(wǎng)信通股份繼遠軟件依托人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)優(yōu)勢，將數(shù)字孿生與電網(wǎng)運檢、調(diào)度等業(yè)務(wù)深度結(jié)合，持續(xù)優(yōu)化電網(wǎng)智能管控平臺，并打造應(yīng)用于基建、安監(jiān)等業(yè)務(wù)的專業(yè)數(shù)字孿生應(yīng)用，助力智慧互聯(lián)、協(xié)同共享的智能電網(wǎng)建設(shè)。

原文標題：數(shù)字孿生技術(shù)首次在新一代配電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、維護和管理中應(yīng)用

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