中國(guó)電科院：變電數(shù)字孿生技術(shù)引領(lǐng)電網(wǎng)設(shè)備數(shù)字化轉(zhuǎn)型

11月15日，上海地區(qū)首座500千伏地下智能變電站——500千伏虹楊變電站誕生了變電數(shù)字孿生體，這是中國(guó)電科院高電壓研究所與國(guó)網(wǎng)上海電力公司在虹楊站開展的變電站數(shù)字孿生應(yīng)用。該研究工作建立了虹楊變電站整站高精度實(shí)景模型，構(gòu)建虹楊變電站數(shù)據(jù)融合的數(shù)字孿生體，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)實(shí)時(shí)的變電設(shè)備狀態(tài)仿真，讓城市中心地下變電站虹楊站運(yùn)行更加智能高效，服務(wù)上海地區(qū)虹口和楊浦區(qū)二百多萬電力用戶。

據(jù)介紹，傳統(tǒng)的變電工程移交的圖紙和實(shí)際運(yùn)維的設(shè)備實(shí)體存在一定差異，基建階段的圖紙模型很難在設(shè)備運(yùn)維階段發(fā)揮作用；另外，大量的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)都存在孤島運(yùn)行的問題，不僅無法幫助運(yùn)維人員充分掌握設(shè)備綜合狀態(tài)，還增加了運(yùn)維人員維護(hù)多個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作量；運(yùn)維人員只能被動(dòng)感知設(shè)備狀態(tài)，缺少主動(dòng)預(yù)測(cè)和分析設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)和缺陷隱患的有效手段。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人楊寧介紹，在虹楊變電站采用了多線激光雷達(dá)技術(shù)，可以真實(shí)還原虹楊站設(shè)備和環(huán)境細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)虹楊站的“數(shù)字孿生”，數(shù)字孿生模型的精度可達(dá)到2毫米；通過構(gòu)建巡視機(jī)器人和攝像頭的虛擬裝備，可實(shí)現(xiàn)虛擬裝備在數(shù)字孿生體中的虛擬立體巡視；利用孿生模型的空間信息，把不同狀態(tài)量在孿生的點(diǎn)云模型上融合，實(shí)現(xiàn)不同源的傳感數(shù)據(jù)的“數(shù)據(jù)級(jí)”融合，融合精度可以達(dá)到單像素級(jí)，有效提升設(shè)備狀態(tài)的綜合感知和分析能力；利用模型降階方法，大大縮短設(shè)備多物理場(chǎng)仿真時(shí)間，將變壓器仿真從2個(gè)小時(shí)的計(jì)算時(shí)間減少到1-2秒，讓現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員“實(shí)時(shí)”主動(dòng)分析預(yù)測(cè)設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)。

目前，變電數(shù)字孿生技術(shù)已在上海、北京、山東等省份的換流站、變電站開展試點(diǎn)應(yīng)用。下一步，中國(guó)電科院將協(xié)同國(guó)網(wǎng)上海公司加快推進(jìn)變電設(shè)備數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)制定，構(gòu)建變電設(shè)備三維數(shù)字模型服務(wù)庫，探索構(gòu)建變電數(shù)字孿生數(shù)理模型和機(jī)理模型庫體系，引領(lǐng)電網(wǎng)設(shè)備數(shù)字化轉(zhuǎn)型，支撐新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。