國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)協(xié)同遼寧電科院打造面向真型試驗(yàn)場(chǎng)的虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)

　　2月16日10時(shí)，在遼寧電力科學(xué)研究院虎石臺(tái)高壓試驗(yàn)場(chǎng)變壓器實(shí)驗(yàn)室，試驗(yàn)人員利用虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作。

　　“當(dāng)前直流電阻測(cè)量試驗(yàn)結(jié)果與仿真分析結(jié)果總體誤差4.62%，利用人工智能算法將本次結(jié)果與歷史試驗(yàn)信息進(jìn)行比對(duì)分析，顯示本次試驗(yàn)結(jié)果正常。”國(guó)網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司信通研究院研發(fā)工程師王興濤介紹，虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)具備試驗(yàn)全過(guò)程精確仿真演示、仿真分析及趨勢(shì)推演功能，可驗(yàn)證試驗(yàn)方案可行性和試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性。

　　近年來(lái)，國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)推動(dòng)數(shù)字孿生、人工智能等數(shù)字技術(shù)與電網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，探索服務(wù)變電站智能化轉(zhuǎn)型，2021年2月起，支撐遼寧電科院打造面向真型試驗(yàn)場(chǎng)的虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)，助力電網(wǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

　　數(shù)字孿生改造助力變電站智能化轉(zhuǎn)型

　　虎石臺(tái)試驗(yàn)場(chǎng)可模擬電網(wǎng)事故工況和異常故障，為數(shù)字孿生技術(shù)研究提供缺陷樣本和故障樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)可為數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用能力提供低風(fēng)險(xiǎn)驗(yàn)證服務(wù)，在數(shù)字孿生技術(shù)研究與驗(yàn)證方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。在此背景下，國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)協(xié)同遼寧電科院，聯(lián)合沈陽(yáng)工程學(xué)院等產(chǎn)學(xué)研用創(chuàng)新主體，充分發(fā)揮試驗(yàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，共同開(kāi)展面向高壓試驗(yàn)場(chǎng)的數(shù)字孿生改造，建設(shè)虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)，探索數(shù)字孿生技術(shù)助力變電站智能化新路徑。

　　該系統(tǒng)于2022年6月底建設(shè)完成，可自動(dòng)識(shí)別試驗(yàn)設(shè)備、所用儀器，并以便捷直觀的方式在數(shù)字孿生空間展示設(shè)備參數(shù)、結(jié)構(gòu);在作業(yè)過(guò)程中實(shí)時(shí)提醒儀器組裝方法、試驗(yàn)接線方式、注意事項(xiàng)等信息;自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)試驗(yàn)全過(guò)程數(shù)據(jù)與影像資料;利用人工智能技術(shù)，比對(duì)分析并判斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正常，協(xié)助試驗(yàn)人員分析設(shè)備可能存在的隱患，提升試驗(yàn)智能化水平。

　　該系統(tǒng)利用數(shù)字孿生技術(shù)優(yōu)化虎石臺(tái)試驗(yàn)場(chǎng)的生產(chǎn)試驗(yàn)和管理模式，一方面，服務(wù)虎石臺(tái)試驗(yàn)場(chǎng)開(kāi)展相關(guān)業(yè)務(wù)，改進(jìn)高壓試驗(yàn)帶電作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)的智能化監(jiān)控、診斷與控制;另一方面，構(gòu)建可共享數(shù)據(jù)庫(kù)及可復(fù)用的設(shè)備診療模型，“以點(diǎn)帶面”推動(dòng)國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司整體數(shù)字孿生電網(wǎng)建設(shè)。

　　虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)全過(guò)程管控、孿生空間仿真推演等功能，提升試驗(yàn)運(yùn)維智能化水平的同時(shí)，解決了變電設(shè)備異常樣本庫(kù)匱乏、設(shè)備診療效果不理想等痛點(diǎn)問(wèn)題，驗(yàn)證了數(shù)字孿生技術(shù)在變電站運(yùn)維檢修業(yè)務(wù)的支撐能力。

　　構(gòu)建可共享可復(fù)用的三大資源庫(kù)

　　依托虎石臺(tái)試驗(yàn)場(chǎng)可模擬事故工況和故障現(xiàn)象這一特點(diǎn)，國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)利用虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)開(kāi)展專項(xiàng)試驗(yàn)驗(yàn)證與研究，采集大量缺陷和故障樣本數(shù)據(jù)，打造完備可靠的正常和異常樣本庫(kù);基于樣本庫(kù)進(jìn)行人工智能算法優(yōu)化訓(xùn)練，打造高水平算法模型庫(kù);構(gòu)建以孿生模型、機(jī)理模型、仿真模型為主體的設(shè)備模型庫(kù)，形成可共享可復(fù)用的三大資源庫(kù)，為電力設(shè)備狀態(tài)分析研判和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等高級(jí)應(yīng)用提供支撐。

　　“虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)的建成對(duì)遼寧數(shù)字孿生電網(wǎng)建設(shè)意義重大。雖然前期投資規(guī)模較大，但建成的可共享可復(fù)用的三大資源庫(kù)能夠有效減少后期數(shù)字孿生技術(shù)在變電站應(yīng)用的成本。”國(guó)網(wǎng)遼寧電力數(shù)字科技互聯(lián)網(wǎng)部專責(zé)楊超介紹。

　　虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)在架構(gòu)和功能設(shè)計(jì)上考慮在運(yùn)變電站的實(shí)際需求和現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)預(yù)留中臺(tái)接口與接入功能，能夠無(wú)縫對(duì)接在運(yùn)變電站已有系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，支撐在運(yùn)變電站智能運(yùn)檢建設(shè)，降低在運(yùn)變電站數(shù)字孿生系統(tǒng)開(kāi)發(fā)投入成本，提升數(shù)字孿生技術(shù)在電網(wǎng)中應(yīng)用的水平和成效。

　　支撐設(shè)備故障隱患及缺陷預(yù)警

　　當(dāng)前，隨著新能源發(fā)電大量替代常規(guī)電源，以及儲(chǔ)能等可調(diào)節(jié)負(fù)荷廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)“雙高”(高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備)特征進(jìn)一步凸顯。電力設(shè)備的運(yùn)行條件發(fā)生變化，亟須提升電力設(shè)備精準(zhǔn)預(yù)警、故障診斷、狀態(tài)評(píng)估能力，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)按照“物理變電站”和“數(shù)字變電站”融合思路，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化，在數(shù)字孿生空間深入挖掘數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值，形成仿真推演能力，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障隱患及缺陷預(yù)警。

　　“數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)連接與可視化能力實(shí)現(xiàn)了變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的匯聚及全景可視化展示，幫助運(yùn)維及管理者直觀了解變電站運(yùn)行狀態(tài)，但它的更高價(jià)值是在此基礎(chǔ)之上開(kāi)展更深層次的數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘與應(yīng)用。因此，我們從機(jī)理仿真與AI數(shù)據(jù)分析兩個(gè)維度重點(diǎn)攻關(guān)，激活‘沉睡的數(shù)據(jù)’，為電網(wǎng)精準(zhǔn)‘把脈開(kāi)方’。”國(guó)網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)信通研究院院長(zhǎng)趙永生介紹。

　　該系統(tǒng)通過(guò)虛擬空間仿真分析對(duì)物理空間進(jìn)行狀態(tài)分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)物理實(shí)體空間和數(shù)字孿生空間雙向智慧協(xié)同，目前已形成變壓器油溫預(yù)測(cè)、變壓器運(yùn)行仿真、變壓器狀態(tài)異常檢測(cè)預(yù)警等應(yīng)用。這些應(yīng)用已在鞍山500千伏變電站等多個(gè)變電站使用，有效保障主變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　虛實(shí)聯(lián)動(dòng)智能電網(wǎng)孿生系統(tǒng)發(fā)揮虎石臺(tái)試驗(yàn)場(chǎng)“試驗(yàn)暫態(tài)+運(yùn)行穩(wěn)態(tài)”優(yōu)勢(shì)，通過(guò)“物理變電站”與“數(shù)字變電站”虛實(shí)協(xié)作，提升變電站數(shù)字化和智慧化水平，服務(wù)新型電力系統(tǒng)建設(shè)，可在智能電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、安全生產(chǎn)、運(yùn)行管理、優(yōu)質(zhì)服務(wù)工作中發(fā)揮作用，推動(dòng)電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。（李文璞 李桐）