變電站是電力系統(tǒng)中對電壓和電流進行變換，接受電能及分配電能的場所。在發(fā)電廠內(nèi)的變電站是升壓變電站，其作用是將發(fā)電機發(fā)出的電能升壓后饋送到高壓電網(wǎng)中。變電站內(nèi)的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。一次設(shè)備指直接生產(chǎn)、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，主要包括變壓器、高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線、避雷器、電容器、電抗器等。二次設(shè)備是指對一次設(shè)備和系統(tǒng)的運行工況進行測量、監(jiān)視、控制和保護的設(shè)備，它主要由包括繼電保護裝置、自動裝置、測控裝置、計量裝置、自動化系統(tǒng)以及為二次設(shè)備提供電源的直流設(shè)備。

9月中旬，220千伏大英山數(shù)字孿生變電站通過了南方電網(wǎng)對試點建設(shè)階段性成果評審。該變電站依據(jù)統(tǒng)一電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)了變電站設(shè)備、環(huán)境等可視化管理，初步完成了220千伏大英山數(shù)字孿生變電站階段性建設(shè)，驗證了公司數(shù)字孿生技術(shù)路線可行、有效，打造了南方電網(wǎng)統(tǒng)一數(shù)字孿生技術(shù)路線落地的海南樣板工程，具有較強的全網(wǎng)示范性效應(yīng)。

該變電站建設(shè)在模型設(shè)計、模型實例化、模型拓撲貫通、模型可視化、共享服務(wù)、智能應(yīng)用支撐等方面全過程遵循公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字電網(wǎng)建設(shè)的統(tǒng)一技術(shù)路線，基于南網(wǎng)云、公司數(shù)據(jù)中心等數(shù)字化基礎(chǔ)平臺，結(jié)合變電站生產(chǎn)運行實際，開展了大量的數(shù)據(jù)清洗及數(shù)模拼接工作，目前已完成4個配電區(qū)域、93個配電間隔、23個氣室間隔的模型實例化建設(shè)，完成主變區(qū)域54個、220千伏區(qū)域233個、110千伏區(qū)域321個、10千伏區(qū)域299個設(shè)備及部件的設(shè)備孿生，接入了電流、電壓等535項實時數(shù)據(jù)，形成可拆解、可組裝、可復(fù)制的變電站數(shù)字鏡像。同時，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，通過智能傳感設(shè)備采集，實現(xiàn)了生產(chǎn)運行狀態(tài)實時在線測量，物理設(shè)備、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的互聯(lián)互通，為電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供實踐案例與應(yīng)用示范。

數(shù)字孿生系統(tǒng)還能及時捕捉設(shè)備缺陷初期癥狀，快速判斷缺陷的位置與性質(zhì)，大幅縮短搶修時長，并由預(yù)防性檢修轉(zhuǎn)向預(yù)測性檢修，更好地實現(xiàn)變電站全壽命周期管理，讓運維管理更高效、生產(chǎn)作業(yè)更精準、成本配置更精益、安全防御更主動、人力資源更集約。數(shù)字孿生電站突破了傳統(tǒng)變電站的局限性，在應(yīng)用數(shù)字孿生系統(tǒng)、提升智能化水平與安全生產(chǎn)能力的同時，實現(xiàn)了變電站的數(shù)字化移交。數(shù)字孿生電站是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)感知層的大數(shù)據(jù)分析決策系統(tǒng)。利用實時感知數(shù)據(jù)和設(shè)備三維數(shù)字模型，在虛擬空間構(gòu)建出智慧變電站的數(shù)字版“克隆體”，同時利用人工智能技術(shù)深入挖掘海量數(shù)據(jù)價值，開展研判分析，可在線診斷設(shè)備健康狀態(tài)，“對癥下藥”輸出差異化、精細化檢修策略。

數(shù)字孿生充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

數(shù)字孿生是個普遍適應(yīng)的理論技術(shù)體系，可以在眾多領(lǐng)域應(yīng)用，目前在產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品制造、醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用較多。目前在國內(nèi)應(yīng)用最深入的是工程建設(shè)領(lǐng)域，關(guān)注度最高、研究最熱的是智能制造領(lǐng)域。

最 早，數(shù)字孿生思想由密歇根大學(xué)的Michael Grieves 命名為“信息鏡像模型”，而后演變?yōu)椤皵?shù)字孿生”的術(shù)語。數(shù)字孿生也被稱為數(shù)字雙胞胎和數(shù)字化映射。數(shù)字孿生是在 MBD 基礎(chǔ)上深入發(fā)展起來的，企業(yè)在實施基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)的過程中產(chǎn)生了大量的物理的、數(shù)學(xué)的模型，這些模型為數(shù)字孿生的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2012 年 NASA 給出了數(shù)字孿生的概念描述：數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多尺度的仿真過程，它作為虛擬空間中對實體產(chǎn)品的鏡像，反映了相對應(yīng)物理實體產(chǎn)品的全生命周期過程。為了便于數(shù)字孿生的理解，莊存波等提出了數(shù)字孿生體的概念，認為數(shù)字孿生是采用信息技術(shù)對物理實體的組成、特征、功能和性能進行數(shù)字化定義和建模的過程。數(shù)字孿生體是指在計算機虛擬空間存在的與物理實體完全等價的信息模型，可以基于數(shù)字孿生體對物理實體進行仿真分析和優(yōu)化。數(shù)字孿生是技術(shù)、過程、方法，數(shù)字孿體是對象、模型和數(shù)據(jù)。

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