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数字孪生技术在变电站智慧巡检中的应用:变电站智能巡检数字孪生系统

发布时间:2023-03-20

编辑人:灵图互动

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1. 变电站巡检现状与痛点

变电站设备运行巡检是变电站运行维护日常工作的重要组成部分,它可以帮助员工及时掌握变电站的最新运行状态和潜在的安全隐患,有效保护变电站的运行安全。

电网每年巡检里程超百万公里,传统的巡检工作主要以人工巡检为主,人工巡视、操作、监督,导致效率偏低;运维时间长 、项目多、记录杂,作业强度高;高空作业、长时间作业易疲劳、作业不规范等带来的风险激增,导致设备、人身安全隐患大,最终威胁电网安全。

针对变电站输电线路巡检线路工作模式存在耗时耗力的问题,基于数字孪生技术的变电站智能巡检解决方案可以很好的解决这一系列难题。

变电站巡检现状与痛点

2. 变电站智能巡检数字孪生解决方案

变电站智能巡检数字孪生系统融合大数据、物联网、移动互联网 人工智能等新一代数字技术,能够反映变电站设备运行实时状态,方便一线员工集中控制设备状态关键信息,实现远程操作维护、自动预警和辅助决策。改变传统变电站巡检作业方式,提升巡检作业灵活性、智能性、实时性,发挥数据的生产要素作用,以数据流引领和优化能量流、业务流,使电网更加安全、可靠、高效。

变电站智能巡检数字孪生解决方案采用统一的云边端融合架构,将智能变电站巡检解决方案与数字电网云边端融合整体架构统一,采用了感知层、传输层、平台层和应用层的四层架构设计形成了数据、算力、算法、应用的有效闭环。

感知层:由运动形态、穿戴形态 固定位置形态的感知类智能终端组成,可根据不同类型的巡检场景灵活配置。

传输层:由智能网关、5G网络、WAPI数据安全加密模块组成,实现边缘装置采集的海量数据高速传输。

平台层:由人工智能平台、物联网平台组成,人工智能平台对算法模型统一训练管理实现业务的就地决策。物联网平台统一接收、存储、计算、转发感知层设备的所有数据,实现全网数据共享,奠定数据分析、数据挖掘的基础。

应用层:由设备状态监测、变电站智能巡检等各类应用系统组成,向各类智能装置下发巡检作业任务,装置巡检结束后上送巡检报告,在应用层进行综合展示,形成业务闭环。

变电站智能巡检数字孪生解决方案

3. 变电站智慧巡检数字孪生系统功能

3.1 变电站数字孪生三维场景构建

3.1.1 设备模型快速构建

数字孪生设备本体初步构建过程中,采取三维激光扫描结合典设模型库、现场全景以及设备图纸等多源数据进行快速构建。后续设备变更异动时,研究采用现场巡视或摄像头多角度拍摄照片重构三维模型进行局部设备模型的迭代更新。

3.1.2 智慧巡检数字孪生系统搭建

智慧巡检数字孪生系统使用Unity3D引擎实现数字孪生全息模型流畅展现,建立快速数据传输通道,编写数据接口接入业务系统及移动端数据。针对B/S模式下进行Active MQ跨域数据推送过程研究,外联 MR眼镜等移动智能终端,实现设备全息数据全生命周期管控及运检工作智能支撑。

智慧巡检数字孪生系统搭建

3.2 数字孪生巡检业务智慧应用

3.2.1 设备状态模拟预警

智慧巡检数字孪生系统的设备数字孪生模型集成PMS OMS、D5000以及在线监测等系统数据,包括设备历史数据检修记录、实时状态等,结合业务规范标准和设备运行规律构建状态预警模型。结合电网设备全息数据模型和大数据分析实现设备多维度综合分析,进行全域电网设备(变电站、输电线路等)的全周期状态模拟和预警。

3.2.2 设备远程运维

通过变电站智慧巡检数字孪生系统结合设备实时状态全息数据,进行设备状态信息的切片、分层、梳理,将关键的设备动态指标信息提取出来,通过扁平化的形式进行展现,同时通过各类状态的预警分析模型对敏感信息进行警示,便于工作人员直接在后台系统对现场情况进行集约化掌控。

变电站智能巡检数字孪生系统设备远程维护

3.2.3 移动作业支撑

变电站智慧巡检数字孪生系统与现场智能穿戴(MR智能眼镜等)进行数据交互,包括现场设备的工作票、操作票历史运检数据、场景全息数据、设备内部结构空间数据、当前运检作业引导操作3D虚拟过程动画等数据,遇到复杂情况时亦可以通过语音视频请求专家远程指导,支撑现场智能化移动运检作业开展。

4. 变电站智慧巡检数字孪生系统应用价值

4.1 在经济效益方面

4.1.1 通过无人机自动巡检代替飞手操控巡检,减轻现场巡视作业工作量。

4.1.2通过数据智能分析代替数据人工分析可大幅提升缺陷发现率,降低业务人员看图工作量。

4.1.3通过智能巡检结合数字季生变电站代替传统巡检,减轻日常运维人员的工作量

4.2 在社会效益方面

4.2.1 通过云边端协同的电网智能巡检解决方案,优化设备管理模式,减少用户停电,保障社会生产和人民生活的正常开展。

4.2.2 推动能源上下游产业发展,变电站智能巡检数字孪生解决方案的应用落地,能够更加高效、精准的识别电网一二次设备隐患及缺陷,并将设备的健康状况传递至设备制造商为制造商优化产品质量提供有力依据。


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