220千伏大英山数字孪生变电站通过试点建设阶段性成果评审

变电站是电力系统中对电压和电流进行变换，接受电能及分配电能的场所。在发电厂内的变电站是升压变电站，其作用是将发电机发出的电能升压后馈送到高压电网中。变电站内的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备指直接生产、输送、分配和使用电能的设备，主要包括变压器、高压断路器、隔离开关、母线、避雷器、电容器、电抗器等。二次设备是指对一次设备和系统的运行工况进行测量、监视、控制和保护的设备，它主要由包括继电保护装置、自动装置、测控装置、计量装置、自动化系统以及为二次设备提供电源的直流设备。

9月中旬，220千伏大英山数字孪生变电站通过了南方电网对试点建设阶段性成果评审。该变电站依据统一电网数据模型，实现了变电站设备、环境等可视化管理，初步完成了220千伏大英山数字孪生变电站阶段性建设，验证了公司数字孪生技术路线可行、有效，打造了南方电网统一数字孪生技术路线落地的海南样板工程，具有较强的全网示范性效应。

该变电站建设在模型设计、模型实例化、模型拓扑贯通、模型可视化、共享服务、智能应用支撑等方面全过程遵循公司数字化转型和数字电网建设的统一技术路线，基于南网云、公司数据中心等数字化基础平台，结合变电站生产运行实际，开展了大量的数据清洗及数模拼接工作，目前已完成4个配电区域、93个配电间隔、23个气室间隔的模型实例化建设，完成主变区域54个、220千伏区域233个、110千伏区域321个、10千伏区域299个设备及部件的设备孪生，接入了电流、电压等535项实时数据，形成可拆解、可组装、可复制的变电站数字镜像。同时，融合物联网、大数据、人工智能等技术，通过智能传感设备采集，实现了生产运行状态实时在线测量，物理设备、控制系统和信息系统的互联互通，为电网数字化转型提供实践案例与应用示范。

数字孪生系统还能及时捕捉设备缺陷初期症状，快速判断缺陷的位置与性质，大幅缩短抢修时长，并由预防性检修转向预测性检修，更好地实现变电站全寿命周期管理，让运维管理更高效、生产作业更精准、成本配置更精益、安全防御更主动、人力资源更集约。数字孪生电站突破了传统变电站的局限性，在应用数字孪生系统、提升智能化水平与安全生产能力的同时，实现了变电站的数字化移交。数字孪生电站是工业互联网感知层的大数据分析决策系统。利用实时感知数据和设备三维数字模型，在虚拟空间构建出智慧变电站的数字版“克隆体”，同时利用人工智能技术深入挖掘海量数据价值，开展研判分析，可在线诊断设备健康状态，“对症下药”输出差异化、精细化检修策略。

数字孪生充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

数字孪生是个普遍适应的理论技术体系，可以在众多领域应用，目前在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。目前在国内应用最深入的是工程建设领域，关注度最高、研究最热的是智能制造领域。

最 早，数字孪生思想由密歇根大学的Michael Grieves 命名为“信息镜像模型”，而后演变为“数字孪生”的术语。数字孪生也被称为数字双胞胎和数字化映射。数字孪生是在 MBD 基础上深入发展起来的，企业在实施基于模型的系统工程(MBSE)的过程中产生了大量的物理的、数学的模型，这些模型为数字孪生的发展奠定了基础。2012 年 NASA 给出了数字孪生的概念描述：数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。为了便于数字孪生的理解，庄存波等提出了数字孪生体的概念，认为数字孪生是采用信息技术对物理实体的组成、特征、功能和性能进行数字化定义和建模的过程。数字孪生体是指在计算机虚拟空间存在的与物理实体完全等价的信息模型，可以基于数字孪生体对物理实体进行仿真分析和优化。数字孪生是技术、过程、方法，数字孪体是对象、模型和数据。

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