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变电站数字孪生解决方案助力电力企业数智化转型

发布时间:2023-09-07

编辑人:灵图互动

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数字孪生变电站是数字化变电站的转变升级,是物理实体变电站的数字化映射,通过虚实交互联动,能够深人挖掘数据资产价值,实现精准作业,真正实现“数”

与“智”的融合,为未来变电站建设及运维模式转变树立新标杆,更好地推动企业全面提质增效,加速数智化转型。

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1. 电力企业智化转型的必要性

受地区产业结构调整、能源领域改革、电价下调等政策影响,依靠传统电量增长拉动营收营利的经营发展模式难以为继,迫切需要围绕质量、效率、效益,优化经营策略,实现降本增效。传统生产作业模式需要投入大量的人力、物力、财力,运维检修、缺陷定位、状态评价等环节依然存在难点痛点,大量沉睡数据有待“唤醒”。其具体表现为以下6个方面。

1.1 数据资产方面

在电网设备建设和运行过程中,供电公司积累了海量历史数据。在数据使用方面,仍旧根据单一任务调取单台、单站、单次数据作为分析依据,海量设备数据仍处于“沉睡状态”,未能有效挖掘其价值;在数据分析方面,缺少一套能够对历史试验、在线检测等众多数据进行科学分析和高效决策的手段,难以利用大数据精准指导现有生产作业开展。

1.2 生产作业模式方面

在变电站运维方面,随着电网自动化、信息化水平的提升,原来的有人值班已转为无人值班,但周期性巡视、倒闸操作、带电检测等仍旧执行人来工作;在设备检修方面,原来的刚性周期检修已转为弹性周期检修,并向不停电状态评价逐步推进,但在缺陷定位和设备多维状态评价方面仍存在难点痛点;在现场作业方面,作业人员仍旧依靠携带的单一、单台、单站的数据资料、运行规程、作业指导书等离线且有限的数据资料开展作业,研判能力缺少专家系统支持;现有生产作业模式工作效率较低,工作质量依赖人员技能水平和装备能力,生产作业模式亟待优化。

1.3 设备运维成本方面

成本压降困难,目前公司每年在设备运维方面投入了大量的人力、物力、财力以保障设备安全运行。成本使用针对性不强,设备周期性过修导致成本浪费,因未及时发现缺陷隐患造成的事故导致电量损失和修复成本增加,成本精益管理水平有待提升。

1.4 安全防护手段方面

目前现场作业的安全防护仍较为被动,依靠人工落实“三措一案”和监督检查等“人防”、“物防”措施多,智能纠错、主动防御等“技防”手段少。

1.5 人才培育方面

随着经济的发展,目前供电公司变电站人均设备量已翻倍。当前人员多为“单一作业手”,专业划分过于细致。以变电专业为例,又细分检修、运行、操作、继保等小类专业,专业之间存在壁垒,难以实现减员增效。配网管理急需培养多专业贯通的复合型人才,打造设备运维的“全科医生”,实现人力资源利用效率最大化。

1.6 物联网高质量发展方面

单纯依靠在物联网技术的高投入来提高变电站智能化水平不具备可复制、可推广的价值,需进一步探索数智化转型路线,深挖历史沉睡数据价值并加以复制推广,成为必然选择。

变电站数字孪生解决方案助力电力企业数字化转型

2. 变电站数字孪生解决方案助力电力企业数字化转型

变电站作为电网设备中最基础、最关键、最庞大的组成要素,需要承担数智化转型的“先手棋”作用。为此,电力公司依托大数据、人工智能、工业互联网等“新基建”领域的关键技术,推动从传统变电站向数字孪生变电站的跨越升级。

变电站数字孪生解决方案主要通过以下几个方面进行建设,推动公司数智化转型。

2.1 设备管理

针对变电站设备搭建前端状态感知网络,为前端装置采集数据开发标准化接口统一接人站端辅控系统,同时,搭建数字孪生评价系统平台,完成前端感知装置、站端辅控系统与数字孪生评价系统平台的软硬件联调,对电网运行情况、设备运行状态、设备外观状态以及环境运维情况进行全天候监测。

2.2 集成融合多源异构数据

融合前端实时感知数据、二次遥测遥信数据、历史报告数据,打造贯通一次、二次设备数据的数字孪生评价系统,实现更为全面、及时、准确的状态感知。

2.3 挖掘数据价值

“唤醒沉睡数据”,通过人工智能技术深挖数据价值,构建以“数据驱动”为核心的在线设备状态评价体系,打造贯通一次、二次设备数据的数字孪生系统。

2.4 智能化运维检修

探索运维检修作业新模式,通过应用数字孪生系统等电力物联网装置及系统,实现“精确决策”、“精确研判”、“精确运维”、“精确处置”等。

变电站数字孪生解决方案建设的价值

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2.5 构建电力物联网模式

对内拓展延伸“数字孪生变电站建设经验”至线、缆、台、户端,积累应用数据及经验,做好效率、效益分析,形成可复制、可推广的电力物联网模式。

2.6 助力开发数字化创新产品

从数据、软件、服务等方面开发有需求、有卖点的数字化创新产品,实现“数字孪生变电站建设经验”和“数据资产”变现。

3. 变电站数字孪生解决方案建设的价值

变电站数字孪生可以实现六大成效,真正推动公司数智化转型,促进生产业务提质增效。

3.1 安全智防御

通过精细化检修策略、机器代人巡视等,减少现场作业频度,降低人员接触带电设备风险,提升本质安全;

3.2 检修智预测

由“预防性维护”转向“预测性维护”,降低变电站检修成本;

3.3 设备智管控

服务规划、设计、基建、生产、营销等全业务流程,真正实现设备全寿命周期管理;

3.4 资产智增益

系统可以精准评估设备健康状态,及时发现设备异常发展趋势,实现“未病先防”,可提高设备使用价值;

3.5 服务智定制

通过“设备画像”为政府、企业提供设备运维咨询服务、设备购置咨询服务、数字孪生定制服务;

3.6 产业智优化

为产业集团提供技术咨询支持,同时要求产业集团实现数字孪生交付,促进中国智能制造产业迈向更高水平。

变电站数字孪生系统能够利用专家知识、人工智能分析等核心技术,对传感器采集的动态数据以及历史数据进行研判分析,实时诊断设备的健康状态以及异常发展趋势。当传感器感知到设备出现异常情况时,系统会对巡检机器人发出指令进行复测,同时缩短传感器的采样周期,通过多种感知数据的交叉印证快速定位缺陷并判断缺陷类别。同时系统能够根据设备状态定制个性化检修策略,由预防性检修转向预测性检修,并指导大修技改精准投资。除了生产之外,数字孪生系统分析结果还能服务于规划、设计、基建等环节,服务设备全寿命周期管理。进而大力推动电力企业数智化转型。


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