數字孿生在能源電力行業的技術難點和應用場景

 數字孿生的關鍵技術

 

數字孿生技術架構包括物理空間、數字空間和資訊處理三個部分，基於物聯網和虛擬模擬的底層技術，實現了真實空間和虛擬空間之間的雙向資料交換、指揮控制和虛擬現實聯動，以滿足這些需求，必須依靠五項關鍵技術。

 

一是智慧感測技術，高精度、高靈敏度的感測監測系統是實現數字孿生的基礎，是萬物互聯的入口，虛擬電網到物理電網的全息複製和動態調整依賴於實時感測技術；

 

二是異構通訊技術數字孿生系統面臨多系統、大連線、海量資料的雙向傳輸需求，需要利用5g等新型異構網路技術實現高速、大容量、低延遲接入，從而保證物理電網中海量感測器的接入要求和虛擬電網中精確控制指令的傳輸要求；

 

三是數字模型技術電網數字模型的描述反映了物理電網的要素構成、執行動態和決策影響，是從實到虛的數字孿生的結果，是從虛到實的基石；

 

四是資料中心技術數字孿生模型的構建和自最佳化依賴於整個區域內的全量電網資料只有透過資料中心才能實現大規模、全量多源資料的安全儲存和高效讀取，為數字雙平臺的最佳化決策提供了良好的資料元素；

 

五是圍繞電網數字模型和載入在模型上的多後設資料集，運用人工智慧技術和機器學習、深度學習等機器智慧演算法識別物理電網的自組織隱序和隱模式，推理學習複雜的操作規律和未知關係，實現輔助決策能力。

 

電力行業應用場景

 

一是電網狀態視覺化監測應用，基於數字孿生技術，對電網主要裝置、廠房、車站及環境進行精細三維全景模擬，實現與採集資料的實時互動，透過部署在工廠和車站的影片網路和感測器網路，可以動態融合和顯示模擬場景中的裝置和關鍵感測資料，實時反饋和分析環境變化；

 

二是電網裝置遠端智慧巡檢應用，利用物聯網的智慧感測技術對多個關鍵測點進行監控，不僅可以提高巡檢效率，還可以節省人工成本；

 

三是遠端故障診斷與輔助決策的應用目前，電網各環節的監測資料尚未統一集中傳送到國家電網總部，省級公司無法全面收集其管轄範圍內的裝置資訊，因此，為了實現遠端故障診斷，可以透過全面的資料呼叫和專家組的集中決策，大大提高故障診斷和後續處理的及時性和準確性；

 

第四，電網智慧預警和狀態檢修的應用在過去的實際生產中，大多數管理者根據現有經驗判斷裝置異常和故障，這種主觀認識不能透過對裝置執行資料的實時監測，準確反映裝置狀態的變化，提出對裝置執行狀態的智慧評估、預警和預防措施，以防止危及系統和裝置的嚴重故障，這也有利於科學合理地制定維修計劃；

 

第五，應用電網裝置模擬培訓，透過三維動畫演示進行電力系統維護指導和培訓，不斷提高維護人員的技術水平；

 

六是安全執行控制的應用，透過與三維空間位置資訊相結合，實現人員、裝置、車輛的安全執行控制。