國網信通產業集團協同遼寧電科院打造面向真型試驗場的虛實聯動智能電網孿生系統

　　2月16日10時，在遼寧電力科學研究院虎石臺高壓試驗場變壓器實驗室，試驗人員利用虛實聯動智能電網孿生系統開展現場試驗工作。

　　“當前直流電阻測量試驗結果與仿真分析結果總體誤差4.62%，利用人工智能算法將本次結果與歷史試驗信息進行比對分析，顯示本次試驗結果正常。”國網信息通信產業集團有限公司信通研究院研發工程師王興濤介紹，虛實聯動智能電網孿生系統具備試驗全過程精確仿真演示、仿真分析及趨勢推演功能，可驗證試驗方案可行性和試驗結果準確性。

　　近年來，國網信通產業集團推動數字孿生、人工智能等數字技術與電網業務深度融合，探索服務變電站智能化轉型，2021年2月起，支撐遼寧電科院打造面向真型試驗場的虛實聯動智能電網孿生系統，助力電網轉型升級。

　　數字孿生改造助力變電站智能化轉型

　　虎石臺試驗場可模擬電網事故工況和異常故障，為數字孿生技術研究提供缺陷樣本和故障樣本數據庫，同時可為數字孿生技術應用能力提供低風險驗證服務，在數字孿生技術研究與驗證方面具有獨特的優勢。在此背景下，國網信通產業集團協同遼寧電科院，聯合沈陽工程學院等產學研用創新主體，充分發揮試驗場優勢，共同開展面向高壓試驗場的數字孿生改造，建設虛實聯動智能電網孿生系統，探索數字孿生技術助力變電站智能化新路徑。

　　該系統于2022年6月底建設完成，可自動識別試驗設備、所用儀器，并以便捷直觀的方式在數字孿生空間展示設備參數、結構;在作業過程中實時提醒儀器組裝方法、試驗接線方式、注意事項等信息;自動記錄、存儲試驗全過程數據與影像資料;利用人工智能技術，比對分析并判斷試驗數據是否正常，協助試驗人員分析設備可能存在的隱患，提升試驗智能化水平。

　　該系統利用數字孿生技術優化虎石臺試驗場的生產試驗和管理模式，一方面，服務虎石臺試驗場開展相關業務，改進高壓試驗帶電作業方式，實現對試驗的智能化監控、診斷與控制;另一方面，構建可共享數據庫及可復用的設備診療模型，“以點帶面”推動國網遼寧省電力有限公司整體數字孿生電網建設。

　　虛實聯動智能電網孿生系統實現了試驗全過程管控、孿生空間仿真推演等功能，提升試驗運維智能化水平的同時，解決了變電設備異常樣本庫匱乏、設備診療效果不理想等痛點問題，驗證了數字孿生技術在變電站運維檢修業務的支撐能力。

　　構建可共享可復用的三大資源庫

　　依托虎石臺試驗場可模擬事故工況和故障現象這一特點，國網信通產業集團利用虛實聯動智能電網孿生系統開展專項試驗驗證與研究，采集大量缺陷和故障樣本數據，打造完備可靠的正常和異常樣本庫;基于樣本庫進行人工智能算法優化訓練，打造高水平算法模型庫;構建以孿生模型、機理模型、仿真模型為主體的設備模型庫，形成可共享可復用的三大資源庫，為電力設備狀態分析研判和趨勢預測等高級應用提供支撐。

　　“虛實聯動智能電網孿生系統的建成對遼寧數字孿生電網建設意義重大。雖然前期投資規模較大，但建成的可共享可復用的三大資源庫能夠有效減少后期數字孿生技術在變電站應用的成本。”國網遼寧電力數字科技互聯網部專責楊超介紹。

　　虛實聯動智能電網孿生系統在架構和功能設計上考慮在運變電站的實際需求和現狀，開發預留中臺接口與接入功能，能夠無縫對接在運變電站已有系統和數據，支撐在運變電站智能運檢建設，降低在運變電站數字孿生系統開發投入成本，提升數字孿生技術在電網中應用的水平和成效。

　　支撐設備故障隱患及缺陷預警

　　當前，隨著新能源發電大量替代常規電源，以及儲能等可調節負荷廣泛應用，電力系統“雙高”(高比例可再生能源、高比例電力電子設備)特征進一步凸顯。電力設備的運行條件發生變化，亟須提升電力設備精準預警、故障診斷、狀態評估能力，保障電網安全穩定運行。

　　虛實聯動智能電網孿生系統按照“物理變電站”和“數字變電站”融合思路，將業務數據化、數據業務化，在數字孿生空間深入挖掘數據資產價值，形成仿真推演能力，實現設備故障隱患及缺陷預警。

　　“數字孿生的數據連接與可視化能力實現了變電站運行數據的匯聚及全景可視化展示，幫助運維及管理者直觀了解變電站運行狀態，但它的更高價值是在此基礎之上開展更深層次的數據價值挖掘與應用。因此，我們從機理仿真與AI數據分析兩個維度重點攻關，激活‘沉睡的數據’，為電網精準‘把脈開方’。”國網信通產業集團信通研究院院長趙永生介紹。

　　該系統通過虛擬空間仿真分析對物理空間進行狀態分析和趨勢預測，實現物理實體空間和數字孿生空間雙向智慧協同，目前已形成變壓器油溫預測、變壓器運行仿真、變壓器狀態異常檢測預警等應用。這些應用已在鞍山500千伏變電站等多個變電站使用，有效保障主變壓器安全穩定運行。

　　虛實聯動智能電網孿生系統發揮虎石臺試驗場“試驗暫態+運行穩態”優勢，通過“物理變電站”與“數字變電站”虛實協作，提升變電站數字化和智慧化水平，服務新型電力系統建設，可在智能電網規劃建設、安全生產、運行管理、優質服務工作中發揮作用，推動電網數字化轉型，助力“雙碳”目標實現。（李文璞 李桐）