11月15日，上海地区首座500千伏地下智能变电站——500千伏虹杨变电站诞生了变电数字孪生体，这是中国电科院高电压研究所与国网上海电力公司在虹杨站开展的变电站数字孪生应用。该研究工作建立了虹杨变电站整站高精度实景模型，构建虹杨变电站数据融合的数字孪生体，实现准实时的变电设备状态仿真，让城市中心地下变电站虹杨站运行更加智能高效，服务上海地区虹口和杨浦区二百多万电力用户。
图1 虹杨站500千伏主变压器实景三维模型
据介绍，传统的变电工程移交的图纸和实际运维的设备实体存在一定差异，基建阶段的图纸模型很难在设备运维阶段发挥作用；另外，大量的设备状态数据都存在孤岛运行的问题，不仅无法帮助运维人员充分掌握设备综合状态，还增加了运维人员维护多个监测系统的工作量；运维人员只能被动感知设备状态，缺少主动预测和分析设备状态趋势和缺陷隐患的有效手段。
研发团队技术负责人杨宁介绍，在虹杨变电站采用了多线激光雷达技术，可以真实还原虹杨站设备和环境细节，实现虹杨站的“数字孪生”，数字孪生模型的精度可达到2毫米；通过构建巡视机器人和摄像头的虚拟装备，可实现虚拟装备在数字孪生体中的虚拟立体巡视；利用孪生模型的空间信息，把不同状态量在孪生的点云模型上融合，实现不同源的传感数据的“数据级”融合，融合精度可以达到单像素级，有效提升设备状态的综合感知和分析能力；利用模型降阶方法，大大缩短设备多物理场仿真时间，将变压器仿真从2个小时的计算时间减少到1-2秒，让现场运维人员“实时”主动分析预测设备状态趋势。
目前，变电数字孪生技术已在上海、北京、山东等省份的换流站、变电站开展试点应用。下一步，中国电科院将协同国网上海公司加快推进变电设备数字孪生标准制定，构建变电设备三维数字模型服务库，探索构建变电数字孪生数理模型和机理模型库体系，引领电网设备数字化转型，支撑新型电力系统稳定运行。
