一张覆盖10万公里架空输电线路、28万座输电杆塔以及地形地貌等数据的全息数字电网，将真实电网在数字空间以数字孪生的方式1:1三维立体还原和数字化呈现。1月5日，我国首个全息数字电网在江苏建成，这也是世界上首次对亿千瓦级负荷大电网的全息数字化呈现。
“依托全息数字电网，可有效掌握电网中各类电力资源的状态及动向，有效提升安全隐患、线路故障的发现能力和应急处置能力，助力‘被动运维’向‘主动运维’转变，可为电力稳定供应提供坚强保障，为全省电力资源的合理利用及优化配置提供技术支撑。”南京邮电大学自动化学院、人工智能学院教授和国家电网公司智能用电互动技术实验室学术专家委员会委员高辉评价道，作为“数字新基建”的重要组成部分之一，全息数字电网将成为拉动我省经济增长的新动能。
给电网装上“千里眼”
巡检效率提升4到6倍
提起“全息数字电网”，人们首先想到的往往是前几年火爆的全息投影技术。全息投影技术可以让用户有“身临其境”的感觉，而全息数字电网不仅做到了电网的可视化，让庞大复杂的电网及其细节能够“看得见”，更强调了“状态感知与控制”方面的功能。
全息数字电网以激光点云建模为主要技术路线，真实还原电网的三维形态，并汇集了物理电网的空间信息、台账属性、状态信息、检修作业信息等，在此基础上结合电网各类仿真计算模型和专家诊断分析算法，通过智能化控制等手段，在虚拟世界实现物理电网的仿真模拟推演，对物理电网的状态进行分析和预判，为电网运维检修提供及时的辅助决策支撑。国网江苏省电力公司设备部副主任吴强告诉《科技周刊》记者，通过采集各电压等级输变电设施的物理数据，在网络云端构建数字孪生电网，将全面提升电网的智慧运检水平。
“我们相当于给整个江苏电网装上了‘千里眼’。坐在监控室里就可以看到电网的细微变化。”江苏方天电力技术有限公司副总经理姜海波介绍，以前人们会经常看到电力工人爬电力杆塔的场面，不仅风险系数高，而且很辛苦。如今，每一座电力杆塔都设有20个以上无人机巡检点位，拥有自动规划、一键自主飞行、全程实时监控、遇险自动规避等功能。如此一来，完成一座铁塔的全面巡检仅6分钟，比人工操作无人机巡检耗时减少一半，效率比传统人工巡检提升4到6倍，极大提高了电力线路运行检修水平和效率，促进节能减排。
记者在国网江苏电力无人机巡检管控中心的大屏上看到，正在作业的无人机飞行轨迹、飞机状态、拍摄画面都可以实时展现、动态跟踪。巡检人员足不出户，即可实时掌握无人机的适航区域、飞行轨迹、被检设备、巡检影像等现场实际工况。与此同时，巡检无人机还嵌入了电力北斗地图导航和前端识别模块，在巡检作业结束后，图片会自动上传至管控平台，通过人工智能算法对图像进行精准识别。“哪怕只有指甲盖大小的螺帽裂纹等细小缺陷，都可以及时被发现。”国网江苏电力无人机巡检智慧管控中心负责人唐一铭表示，依托全息数字电网，江苏电网已经实现大规模无人机巡检协同应用与智能管控，可以支持上千架无人机同时作业，全年无人机自主巡检作业量超过52万架次，提前发现消除输电铁塔缺陷及通道隐患4.2万处，严重缺陷发现率提升3倍，每年可以节约电网运维成本约2亿元。
“骨架”惊奇
推动电力系统加速转型升级
全息数字电网无论是对于无人机巡检业务的支撑，还是还原真实电网的三维形态并全景感知，都离不开云平台的互联网、人工智能、大数据、物联网等新技术的深度应用。
“如果说数字电网是数字能源的现代化底座和数据‘骨架’，那么人工智能技术就是它的‘眼睛’，AI算法分析技术则是‘大脑’。”吴强说，数字技术加速了电网信息化建设进程，通过‘数据+算力+算法’，全息数字电网实现了虚拟电网与现实电网的深度感知交互与双向智慧控制。通过电网数字孪生的线路作业辅助决策，管理人员可以在三维杆塔线路模型的基础上开展带电作业仿真，输出安全的施工作业策略与安全规范标准校核，全面保障作业过程人员、电力设施设备的双重安全。在进行设备和线路检修时，工作人员也可以根据作业规范要求、电气安全间隙要求，实现故障辅助诊断，根据分布式故障诊断测距系统，定位故障点位置。通过模型算法以三维图像形式直观展示线路状态，各类风险隐患会用不同颜色的警示图标标出，为电网细化防灾减灾、灾后恢复的预案措施提供准确依据。
吴强表示，当前正处于迎峰度冬的关键时期，江苏电网的最大用电负荷已超过1亿千瓦，今冬用电负荷最高或将达到1.12亿千瓦。全息数字电网的全面建成，可将电网故障的处理时间再缩短约10%，不仅极大提高电网安全可靠性，为冬季电力稳定供应提供坚强保障。同时，全息数字电网是我国新型电力系统建设的重要试点，将推动电力系统的加速转型升级。
以“电”为中心
赋能更多数字生活新业态
数字电网是是承载新型电力系统建设的重要手段，也是落实数字中国战略部署的重要举措。吴强告诉记者，未来，基于全息数字电网，可以将高精度三维地图数据共享至光伏发电、风电、水力、通信运营铁塔、输油输气廊道等应用领域。以“电”为中心、“电网”为平台，发挥电网的能源转换枢纽和基础平台作用，引领和带动工业互联网及城市建设等多领域的数字化升级。
“可以想象，全息数字电网将赋能更加精彩的数字经济场景新业态。”吴强举例说明，比如，运用全息数字电网中定位精度达到厘米级的三维坐标，人们可以通过“数字电网+人工智能+AI算法+5G+北斗地图导航”，在实时共享数据的基础上通过算法制定最优速度和路径规划策略，并发送到驾驶决策系统，助力汽车的自动驾驶，当新能源汽车需要充电时，可以从车联网平台上“看到”充电网络信息和状态，获取最佳充电位置，让出行更加便利。
“对普通人来说，数字电网将提升我们的用电幸福感。供电服务人员可以根据需求信息提前规划、上门勘查，为用户量身定制供电方案，人们也可以通过手机或智能穿戴设备实时查看用电情况，了解电网工作状态。一旦发生用电故障时，可以实时了解抢修人员或巡检无人机的行进轨迹和抢修进度，生活用电状态尽在指尖呈现。”高辉表示。
