数字孪生在能源电力行业的技术难点和应用场景

数字孪生的关键技术

数字孪生技术架构包括物理空间、数字空间和信息处理三个部分，基于物联网和虚拟仿真的底层技术，实现了真实空间和虚拟空间之间的双向数据交换、指挥控制和虚拟现实联动，以满足这些需求，必须依靠五项关键技术。

一是智能传感技术，高精度、高灵敏度的传感监测系统是实现数字孪生的基础，是万物互联的入口，虚拟电网到物理电网的全息复制和动态调整依赖于实时传感技术；

二是异构通信技术数字孪生系统面临多系统、大连接、海量数据的双向传输需求，需要利用5g等新型异构网络技术实现高速、大容量、低延迟接入，从而保证物理电网中海量传感器的接入要求和虚拟电网中精确控制指令的传输要求；

三是数字模型技术电网数字模型的描述反映了物理电网的要素构成、运行动态和决策影响，是从实到虚的数字孪生的结果，是从虚到实的基石；

四是数据中心技术数字孪生模型的构建和自优化依赖于整个区域内的全量电网数据只有通过数据中心才能实现大规模、全量多源数据的安全存储和高效读取，为数字双平台的优化决策提供了良好的数据元素；

五是围绕电网数字模型和加载在模型上的多元数据集，运用人工智能技术和机器学习、深度学习等机器智能算法识别物理电网的自组织隐序和隐模式，推理学习复杂的操作规律和未知关系，实现辅助决策能力。

电力行业应用场景

一是电网状态可视化监测应用，基于数字孪生技术，对电网主要设备、厂房、车站及环境进行精细三维全景模拟，实现与采集数据的实时交互，通过部署在工厂和车站的视频网络和传感器网络，可以动态融合和显示仿真场景中的设备和关键传感数据，实时反馈和分析环境变化；

二是电网设备远程智能巡检应用，利用物联网的智能传感技术对多个关键测点进行监控，不仅可以提高巡检效率，还可以节省人工成本；

三是远程故障诊断与辅助决策的应用目前，电网各环节的监测数据尚未统一集中发送到国家电网总部，省级公司无法全面收集其管辖范围内的设备信息，因此，为了实现远程故障诊断，可以通过全面的数据调用和专家组的集中决策，大大提高故障诊断和后续处理的及时性和准确性；

第四，电网智能预警和状态检修的应用在过去的实际生产中，大多数管理者根据现有经验判断设备异常和故障，这种主观认识不能通过对设备运行数据的实时监测，准确反映设备状态的变化，提出对设备运行状态的智能评估、预警和预防措施，以防止危及系统和设备的严重故障，这也有利于科学合理地制定维修计划；

第五，应用电网设备仿真培训，通过三维动画演示进行电力系统维护指导和培训，不断提高维护人员的技术水平；

六是安全运行控制的应用，通过与三维空间位置信息相结合，实现人员、设备、车辆的安全运行控制。