数字孪生应用场景-基于数字孪生的配电房智能运维系统

基于数字孪生的配电房智能运维系统02《高压电力用户用电安全》国家标准（GB/T

31989-2015

）：

8.3.1

电气工作

人员配置应符合下列要求：10kv电压等级

且变压器容量在630kVA级以上的配电室

，

应安排全天24H专人值班，每班人数不少于

2人，应明确其中1人为值长；《配电房安全管理规范》（DB11/

527—2020），为高压电力用户的配电房安全运维

提供了执行依据。

该标准计划在2021年3月

起正式实施，由北京市市场监督局，多个单位共同起草。《高压电力用户配电室智能化运维规范》（T/BEPIA00001-2019），为高压电力

用户的智能化运维、

配电室无人值班提供

了执行依据。

该标准自2019年9月1日起正

式实施。02参照2018年，据应急管理部消防局统计，2018年全国消防部门共接报火灾1.42万起，亡90人，伤

57人，直接财产损失1.25亿元，与去年同期相比，

亡人上升57.9%。

2018年8月份全国火灾情况，近

半数火灾系用电用火引起，电气火灾占34%。2019年，据应急管理部消防局全国消防安全整体

形势中相关统计，电气引发的火灾依然居高不下

，

已查明原因的火灾中有52%系电气原因引起。

整

体防电气火灾形势严峻。022018年火灾统计一般是指由于电气线路、用电设备和器具以及供配电设备出现故障性释放的热能：如电弧，以及非故障性释放的能量：如电热器具的炽热表面，而造成的火灾，也包括由

雷电和静电引起的火灾。常见的电气故障引发火灾主要包括：漏电、短路、过负荷、接触电阻过大、过电压或

欠电压、缺相运行、

断路等等。1、故障部位局部长时间发热，造成绝缘进一步下降，最终造成线路短路，导致火灾

；2、另一个是故障部位产生的电弧或电火花瞬间释放热量造成线路短路，导致火灾。1、

电气线路设计和设备的选型要科学、合理，需要专业设计和选型。2、

电气线路施工和设备安装要规范，符合规定要求。3、需专业人员或系统设备，定期开展电气安全检查或实时监测，及时发现潜在问题，

更换老化的线路，对有故障的设备进行维护、修理。电气火灾定义：电气火灾发生机理：预防要点

：02配电室值班现状：目前我国配电室除了大型商业楼宇及较有规模的企业会配备专人进行24小时值班外，绝大多数地产项目及小规模企业做不到24小时值班，甚至根本没人值班。运维人员现状：配电室值班人员实际专业水平有限，多只能处理低压端故障。

而高压端出现的故障，并没有足够的经验和能力来及时处理，

这无疑使配电室的安全运行得不到全面保障。日常运维现状：传统人工巡检下的配电室运行数据记录的多不完整，一般只有最基本数据可以通过值班人员的抄表来实现。

存在数据种类

不全面，覆盖面不够，离散性较大，无法预先发现配电室内设备的潜在故障，也无法第一时间在故障发生时上报，最终使用电可靠性大幅

降低。

旧模式传统的电力运维主要是配备专业人员，以派驻或轮流值守的方式，监控变配电系统设备设施的运行情况和设备保护工作，日常运行依赖个人能力与态度，故障处理全凭个人经验，百密一疏存在巨大的安全风险;电气故障的隐患与损耗是隐性的，人工值班、

巡检，大多看表面、

走过场，造成盲区多、

隐患积累大;运行缺乏数据和工具支撑，缺陷无记录、

判断无依据、

运行无预警，导致故障多、

停电时间长。02配电房运维现状解决方式设计：通过

“线上监管+线下维护”的手段，创新地实现对配电室全生命周期的管理，以配电室智能运维，实现用户安全用电。

线上监管实

现对电力运行状态、

设备状态、

环境状态等数据的24小时远程监管，并利用云平台软件对数据进行分析、

存储、

处理，从而实现事

故报警、

系统评分等功能。线下维护是利用

“互联网+”的服务模式，通过

“技术+经验”的手段，使配电室运维从“被动抢修”变为

“主动运维”。项目目标：1、对用户用电有效监控，保障用电安全，防

止电气火灾的发生，保障园区企业消防安全。

2、对配电房智能运维管控，保障配电房设备

安全，综合运用光伏、储能等新技术手段，进一步保证供电质量，保障供电可靠性。02数字孪生•

就是针对物理世界中的设备

，通过数字化的手段来构建一个数字世界中一模一样的实体

，

并在全生命周期范围内，保证数字世界与物理世界的协调一致,借此来实现对物理实体的了解、分析和优化。•

可快速创建基于全景影像的高

解析度地图以及高度精细点云，

实现超大面积的点云数据采集、

建模、三维成图、定位与导航；•

以常规10kV配电房为例，现场

扫描约5小时，三维实景后处理约8小时，点云实体化约6小时。03三维遥感技术能够从远距离同步获取目标的三维

位置和光谱信息,是一种把三维位置和遥感光谱数据套合在一起的一

体化新型遥感技术。03将人工智能、云计算、物联网、大数据技术与配电室运维、用电服务相结合，为用户提供配电室

运行、维护、管理的一站式托管服务，防范各种电气火灾，提升供电质量和可靠性。远程集中化值班

系统自动化监控

运行数据化分析

现场智能化巡检03u一个云平台u多路监控中心u三级管理应用u支持外部集成03利用终端探测头(如剩余电流互感器、

温度传感器等)，通过探测分

析电气设备中的电流、

温度等参数

发生异常或突变，及时探知电气异

常，并通过系统其他智能手段进一

步识别、

判定，最终智能运维系统

及时发送预警信号。

对用户区域或

配电房，通过三维可视化方式展示

用户用电安全及发现的异常点，指

导快速定位检查，进行隐患排除。03采用配电房内的无人机或固定式智能巡检，通过无人机上的可见光和热成

像摄像头实现自动智能巡检。

可根据

巡检需要，灵活配置不同巡检任务，

自动路径规划，实现7*24小时定时

和随时巡检。

通过人工智能技术及大

数据分析，分析发现设备外部异常温

度趋势和设备异常状态，保证配电房

安全运行。三

相机03告警面板信息温度异常检测气体泄漏检测硬压板状态确认1）对需要监测的工业室内场景进行数字孪生；2）由经验丰富的巡视人员，对需要巡视的位置进行精细化标注；3）在数字孪生中按照任务模拟航行过程航点、拍摄过程航点以及悬停拍摄点，并复现云台角度和相机动作拍摄范围；4）上传制定好的自主巡检航迹至无人机飞控系统，无人机进入自动飞行模式，执行任务，完成任务后自动返航充电。室内轻型无人机自主无线充电高精度红外图层系统运行信息图层数字孪生基础数据高精度可见光图层任务加载03路径规划观测位置轻型无人机工业室内

数字孪生数字孪生

无人机大数据分析任务规划执行任务模型加载配电房!利用物联网技术，对包括高压侧配电柜、

低压侧配

电柜、

变压器等实现24小

时在线式电气监测与放电

采集；对配电房内蓄电池、

用电馈线回路温度参数实

时监测；对各类智能仪表进行数据实时采集及控制，

结合边缘计算和大数据分

析，提前发现异常，支撑智能运维，保障供电可靠性。03应用场景

：1.配电房自动巡检：常态化巡检，替代人工巡检，实现高频次巡视，发现问题，提前预警；2.异常智能联动：由接入的第三方系统告警信号、

物联网传感器异常信号等触发无人机自动二次异常确认，为

异常分析收集更多现场数据，便于分析追溯；3.

应急巡检：可发现异常信号或突发事故，人员无法第一时间无法到达现场，通过无人机能远程快速查看了解04现场情况，辅助指挥决策；科技创新提升电力运维水平节约人力成本减少日常维护费用提质增效实现配电房全面监测04复用性强支持多系统融合可以进行全面推广智能识别算法及预警技术基于三维遥感、人工智能和进化计算等理论与方法，结合

鲁棒控制、

自适应控制、变结构控制等现代控制理论，研发了智能识别和控制算法，进而实现了对配电房的全面监

测和设备运行态势感知。嵌入式组件架构技术优良的跨平台嵌入式组件架构技术，支持多种操作系统和CPU

平台；划分组件，面向接口开发，提高开发效率；组件重用，

实现积木式的系统开发方法；提供各种强大的子系统，以不断

丰富产品特性；支持RPC，可以实现分布式应用。数字孪生技术通过轻型建模设备、快速、低成本的形成高精度模型、并对其进行对象化；基于采集数据在数字孪