數字孿生技術在強智能電網中的應用

卜英偉

（中國建筑第二工程局有限公司）

1 引言

目前，在強智能電網的不斷建設中，其規模越來越大，也就使得工程涉及內容與具體工序更加繁多。為了確保強智能電網建設質量能夠得到保障，并突顯現代化、智能化及信息化等特點，在具體建設中還需注重相關科學技術的應用，實現細致化、精確化強智能電網建設，已成為此類工程開展的基本要求。在強智能電網建設中，可分為設計、施工及運維三個階段，為實現有效建設，使其能夠在現實生活中得到更加廣泛的應用與推廣，在具體構建中可通過應用數字孿生技術來提升強智能電網建設的技術水平。

2 數字孿生技術概念分析

數字孿生技術是以數字化發展為核心的科學技術，自1996年以來，計算機技術在我國得到了大力推廣與廣泛地應用，最初是應用在企業辦公中，其性能主要體現在文字處理方面，以電子文檔的方式進行辦公，改變了傳統的辦公方式。隨著該項技術不斷的發展與升級，在進入21世紀后，一些技術水平較高的外國通訊產品企業所研發的數字化技術不斷涌入我國科技市場，各類先進的計算機網絡系統在我國各行各業中得到普及，進而也就衍生出了多種以數字化理念為基準的科學技術。數字孿生技術的原理是以物理資產數字孿生模型為基準，通過構建可視化的三維建模來展現相關數據信息，該項技術是在虛擬的數字化仿真模型與實際在建工程三維BIM模型中進行數據化信息的交互。其廣泛應用于電力行業中，優勢及特性在于高效的數字表達與數據信息的持續更新，能夠及時獲取最新的數據信息。

3 數字孿生技術在強智能電網中的應用

通過應用數字孿生技術不僅能夠加強其運行的穩定性與安全性，還能全面提升技術水平及工作效率，在實際應用中具體關鍵點可見表1。

表1 數字孿生技術在強智能電網中應用的關鍵點

3.1 設計階段的應用

3.1.1 實景模擬

在強智能電網設計中，數字孿生技術能夠以傾斜攝影技術為基準來進行獲取電網建設的相關照片，以實景取材的方式將拍攝獲取的照片以BIM三維電網建模的方式呈現，通過技術設備來實現相關信息的獲取，能夠最大限度地節省人力成本，且實現高效性強智能電網設計分析。根據處理實際拍攝照片來構建BIM三維實景模擬圖，通過投影的方式或是電腦模擬圖像的生成就能將強智能電網實際建設現場進行展現。以實景模擬的方式能夠對現實場地中的數據信息進行處理與分析，以此來降低電網設計成本，提升設計工作效率與技術水平，圖1為智能電網設計的機房圖。

圖1 機房圖

3.1.2 參數化設備建模

借助BIM三維模型構建的方式，同樣以建模為基準來展現相關參數，以更加直觀、清晰的方式來獲取有關數據信息，這是數字孿生技術應用在強智能電網設計中優勢的體現，可根據建模形成的BIM三維圖像來具體了解設計中存在的不足與問題，以此來為設計質量的加強提供保障。通過BIM三維空間來進行設計有助于增強設計的協同性，而對于參數化設備建模來說，就是依據相關參數信息來建立更加完善的三維信息模型及圖像，以此來實現強智能電網中不同結構的模型展示[1]。

3.1.3 設計校驗與數據分析

以數字孿生技術為基準來構建的電網三維數字化虛擬模型是強智能電網設計中數字孿生模型的體現。以其為基準來進數據信息的校驗與分析，進而能夠充分考慮到電網安全設計方面的內容，通過安全距離校驗及沖突檢測來提升設計質量，確保強智能電網的設計方案更加完善，且內容更加豐富，這是設計方案完整性、規范性及科學性的體現。

1）施工階段的應用

可視化施工管理，通過借助電網三維數字化虛擬模型與BIM三維電網模型構建形成三維數字孿生模型來呈現強智能電網具體施工的實際情況，以此來展現施工進度，以可視化的形式展現能夠全面了解目前具體施工開展的狀況，進一步了解不同環節的進度。進而能夠根據強智能電網建設的相關要求與標準來加強施工進度管理，確保施工進程能夠根據前期設計規劃順利開展，以此來避免不必要的經濟損失現象產生。

提高配合效率，同樣是通過形成三維數字孿生模型的形式，在具體施工中，會涉及到不同參與主體間的利益，為獲取共同利益，實現協同施工，就要注重配合效率的提升，以構建多主體高效協作平臺來推動彼此之間有效協作與配合，進而才能更加細致的完成具體施工中的每一道工序，也能為應對突發性事件而提供保障[2]。

減少返工，強智能電網在實際建設中，時常會出現施工數據信息更新不及時而返工的現象。針對這一情況，通過數字孿生技術的運用，以模型構建形式能夠直觀體現出不同施工程序中的數據信息，以此來實現動態化實時性的施工管理，進而能夠避免因施工技術應用不當及操作失誤等問題而造成的返工現象，從而實現更加細致的施工管理。

2）運維階段的應用

數字資產管理，在強智能電網建設規模不斷擴大的今天，通過數字孿生技術的運用能夠使建設方更加了解自身資產的具體情況，這樣也能為該項目建設人員精準派單提供重要依據。以此來提高項目工程整體管理效率，數字資產管理是資產管理方面極具數字化特性的新型管理模式，其同樣具備可視化的技術特點，以模型構建的形式來更加直觀的了解在資產管理方面的具體情況。在數字孿生模型下能夠創設出更加完善的數字資產管理體系，以可視化圖形的方式來呈現出各類數據信息，進而對不同的資產信息進行分類與整理，以此來更加精準的進行資產定位與管理[3]。

可視化運維，在此環節中，運維階段作為強智能電網建設的最終環節，通過建立三維可視化模型來實現可視化運維，目的就是以模型構建的方式來體現出電網實際運行的數據信息，以此來對其進行全面監管，通過管控各項技術設備的運行狀況來根據其實際運行數據進行分析與模擬，以構建虛擬環境的方式可呈現出強智能電網中不同空間的位置信息與各類技術設備的參數信息及相關資料。可視化運維就是以強智能電網穩定、安全可靠及高效運行為主導，為實現這一目標而開展的運維方式[4]。以數字孿生技術運用來形成這種新型運維形式，這對于變電站管理及維護效率的提升來說，具備一定的現實意義，通過加強其運行的穩定性與安全性，進而能夠有效防治安全事故發生，也能為應急預案的制定提供依據，實現可視化運維，需注重以下幾項工作的開展：

①現場運行數據接入，在可視化運維的引導下，可根據相關運維平臺來實現動態實時監管，通過與現場運行數據接口的連接，從而實現設備編碼自動與設備模型集成，通過對接相關數據信息就能建立完善的數字孿生模型。

②可視化瀏覽與數據查詢，以三維可視化環境為基準來監管相關設備的實際運行狀況，從中觀察不同設備參數，以此來實現遠程實景監管。

③提升運維能力，數字孿生模型提供了三維模擬功能，運維人員可以在數字孿生模型中進行送停電、倒閘等操作聯系，通過這種虛擬環境下的多次練習，使運維人員熟悉日常運維工作的操作順序，大幅度地提升運維人員能力。而基于現場設備的實時運行數據及運維規則，可以輔助運維人員對各種緊急情況進行判定，并可結合預設的應急預案，在最短時間內對事故和故障作出正確的處理，以減少災害和損失[5]。

4 結語

結合前文研究分析來看，作為先進科學技術的代表，其因能夠構建可視化三維模型而得到廣泛應用，無論是建筑工程，還是智能電網建設中，都可通過展現出實景建模的方式來為相關工作的開展提供數據支撐與參考依據。其獨特的數字孿生模型更是能夠實現精準評估，以此來深入了解強智能電網具體建設情況，通過對相關數據信息的處理與分析，能夠為相關決策的落實提供保障，尤其是對于強智能電網項目建設規劃與投資管控來說，在實現精細化管理的同時，還能體現出數字化數據信息精準分析的實效性。隨著時間的推移，在強智能電網建設中，應用數字孿生技術將會逐漸成為一個主流趨勢，目的就是全面實現電網建設信息化、智能化及數字化，以此來為國家現代化發展及社會建設作出貢獻[6]。