前言
智慧变电站，又名"第三代智能变电站"，它运用现代的大数据、云计算、内网、移动互联网、人工智慧等现代科技手段，实现对各站点进行智慧化的业务，降低维护工人的劳动强度，提升企业的运营管理水平，对防止倒闸和误操作都有一定的参考价值。
1数字孪生技术简介
数字孪生技术是一种既有或即将存在的实体物体的数字模型，通过测量、仿真和数据的解析，可以检测、诊断和预测受试者的真实状况，通过对受试者的实际操作进行调整和指导，使受试者通过各种数学模式相互学习，达到自我进化的目的，在实体物体的寿命期间进行设计并作出决定。GE公司运用计算机模拟技术，研制出一套基于嵌入式虚拟现实技术的航空引擎实时监测与故障诊断，实现对发动机真实工况的实时监测与故障诊断，从而实现对柴油机的最优控制。数字孪生是我国电力工业中的一项重要技术[1]。该研究以智慧无人机、智慧机器人、智慧传感器等智慧监测技术为基础，采用了一种新的检测、管理与控制技术，提高了对主要设备的控制能力。通过加强对整个变电站主要副装置状态的监测与监控，使其在运行过程中的安全保障和维护工作的精细化管理。利用人工智能、移动互联网等信息技术，建立智慧化的变电站，实现设备状态感知、信息交换和变电站的互联互通。通过对变电站设备自动化检测、单键操作控制、主辅设备智慧通信等智慧化的运用，对变电站的运维管理进行了智慧化升级，并对其进行了全方位的改造。
2技术方案
2.1技术路线
变电站数字化系统通过全息多维感知、远程智慧监测等方式转换设备状态获取方程式，采用大数据分析和人工智能技术，实现设备状态控制的变革，运用立体数字孪生技术，使企业监管体系发生变化。从实际出发，将变电站的数字孪生分为设备层、网络层、业务层和管理层。其中，以设备的管理与评价为中心，以变电站的安全运营与决策为中心，以保障变电站的安全运营。数字化孪生变电站采用三维图形引擎，三维地理信息技术，传感器，视频监控，视频融合，以及大数据融合等技术，将虚拟变电站和现实变电站连接起来，从而实现对变电站的设施状况进行预报。电力工程的可视化、控制化和智慧化的决策能力得到了极大的提高。
2.2系统架构
变电站的数字化语音识别体系分为感知层、网络层、平台层、应用层。在检测器(变电站)中，运用校准测试技术，对主要装置及周围的各种情况进行全方位的监测，以达到对整个系统的整体监测。感应层是一种以物联网为基础的感应器与网路结点，可将感应器与资料汇集两个层次，用以搜集与整合感测器信息。整个网络由专用的无线电力网络、 APN电力信道、光纤网络等组成。在平台层面，应用了"国格云"系统，一个统一的数据处理中心，为其它平台的信息交流与互动提供了基础。通过对各种不同类型的传感器和节点进行有效的管理、协调和控制，完成数据采集、状态分析、实时报警、远程部署、边缘运算、多源异质目标的远程部署，开放存取资料及大量资料储存。
3数字孪生变电站运维系统实现
3.1孪生虚拟变电站构建
数字孪生变电站运维管理系统是将虚拟可视化技术引入到传统的运维管理系统中。在维护系统中整合3D模型，增强了维护的直观性，立体地显示了变电站电气设备的工作状况，为维护工作提出了指导意见。在整个系统中，孪生虚拟变电站的设计是关键，主要是建立一个三维模型，增加其运维属性，集成设备数据，建立电气模型，将各种功能单元模块化，经过内部结构、实现途径等的集成，最后实现一个数据库和三维设计模型的运行，并将其调用到运维系统中。
3.2孪生模型设计
利用三维建模技术与变电站的实际条件建立双模，建立装置的模型，增加装置的特性，并对各单元进行了代码化，便于了数据的编制。最终将各功能模块进行了整合，以达到三维显示的目的。对虚拟变电站实际设备进行存取，实现了对实际变电站操作状态的监测。
4智慧变电站孪生系统技术的应用场景
智慧变电站数字孪生系统能够满足不同用户对电力生产的安全、稳定、高效、精准定位的需要，并能对设备进行精细管理，对数据进行精益分析，从而构建完整的变电站运维体系。通过对电力系统多源实时信息的全面学习，可以对电力系统进行实时参数监测，智慧化运维，优化资源调度[2]。建立各种维护方案的知识库，集成各种维护方案的功能，以达到模块化、功能优化组合和应用的目的。通过对专家知识库的多维数据进行全面对比与智慧分析，对设备进行感知与预测，从而达到对资产的全寿命管理。
4.1三维建模
在变电站采用的数字化 RVT或 GIM方式基础上，将27种不同类型的设备从部件级别上分开，并与装置登记表相连接，实现了27个不同类型变电站部件的连接。变电站的三维化模型和配线板在元件层面上被严密地归类并加以细化，将会持续对无电气保护，冷却系统，接地设备等进行规范，将开关箱拆分为:真空断路器，电流互感器，电压互感器，保险丝，避雷器等，能够实时地将装置的运动状态与现场装置的运行状况进行同步，从而达到对装置的机械状态进行实时模拟。
4.2三维可视化
该方法利用高精度的气象资料，对所处地区的雨、雪、晴、阴、风、雷等进行实时的天气状况进行仿真，从而对该地区的天气变化趋势进行预测，达到对变电站的气象信息孪生，获得现场的电力设备、作业人员、巡检无人机地理位置，实现对上述设备、设施和人员的快速定位。
4.3三维视频融合
利用三维视频技术，将现场和人类的信息进行无缝整合，可以对变电站的环境状况进行即时监控，监控视频、主电表、传感器读数、按键开关状态等视频图像信息，通过与变电站的无缝整合，可以将内部环境和人员数据进行分析，实时展示变电站的状态，并进一步提升部门管理效率，和紧急监护的有效性。
4.4人工智慧应用
该平台连接了机器人的巡检系统，实现了实时的巡检，并将机器人的巡检路径，以及机器人的实时图像和热像图。因为设备本身的高度和障碍物，所以站在终端的监控机器人很难对其进行全面的探测，而结合虚拟扫描则是针对室内和高空的监控，从四面八方进行全方位的监控，完美地解决了这个问题，虚拟巡检和终端机员"空地结合"的巡检模式，让整个室内的变电站都能得到全方位的监控。
4.5智慧分析
该模型利用各专业数据和相应的模型，有效地将监控数据、业务流程数据、工作订单、决策中的关键元数据、企业间的冲突、反馈与纠正等功能，从多个角度理解变电站的运行特性，实现设备监控、报警、预测寿命、远程调度、维护规则、错误警告、人员和设备的安全评价[3]。
5结语
总之，智慧化变电站的数字孪生系统是将设备的状态数据收集起来，利用三维模型的可视化显示和数据的实时分析，实现对设备状态的分析，主动预警和智慧监控。该智慧变电站在我国得到了广泛的应用，为以后智慧变电站的应用提供了有力的支持，为以后的研究工作提供借鉴，具有很好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]李建伟,李喻蒙.基于数字孪生技术的变电站智慧系统平台建设[J].光源与照明,2021(11):75-76.
[2]刘海峰,池威威,贾志辉,李志雷,孙文凯.变电站数字孪生系统的设计与应用[J].河北电力技术,2021,40(03):8-14.
[3]董梁,宋豪,严薇,常彩霞,卢义兵,强若辰.智慧变电站孪生系统技术的应用研究[J].通信电源技术,2021,38(04):146-148.
作者简介：扎西曲达（1986.8--）性别：男；籍贯：西藏拉萨市；民族：藏族；学历：本科;职称:工程师；