数字孪生技术在强智能电网中的应用

卜英伟

（中国建筑第二工程局有限公司）

1 引言

目前，在强智能电网的不断建设中，其规模越来越大，也就使得工程涉及内容与具体工序更加繁多。为了确保强智能电网建设质量能够得到保障，并突显现代化、智能化及信息化等特点，在具体建设中还需注重相关科学技术的应用，实现细致化、精确化强智能电网建设，已成为此类工程开展的基本要求。在强智能电网建设中，可分为设计、施工及运维三个阶段，为实现有效建设，使其能够在现实生活中得到更加广泛的应用与推广，在具体构建中可通过应用数字孪生技术来提升强智能电网建设的技术水平。

2 数字孪生技术概念分析

数字孪生技术是以数字化发展为核心的科学技术，自1996年以来，计算机技术在我国得到了大力推广与广泛地应用，最初是应用在企业办公中，其性能主要体现在文字处理方面，以电子文档的方式进行办公，改变了传统的办公方式。随着该项技术不断的发展与升级，在进入21世纪后，一些技术水平较高的外国通讯产品企业所研发的数字化技术不断涌入我国科技市场，各类先进的计算机网络系统在我国各行各业中得到普及，进而也就衍生出了多种以数字化理念为基准的科学技术。数字孪生技术的原理是以物理资产数字孪生模型为基准，通过构建可视化的三维建模来展现相关数据信息，该项技术是在虚拟的数字化仿真模型与实际在建工程三维BIM模型中进行数据化信息的交互。其广泛应用于电力行业中，优势及特性在于高效的数字表达与数据信息的持续更新，能够及时获取最新的数据信息。

3 数字孪生技术在强智能电网中的应用

通过应用数字孪生技术不仅能够加强其运行的稳定性与安全性，还能全面提升技术水平及工作效率，在实际应用中具体关键点可见表1。

表1 数字孪生技术在强智能电网中应用的关键点

3.1 设计阶段的应用

3.1.1 实景模拟

在强智能电网设计中，数字孪生技术能够以倾斜摄影技术为基准来进行获取电网建设的相关照片，以实景取材的方式将拍摄获取的照片以BIM三维电网建模的方式呈现，通过技术设备来实现相关信息的获取，能够最大限度地节省人力成本，且实现高效性强智能电网设计分析。根据处理实际拍摄照片来构建BIM三维实景模拟图，通过投影的方式或是电脑模拟图像的生成就能将强智能电网实际建设现场进行展现。以实景模拟的方式能够对现实场地中的数据信息进行处理与分析，以此来降低电网设计成本，提升设计工作效率与技术水平，图1为智能电网设计的机房图。

图1 机房图

3.1.2 参数化设备建模

借助BIM三维模型构建的方式，同样以建模为基准来展现相关参数，以更加直观、清晰的方式来获取有关数据信息，这是数字孪生技术应用在强智能电网设计中优势的体现，可根据建模形成的BIM三维图像来具体了解设计中存在的不足与问题，以此来为设计质量的加强提供保障。通过BIM三维空间来进行设计有助于增强设计的协同性，而对于参数化设备建模来说，就是依据相关参数信息来建立更加完善的三维信息模型及图像，以此来实现强智能电网中不同结构的模型展示[1]。

3.1.3 设计校验与数据分析

以数字孪生技术为基准来构建的电网三维数字化虚拟模型是强智能电网设计中数字孪生模型的体现。以其为基准来进数据信息的校验与分析，进而能够充分考虑到电网安全设计方面的内容，通过安全距离校验及冲突检测来提升设计质量，确保强智能电网的设计方案更加完善，且内容更加丰富，这是设计方案完整性、规范性及科学性的体现。

1）施工阶段的应用

可视化施工管理，通过借助电网三维数字化虚拟模型与BIM三维电网模型构建形成三维数字孪生模型来呈现强智能电网具体施工的实际情况，以此来展现施工进度，以可视化的形式展现能够全面了解目前具体施工开展的状况，进一步了解不同环节的进度。进而能够根据强智能电网建设的相关要求与标准来加强施工进度管理，确保施工进程能够根据前期设计规划顺利开展，以此来避免不必要的经济损失现象产生。

提高配合效率，同样是通过形成三维数字孪生模型的形式，在具体施工中，会涉及到不同参与主体间的利益，为获取共同利益，实现协同施工，就要注重配合效率的提升，以构建多主体高效协作平台来推动彼此之间有效协作与配合，进而才能更加细致的完成具体施工中的每一道工序，也能为应对突发性事件而提供保障[2]。

减少返工，强智能电网在实际建设中，时常会出现施工数据信息更新不及时而返工的现象。针对这一情况，通过数字孪生技术的运用，以模型构建形式能够直观体现出不同施工程序中的数据信息，以此来实现动态化实时性的施工管理，进而能够避免因施工技术应用不当及操作失误等问题而造成的返工现象，从而实现更加细致的施工管理。

2）运维阶段的应用

数字资产管理，在强智能电网建设规模不断扩大的今天，通过数字孪生技术的运用能够使建设方更加了解自身资产的具体情况，这样也能为该项目建设人员精准派单提供重要依据。以此来提高项目工程整体管理效率，数字资产管理是资产管理方面极具数字化特性的新型管理模式，其同样具备可视化的技术特点，以模型构建的形式来更加直观的了解在资产管理方面的具体情况。在数字孪生模型下能够创设出更加完善的数字资产管理体系，以可视化图形的方式来呈现出各类数据信息，进而对不同的资产信息进行分类与整理，以此来更加精准的进行资产定位与管理[3]。

可视化运维，在此环节中，运维阶段作为强智能电网建设的最终环节，通过建立三维可视化模型来实现可视化运维，目的就是以模型构建的方式来体现出电网实际运行的数据信息，以此来对其进行全面监管，通过管控各项技术设备的运行状况来根据其实际运行数据进行分析与模拟，以构建虚拟环境的方式可呈现出强智能电网中不同空间的位置信息与各类技术设备的参数信息及相关资料。可视化运维就是以强智能电网稳定、安全可靠及高效运行为主导，为实现这一目标而开展的运维方式[4]。以数字孪生技术运用来形成这种新型运维形式，这对于变电站管理及维护效率的提升来说，具备一定的现实意义，通过加强其运行的稳定性与安全性，进而能够有效防治安全事故发生，也能为应急预案的制定提供依据，实现可视化运维，需注重以下几项工作的开展：

①现场运行数据接入，在可视化运维的引导下，可根据相关运维平台来实现动态实时监管，通过与现场运行数据接口的连接，从而实现设备编码自动与设备模型集成，通过对接相关数据信息就能建立完善的数字孪生模型。

②可视化浏览与数据查询，以三维可视化环境为基准来监管相关设备的实际运行状况，从中观察不同设备参数，以此来实现远程实景监管。

③提升运维能力，数字孪生模型提供了三维模拟功能，运维人员可以在数字孪生模型中进行送停电、倒闸等操作联系，通过这种虚拟环境下的多次练习，使运维人员熟悉日常运维工作的操作顺序，大幅度地提升运维人员能力。而基于现场设备的实时运行数据及运维规则，可以辅助运维人员对各种紧急情况进行判定，并可结合预设的应急预案，在最短时间内对事故和故障作出正确的处理，以减少灾害和损失[5]。

4 结语

结合前文研究分析来看，作为先进科学技术的代表，其因能够构建可视化三维模型而得到广泛应用，无论是建筑工程，还是智能电网建设中，都可通过展现出实景建模的方式来为相关工作的开展提供数据支撑与参考依据。其独特的数字孪生模型更是能够实现精准评估，以此来深入了解强智能电网具体建设情况，通过对相关数据信息的处理与分析，能够为相关决策的落实提供保障，尤其是对于强智能电网项目建设规划与投资管控来说，在实现精细化管理的同时，还能体现出数字化数据信息精准分析的实效性。随着时间的推移，在强智能电网建设中，应用数字孪生技术将会逐渐成为一个主流趋势，目的就是全面实现电网建设信息化、智能化及数字化，以此来为国家现代化发展及社会建设作出贡献[6]。