数字孪生技术在变电站保电巡检中的应用

陈国平 徐韬 王莎莎 鲁学昆 具学圆 韦立雷

摘要：数字孪生概念早在2002年便已经存在，随着物联网的出现，它的应用价值开始被凸显。是从实现效果上看，数字孪生是一种联系物理世界与虚拟世界的技术手段，具有交互和融合作用，随着智能化技术和产品的不断研制与应用，数字孪生技术的应用潜力逐渐被得到认可，当前，该项技术已被应用于各大领域及行业实际工作中，比如变电站保电巡查。在变电站保电巡查工作中，巡检人员需要凭借自身经验与自觉性对每个区域中的设备进行一一检查，并将必要的信息资料记录下来。显然，这样的巡检方式无法满足更高的工作要求。电子化、信息化、规范化与智能化是当前变电站的发展趋势，在新技术与新设备的支持下，以往保电巡检工作中存在缺陷将会得到很好弥补，从而提高巡检质量和效率。下面本文将对数字孪生技术在变电站保电巡检中的应用进行分析。

关键词：数字孪生技术;变电站;保电巡检中

前言：

数字孪生技术主要就指通过利用数字化信息手段，将虚拟的物体构建数字化实体，通过对数字化实体的分析，从而了解数字化实体的真正的作用以及相关意义。在变电站保电巡检过程中对其进行使用，可以实现数字化巡检，对变电站各项运行数据信息进行全面的了解与分析，如果数据信息在出现问题后，相关工作人员通过核对，可以第一时间了解到变电站设备所存在的问题，及时进行检修，确保变电站的运行质量。因此，本文所研究的内容，对数字孪生技术在变电站保电巡检中的应用具有重要意义。

1变电站保电巡检的思路分析

在数字孪生技术下，通过对数字仿真技术进行利用，针对现代变电站运行系统以及各项设备组成结构构建仿真环境，根据日常变电站运行所得出的相关数据信息，对变电站的实施运行特征以及运行状态进行全面模拟，根据模拟变电站实际运行情况，对变电站保电运行生命周期进行全面记录，并根据所得出的相关数据信息，构建变电站保电巡检发展预测模型，实现对变电站的“克隆”，从而形成新的孪生变电站，孪生变电站与实际变电站的运行数据信息是一致的，并实现了全系模拟，确保孪生变电站与实际变电站实现全面融合。

1.1全息动态模拟

在实现孪生变电站后，其运行数据信息与实际的变电站运行数据信息是完全相同的，而且数据变化也属于同步，而且孪生变电站可以对之前的运行状态实现再现，并对变电站未来的运行情况可以进行全面分析，从而为实际变电站中所存在的风险进行全面分析，根据孪生变电站，实际变电站在运行、管理的过程中，可以维持正常状态，这对于保电巡检工作的实施创造了便利条件。

1.2全业务支撑

在孪生变电站全面构建后，变电站管理人员可以根据变电站的实际运行情况，构建智能化变矮南站业务平台，以此来带保电巡检工作给予一定的帮助。在孪生数字变电站运行过程中，可以对运行的相关数据信息进行综合性分析，从而对变电站的运行进行全面管理，同时可以加大对变电站保电宣传力度，安装门禁。对变电站保电情况进行全面检测，并在智能化平台中，实现智能化保电巡检。

1.3智能作业应用

在孪生数字化变电站中，实现全业务支撑智慧平台后，可以对变电站的整体运行情况加以进行保护，并配置智能化设备，对定位系统进行精确运用，实现变电站5G安全运输，实现机械人智能化保电巡店，从而在变电站保电巡检中，实现智能化单兵巡检系统，并对移动智能进行全面应用，促使保电巡检实现智能化。

1.4智慧物联辅助

在孪生变电站数字控制中，可以通过站内布置智能再见检测系统终端，实现边缘化计算，并且在物联网技术的作用下，实现监控设备，并且在变电站中实现数据信息共享，在孪生数字变电站中，尽可能实现物联网智能化平台，并在应用中实现蓝本试验，此外，在虚拟验证设备中，也尽可能地实现智能化保电预期效果，并对变电站进行优化，构建智能物联网以及智能化电网，以此来确保变电站保电。

2.数字孪生在变电站保电巡检中的技术方案

2.1项目整体结构

在变电站保电中，通过对数字孪生技术与MR智能运检技术进行相互结合，实现站房本体数字模型、构建智慧平台、打造业务系统实时数据接口，并且在5G无线通讯网络的作用下，实现MR混合智能穿戴应用。

2.2项目建设内容

2.2.1数字孪生全息变电站构建

1）设备模型快速构建

数字孪生设备与本体是完全一致的，在初步对孪生设备进行构建的过程中，通过运用三维激光扫描技术，并与典设模型库进行全面结合，实现现场全景复制，并对各项设备的运行功能以及运行数据信息，进行孪生设备构建，在对孪生设备运行进行研究的过程中，通过利用现场巡视技术，以及多角度摄像头检测技术，对所布置的设备模型进行更新与优化，确保与实体设备运行保持一致。

2）数字孪生智慧云平台研发

数字孪生智慧云平台在进行研发的过程稿中，通过对Unity3D引擎的使用，确保数字孪生全系模型在运行的过程中，更加具备流畅度，而且在数据传输通道的作用下，可以对所需要的数据信息进行编制，并且数据接口中进行传输，由移动端进行数据接收，此外，在B/S模式下，可以通过Active MQ实现数据跨域功能，在外联MR眼睛作用下，可以对设备的运行数据进行周期性管理，在智能技术实施中，可以完成保电运检。

3数字孪生运检业务智慧应用

3.1设备状态模拟预警

数字孪生技术在应用中构建设备模型，需要对PMS、OMS等相关在线监测数据系统进行全面分析，同时对设备的各项历史数据信息以及设备运行状态等进行全面控制，通过对电网设备全息数据模型的运行状态，对变电站全域电网设备运行状态尽心预警控制。

3.2设备远程运维

智慧云平台可以对变电站各项设备运行状态进行实时监控，并可以将运行动态数据信息进行提取，在平台中将数据信息进行展现，如果出现敏感信息，需要进行警示，工作人员也能够根据信息情况，对变电站保电训练进行掌控。

3.3移动作业支撑。

智慧云平台在运用中，通过对现场智能穿戴设备进行结合使用，可以对孪生变电站设备运行状态以及运行数据信息，进行全面提取。在保电巡检中，通过对设备内部结构空间数据进行分析后，可以3D虚拟动画模拟，对各项数据信息进行合理分析，如果遇到无法解决的问题，可以通过语音或者视频，向场外专家进行请教，并实现远程指导，从而促使变电站保电巡检作用可以顺利开展。

结束语：

数字孪生技术在应用的过程中，可以通过利用数据模拟，实现变电站系统模拟，为变电站保电巡检做好全面的數据分析，确保变电站的稳定运行，避免出现设备故障造成断电等问题，对电力保护起到了良好的促进作用。

参考文献：

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[2]张竞涛. 数字孪生技术在智能交通应用中的态势与建议[J]. 信息通信技术与政策，2020，No.309（03）：27-31.