智慧变电站数字孪生系统

变电站数字孪生建设探索与实践国网上海市电力公司二〇二〇年十一月一、背景介绍•数智化转型背景：浦东公司在国网公司战略的基础上，提出了数智化转型目标，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•蔡伦站区位优势：以35千伏蔡伦变电站作为试点。蔡伦站投运于2000年，位于张江科学城的核心位置，为包括人工智能岛、药谷在内的2000余家高新技术企业提供电力保障•蔡伦智慧变电站：2019年10月，结合张江科学城能源互联网示范区建设，完成了蔡伦站从传统变电站向智慧变电站的跨越升级，运用云计算、大数据、人工智能、工业互联网等新基建领域的关键技术，为蔡伦站插上互联网的翅膀，同时还为蔡伦站构建了“决策大脑”——国内首个变电站数字孪生系统，真正实现让“设备会说话，变电站会思考”22一、背景介绍什么是数字孪生系统什么是数字孪生系统•数字孪生系统是真实设备在虚拟数字空间中的映射，通过三维模型和高密度动态数据，构建和真实设备一模一样的数字设备。•与仿真系统的区别：数字孪生系统与真实设备同步运行，所有数据都采自于真实设备，能够实时反映真实设备的动态变化；当真实设备发生变化时，数字孪生系统也有同步的表征，并向真实设备下达运维检修策略，提供智慧决策支撑；当数字孪生系统发现问题时，真实设备也可能存在异常，实现提前预警。真实世界数据动态连接双向传输策略数字世界33二、建设情况1蔡伦站开关室三维模型伦4开关柜44二、建设情况2开关柜数字孪生体••伦4开关柜的数字孪生体，是实体设备在虚拟数字空间的映射，和实际的伦4开关柜一模一样•通过设备的三维模型，能够非常直观地看到这台开关柜详细的内部和外部结构55二、建设情况3设备状态全面感知••传感器采集高密度实时数据，随时反映设备动态变化情况，即设备生命体征、健康指标•当指标异常，系统缩短传感器采样周期，增加数据密度，同时也会对机器人发出指令进行复测，实现“双向互动”“循环复诊”66二、建设情况4设备状态评价及检修策略生成预测性检修预测性检修••更为全面、准确、及时地掌握设备状态•“对症下药”给出个性化的检修策略•由“预防性检修”转向“预测性检修”•有效减少停电时间、降低检修成本77二、建设情况5模拟缺陷案例88二、建设情况5模拟缺陷案例系统对主变的不同症状开展系统对主变的不同症状开展综合诊断，不仅可以及时发现缺陷，判断出目前主变处于危急状态，还能够快速定位缺陷，告诉我们具体问题是什么，应该怎样处理，做到“提早发现，精准治疗”，从而提高故障应急处理效率，有效地缩短抢修时长99二、建设情况6缺陷实例分析••今年8月13日，上海发布高温橙色预警，蔡伦站1号主变的负载率一度高达90%，系统利用分类算法和预测算法，捕捉到低压套管桩头温度、油温呈现异常快速升高趋势，并根据相关性分析判断这起异常是由负荷和环境温度上升造成的，提醒我们加强关注，必要时降低运行负荷•当天采取主变室通风降温和负荷转移措施后，发热现象明显改善二、建设情况基于蔡伦智慧变电站建设经验，今年基于蔡伦智慧变电站建设经验，今年6月份，公司以位于临港新片区的110千伏博艺站为试点，首次实现实体变电站与数字孪生变电站同步建设、同步移交，成功打造数字孪生能源互联网的“临港样板”。张江科学城重要保电站、第二座“数字孪生变电站”35千伏祖冲站完成了数字化改造。随后，蔡家、森兰、时珍等变电站，金桥伟展等开关站的数字化建设也在进行当中。三、成效分析安全智防御检修智预测站检修成本支出约23%。去年进博会为特级保电用设备智管控服务规划、设计、基建、生产、营销等全业务以数智化转型为抓手以数智化转型为抓手加快落实国网战略资产智增益同型号设备可覆盖变电站约占浦东全部变电站服务智定制产业智优化为产业集团提供技术咨询支持，同时要求产业9月15日9月15日，第22届中国国际工业博览会上，国网上海浦东供电公司与科研院所、设备制造商、互联网企业、重要用户代表共同签署了“共生、共享、共治、共赢”数字孪生能源生态圈战略合作协议。•将打造张江示范区和临港示范区两个样板工程，覆盖变电站上下游架空线路以及下游重要开关站、配电站、电缆及用户站，逐步将数字孪生系统支撑范围辐射推广至全区域、全类型电网设备。•