变电站智能巡检中数字孪生技术的应用研究

国网洛阳供电公司 王耿祥 桑小兵 史晓燕 石恒星 王占波

1 数字孪生技术的内涵

1.1 设置数据副本，促进实践和数据研究

数字孪生技术是一种新型的技术手段，在数字技术的发展进程中，不断被运用于各个行业和领域，发挥着较好的实践效果。在现阶段变电站的智能巡检中也可较好地发挥技术优势，完成户外设备巡检全覆盖，促进巡检工作优质高效开展。首先，可创建有效的数据副本，并针对记录的数据展开高效的数据研究，提升在场景内容相似情况下对变电站设备的目标识别率和识别精度。在变电站设备管理的实际进程中，可有效针对目前巡检中的技术难点和应用中的实际问题展开分析,提出有效的技术革新和改进方案,攻克巡检机器人在自主巡检和故障识别上的技术难点，保障现阶段变电站智能巡检技术不断完善，促进机器人巡检效率不断提高。

尤其是现阶段随着经济建设的发展和居民生活水平的提高,电力实际需求日益加大，变电站布点日益增多，这也决定了无人值班模式的必然趋势，在此过程中变电站机器人智能巡检技术必须发挥高效的巡检作用，对于电力设备的故障识别精益求精。因此，要通过数字孪生技术保障巡检设备的质量及安全性,在不断的技术运用中，针对巡检设备的安全运行做出实际改善。

1.2 设立建模形态，开展技术的改良提升

现阶段变电站的机器人巡检技术不断运用，有效地解决了对于设备的监控问题，也大大降低了对人力资源成本的消耗。数字孪生技术可促进设备智能巡检机能的进一步提升，具有划时代的意义。因此，必须结合数字孪生技术实现有效的缄默状态，促进技术水平的不断改良和提升。随着新一轮科技革命的兴起，在各个领域中数字技术的产业变革也在不断地推进。必须结合以智能制造为主导的工业互联网态势，促进行业科技的进一步提升。

在变电站巡检过程中，必须结合工业互联网指引下的数字孪生技术，结合数字化工作模式改造的战略，促进实践中的大数据、人工智能技术的发展，为现阶段变电站的智能化管理提供技术支持。因此，要通过其对于核心技术进行有效建模，研究实际的运行态势，改良技术中的实际弊端，在智能巡检的实践过程中不断地突破瓶颈问题，通过其解决方法促进变电站设备的有效识别以及及时管控。

1.3 结合虚拟现实，提升巡检的实践效果

数字孪生技术具备较好的兼容性。在实际运用的过程中，技术人员须具备较好的操控能力，有效地结合虚拟现实技术促进巡检效果的不端提升。数字孪生技术较为灵活，可充分利用物理模型创建模拟工作环境，同时通过传感器有效地接收和整理实时数据。在数据的分析和整理过程中，可综合结合运行历史数据进行深入分析和考量。从而在此基础上，综合多概率的数据采集，创建出有效的仿真过程，在虚拟空间中完成设备的建模以及与实际运行态的对比，实现机器人对设备外形检测、几何形变检测等故障识别，研究可见光图像与三维点云模型融合方法，通过时序建模构建变电站设备4D 数字孪生模型，分析故障隐患，具备良好的参考价值，可促进变电设备的有效管理，以及实际的状态把控。

因此，必须通过数字孪生系统，遵循实际的运行本质，有效地促进物理实体与孪生模型的相互融合。要在此基础上开展连续过程系统功能优化，发挥数字孪生核心技术的巨大优势[1]。

2 变电站智能巡检中数字孪生技术的应用研究

2.1 促进设备的智能化运行，提升保障效果

在变电站的智能巡检运作当中，须有效地通过数字孪生技术促进实际巡检水平的不断提升，同时也要加强高科技手段的融入，节省大量的人力成本。在技术革新的过程中，变电站的工作也逐渐发生着变化，由原来的传统管理办法逐渐融合全新的科技手段，实现工作效果的稳步提升。现阶段字孪生技术的运用，又促进了科技化改良工作的推进，变电站的智能巡检工作，就可依托数字孪生技术有效地展开。在工作中，必须建立起数字巡检的工作管理制度，设定准确的巡检频次[2]。

在设定巡检工作的内容以及要求以后，就要结合现在的计算机技术以及智能巡检技术实施积极的数据化改造。数字孪生技术可对变电站设备的运转情况进行全面的检测和识别，从而进行有效的监控和管理作用。在实际的巡检过程中，可通过数字孪生技术，对于信息技术以及数字化成像技术不断的深入实践。在此过程中，这种遥感成像以及数据采集可发挥重要的价值，结合这些数字手段的使用，可对于变电站设备状态进行有效的监控和识别。

同时这一技术对于人力成本的需求较小。较之人工巡检为主的环境现状，数字孪生技术的深化应用可促进智能巡检技术的有效落地，节省原有巡检模式的人力成本，同时也提升了工作的效率和效果，具有极大的现实意义。

2.2 进行智能化的设备管理，了解设备状态

变电站设备智能巡检过程中，必须结合高科技的技术手段促进实际工作效果的提升。但这项工作的开展须通过有效设计和研究，要综合现阶段变电站机器人巡检设备的运行特点，综合目前管理中的实际需要，在满足相关技术要求的基础上，进行有效的科技改良[3]。必须在现阶段变电站的运行过程中实施有效的智能化设备巡检，及时了解设备的运行状态，提前发现设备隐患和缺陷并介入，保障变电站的良好运行状态。首先现阶段随着诸多无人变电站的兴起，机器人智能巡检已经在一定范围内作为一种新型技术手段发挥着积极的实践作用，因此，必须在此基础上，结合数字孪生技术开展智能化改造，满足对于安全性的需求。在任何生产企业的运行中，都必须实现科技的创新和融入，同时也把安全作为第一法则，在满足安全的需求上实现良好的运转。

因此，就要结合数字孪生技术，发挥较好的设备巡检作用。在实际运行中，数字孪生技术已在不断地实践和应用中发展地较为成熟，而且实际运行的态势和手段也基本达到结构合理。所以，就要通过数字孪生技术促进设备状态的有效监管，研究其在变电站巡检中的实际应用。数字孪生技术本身的可靠性高，经考量基本可满足变电站的诸多条件，应用于智能巡检工作中，确保变电站的安全可靠运行。

2.3 实施智能化的监控手段，保障巡检效果

在变电站设备运行中必须进行一系列的监控手段，现阶段智能化的设备可起到有效的辅助作用。因此要通过数字孪生技术，综合调配起一系列的数字化监控手段，促进可见光图像与三维点云模型的高度融合，从而可通过时序建模构建变电站设备4D数字孪生模型，保障在运行的过程中有效地识别故障的发生并及时提出告警，真正实现智能化监控，而不是单纯地记录画面。在变电站实际运行当中，设备巡检的作用不言而喻，必须结合机器人传感画面系统地掌握设备的运行情况，对设备实体进行模拟、监控、诊断、预测和控制，在设备实体全生命周期各阶段均可发挥重要作用。

因此，现有的变电站运转中必须注重机器人巡检的有效性[4]，对于设备的运行状态进行有力的监督，减少事故发生的隐患。同时巡检机器人也可在出现设备故障时发挥作用，结合预先设计好的报警装置及时地发出预警信号。结合数字技术的预警作用，引导工作人员及时介入，对运行隐患及缺陷早发现、早警示、早处理，果断地采取措施处理，避免安全事故的发生，维护变电站良好的运行效果。

现阶段数字孪生技术已被应用于各种领域中，综合开发数字孪生系统一样有助于变电站设备管理工作，有效优化变电设备的巡检效率，促进其进一步发挥社会运行中的能源保障作用。因此须结合变电站对数字孪生系统的具体需求，结合一系列的实际情况提供完善的数字孪生系统设计工作，覆盖设备全生命周期过程，发挥较好的保障效果。尤其是随着众多的无人值守变电站投入使用，就更加提升了数字化设备的运用价值，通过数字孪生技术的运用，可利用超高清可见光摄像头和红外热成像仪获取的两类二维图像，提取两者的融合图像识别故障，提高故障分类精度和目标识别率，并利用三维点云模型构建设备4D 模型，实现外形检测和几何形变检测等故障识别。

因这一技术对于相关仪器的精密度要求较高，因此在实际的仪器、配件选择上，须满足无人值守变电站的技术要求，符合设备整体规范，必须切实做好巡视设备和识别设备异常，同时也可结合灵敏的监控诊断功能，有效地保障工作人员对设备进行异地监管工作，提高工作效率，减少技术隐患。

2.4 开展智能化的巡检工作，保障变电能力

智能化设备的运用至关重要。变电站进行电能技术转化的过程中，不仅需要实际的生产设备，也要通过智能化监管设备的运用，综合把握设备的实际运行状态。数字孪生技术在变电站的运作当中具有重要的作用[5]，其有效监控和识别技术能发挥设备管理中的辅助作用，协助工作人员准确的观察设备的运行状态，对于实际的生产安全隐患准确的把握。同时，数字孪生技术也是一种较好的载体，可以此为依托，承载一系列的智能设备，促进科技化水平的提升，保障变电站运行中的实际效果。因此，要通过数字孪生技术做好相关的设备设施连接，实时监管设备的先进性，并且做到安全有效。

更长远地考虑，在变电站建立时就要做到数字技术的融合，在进行初步设计时就要综合管控各个具体的设计单元进行全盘的设计。要通过数字孪生技术的强大功能，综合地串联起犀利的高精尖设备，尽量剔除人为因素的干预。在实际工作中，很多人为因素的判定都具有一定的主观性且极耗费人力，因此就要结合数字化设备判定，逐渐的取代人工肉眼观察，通过精密仪器的运行，排除人为因素的影响，提供变电设备巡检的精度和准度。因此，必须综合数字技术选择相关的优质设备，通过有效的施工和安装方案与机器人进行技术结合，且对于设备的选取不可一劳永逸，要进行设备的调试、试运行、状态监管等一系列的技术手段，促进设备的良好运行状态。

在使用的过程中也要随时监管设备的运行状况。在实际运用时要做好设备维护工作，确保数字技术设备的良好运转状态，发挥数字技术强大的技术优势，保障变电站良好的运行状态。此外在实际工作中，也须结合实际工作需求进一步加强数字孪生设备的使用，建立起全局监控局面。要通过其最大限度地减少人力成本，要建立起高效运转的工作态势，在实施监管的过程中结合计算机、可见光摄像头、红外测温设备等仪器，开展有效的设备运行状态监管工作，对于设备异常和缺陷的发展进行有效掌控，把事故的发生消灭在萌芽状态之中，以此维护变电工作的安全性和有效性，促进社会建设的有序进行，以及国民经济的稳步发展。

3 结语

综上所述，现阶段变电站巡检工作意义重大，必须结合数字孪生技术，发挥较好的保障性作用，及时地发现设备运行中问题与隐患。可以实现利用机器人、高清摄像机、无人机开展变电站设备多种模式的联合巡检，对采集数据进行智能分析，代替传统人工巡视，降低了运维人员日常巡视工作量，提高了运检效率及巡视结果精准性，提升了变电设备安全精益化管理，达到较好的设备统筹和管理效果，促进变电站的稳步运行，实现较好的服务社会的作用。