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环球热议:构建孪生空间开展仿真分析 提升变电站智慧化水平
发布时间：2023-02-28 08:39:33 文章来源：国家电网报
构建孪生空间开展仿真分析提升变电站智慧化水平当前，能源革命与数字革命加速融合，数字孪生、人工智能等数字技术在支撑电网转型升级方面发挥

当前，能源革命与数字革命加速融合，数字孪生、人工智能等数字技术在支撑电网转型升级方面发挥重要作用。国网信通产业集团协同辽宁电科院打造面向真型试验场的虚实联动智能电网孪生系统——

2月16日10时，在辽宁电力科学研究院虎石台高压试验场变压器实验室，试验人员利用虚实联动智能电网孪生系统开展现场试验工作。


(相关资料图)

“当前直流电阻测量试验结果与仿真分析结果总体误差4.62%，利用人工智能算法将本次结果与历史试验信息进行比对分析，显示本次试验结果正常。”国网信息通信产业集团有限公司信通研究院研发工程师王兴涛介绍，虚实联动智能电网孪生系统具备试验全过程精确仿真演示、仿真分析及趋势推演功能，可验证试验方案可行性和试验结果准确性。

近年来，国网信通产业集团推动数字孪生、人工智能等数字技术与电网业务深度融合，探索服务变电站智能化转型，2021年2月起，支撑辽宁电科院打造面向真型试验场的虚实联动智能电网孪生系统，助力电网转型升级。

数字孪生改造助力变电站智能化转型

虎石台试验场可模拟电网事故工况和异常故障，为数字孪生技术研究提供缺陷样本和故障样本数据库，同时可为数字孪生技术应用能力提供低风险验证服务，在数字孪生技术研究与验证方面具有独特的优势。在此背景下，国网信通产业集团协同辽宁电科院，联合沈阳工程学院等产学研用创新主体，充分发挥试验场优势，共同开展面向高压试验场的数字孪生改造，建设虚实联动智能电网孪生系统，探索数字孪生技术助力变电站智能化新路径。

该系统于2022年6月底建设完成，可自动识别试验设备、所用仪器，并以便捷直观的方式在数字孪生空间展示设备参数、结构；在作业过程中实时提醒仪器组装方法、试验接线方式、注意事项等信息；自动记录、存储试验全过程数据与影像资料；利用人工智能技术，比对分析并判断试验数据是否正常，协助试验人员分析设备可能存在的隐患，提升试验智能化水平。

该系统利用数字孪生技术优化虎石台试验场的生产试验和管理模式，一方面，服务虎石台试验场开展相关业务，改进高压试验带电作业方式，实现对试验的智能化监控、诊断与控制；另一方面，构建可共享数据库及可复用的设备诊疗模型，“以点带面”推动国网辽宁省电力有限公司整体数字孪生电网建设。

虚实联动智能电网孪生系统实现了试验全过程管控、孪生空间仿真推演等功能，提升试验运维智能化水平的同时，解决了变电设备异常样本库匮乏、设备诊疗效果不理想等痛点问题，验证了数字孪生技术在变电站运维检修业务的支撑能力。

构建可共享可复用的三大资源库

依托虎石台试验场可模拟事故工况和故障现象这一特点，国网信通产业集团利用虚实联动智能电网孪生系统开展专项试验验证与研究，采集大量缺陷和故障样本数据，打造完备可靠的正常和异常样本库；基于样本库进行人工智能算法优化训练，打造高水平算法模型库；构建以孪生模型、机理模型、仿真模型为主体的设备模型库，形成可共享可复用的三大资源库，为电力设备状态分析研判和趋势预测等高级应用提供支撑。

“虚实联动智能电网孪生系统的建成对辽宁数字孪生电网建设意义重大。虽然前期投资规模较大，但建成的可共享可复用的三大资源库能够有效减少后期数字孪生技术在变电站应用的成本。”国网辽宁电力数字科技互联网部专责杨超介绍。

虚实联动智能电网孪生系统在架构和功能设计上考虑在运变电站的实际需求和现状，开发预留中台接口与接入功能，能够无缝对接在运变电站已有系统和数据，支撑在运变电站智能运检建设，降低在运变电站数字孪生系统开发投入成本，提升数字孪生技术在电网中应用的水平和成效。

支撑设备故障隐患及缺陷预警

当前，随着新能源发电大量替代常规电源，以及储能等可调节负荷广泛应用，电力系统“双高”（高比例可再生能源、高比例电力电子设备）特征进一步凸显。电力设备的运行条件发生变化，亟须提升电力设备精准预警、故障诊断、状态评估能力，保障电网安全稳定运行。

虚实联动智能电网孪生系统按照“物理变电站”和“数字变电站”融合思路，将业务数据化、数据业务化，在数字孪生空间深入挖掘数据资产价值，形成仿真推演能力，实现设备故障隐患及缺陷预警。

“数字孪生的数据连接与可视化能力实现了变电站运行数据的汇聚及全景可视化展示，帮助运维及管理者直观了解变电站运行状态，但它的更高价值是在此基础之上开展更深层次的数据价值挖掘与应用。因此，我们从机理仿真与AI数据分析两个维度重点攻关，激活‘沉睡的数据’，为电网精准‘把脉开方’。”国网信通产业集团信通研究院院长赵永生介绍。

该系统通过虚拟空间仿真分析对物理空间进行状态分析和趋势预测，实现物理实体空间和数字孪生空间双向智慧协同，目前已形成变压器油温预测、变压器运行仿真、变压器状态异常检测预警等应用。这些应用已在鞍山500千伏变电站等多个变电站使用，有效保障主变压器安全稳定运行。

虚实联动智能电网孪生系统发挥虎石台试验场“试验暂态+运行稳态”优势，通过“物理变电站”与“数字变电站”虚实协作，提升变电站数字化和智慧化水平，服务新型电力系统建设，可在智能电网规划建设、安全生产、运行管理、优质服务工作中发挥作用，推动电网数字化转型，助力“双碳”目标实现。

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