數字孿生是電網(wǎng)物理世界和數字虛擬世界溝通的橋梁，數字孿生技術(shù)作為電網(wǎng)實(shí)現數字化轉型的關(guān)鍵，針對其在電網(wǎng)工程中的應用研究正在不斷被推進(jìn)。將數字孿生技術(shù)引入到電網(wǎng)，可以實(shí)現物理電網(wǎng)的同步映射。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等技術(shù)的日臻成熟，數字孿生將會(huì )在電網(wǎng)領(lǐng)域得到普遍應用，并在電網(wǎng)規劃、建設、運營(yíng)等環(huán)節發(fā)揮強有力的支撐作用。
數字孿生電網(wǎng)集合了數字孿生技術(shù)與新型電力系統的優(yōu)秀技能，通過(guò)全面智能感知和實(shí)時(shí)連接，深度挖掘物理世界電網(wǎng)運行全過(guò)程數據信息，1：1投射至數字空間形成全覆蓋、多緯度、無(wú)限近真電網(wǎng)孿生體，在規劃設計與驗證、電網(wǎng)運行、協(xié)同控制、智能決策與長(cháng)期演進(jìn)等方面，實(shí)現電網(wǎng)運行狀態(tài)實(shí)時(shí)監管、源網(wǎng)荷儲協(xié)同調控，輔助優(yōu)化電網(wǎng)運行策略，支撐電網(wǎng)的經(jīng)濟高質(zhì)、安全穩定運行，提升電網(wǎng)安全穩控的管理水平，助力電網(wǎng)運維向智能化、精益化、高效化轉型升級。
智慧電纜隧道數字孿生監測運維系統將電網(wǎng)結構、運行數據、地理環(huán)境進(jìn)行集中關(guān)聯(lián)，利用三維引擎進(jìn)行全景交互展示，真實(shí)還原電網(wǎng)環(huán)境，融合視頻影像，實(shí)現數字孿生電網(wǎng)與現場(chǎng)實(shí)時(shí)情況的深度融合，實(shí)現狀態(tài)精準管控、運檢質(zhì)效提升，為地下輸電線(xiàn)路安全運行和檢修服務(wù)提供智慧支撐。
1.數字孿生系統架構
感知層：感知層主要包括物理實(shí)體中搭載先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類(lèi)新型基礎設施。
數據層：數據層主要包括保證運算準確性的高精度的數據采集、保證交互實(shí)時(shí)性的高速率數據傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數據管理。
運算層：運算層是數字孿生體的核心，其充分借助各項先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現對下層數據的利用，以及對上層功能的支撐。
功能層：功能層是數字變生體的直接價(jià)值體現，實(shí)現系統認知、系統分析、故障診斷、預測推演功能，從而起到輔助決策作用。系統認知，數字孿生體能夠真實(shí)描述及呈現物理實(shí)體的狀態(tài)，它是實(shí)現數字孿生體其它高級和智能化功能的基礎。系統分析可實(shí)現數字孿生體的狀態(tài)監測功能，發(fā)揮對物理實(shí)體的早期預警作用。故障診斷，通過(guò)分析物理實(shí)體的運行狀態(tài)，了解現象背后的原因。預測推演，是利用仿真技術(shù)來(lái)預見(jiàn)物理實(shí)體未來(lái)的狀態(tài)演變，從而指導當前的運行決策。
應用層：應用層是面向各類(lèi)場(chǎng)景的數字孿生體的最終價(jià)值體現，具體表現為不同行業(yè)的各種產(chǎn)品，能夠明顯推動(dòng)各行各業(yè)的數字化轉型。
2.數字孿生系統的典型特征
等價(jià)映射：數字孿生體是對物理實(shí)體的等價(jià)描述，是對物理實(shí)體進(jìn)行數字化而松建的模型數字孿生體的變化能夠真實(shí)反映現實(shí)世界中的物理實(shí)體的變化。數字孿生體能夠實(shí)現雙向映射、數據連接和狀態(tài)交互，起到“數化”、“保真”效果。
實(shí)時(shí)交互：基于實(shí)時(shí)傳感等多元數據的獲取，孿生體可全面、精準、動(dòng)態(tài)反映物理對象的狀態(tài)變化，包括外觀(guān)、性能、位置、異常等?！皩?shí)時(shí)”體現數字孿生體所處狀態(tài)是物理實(shí)體狀態(tài)的實(shí)時(shí)虛擬映射;“交互”體現數字孿生體與物理實(shí)體間存在數據及指令互動(dòng)。
共生演進(jìn)：“共生”體現在數字孿生體與物理實(shí)體同步構建，在全生面周期中相互依存，孿生體隨著(zhù)孿生對象的生長(cháng)而不斷演變。共智體現在三個(gè)層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(包括:數據、算法)、孿生體內部各種孿生模型間共享智慧、不同生命周期階段的孿生體間共享智慧。
預測優(yōu)化：根據物理實(shí)體的各項真實(shí)數據，通過(guò)數字孿生體進(jìn)行仿真，實(shí)現對物理實(shí)體未來(lái)狀態(tài)的預測，預先知曉未來(lái)狀態(tài)能夠輔助用戶(hù)做出更合理的決策。根據物理實(shí)體的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，通過(guò)數字孿生體進(jìn)行監測，實(shí)現對系統不穩定狀態(tài)的預測，預先覺(jué)察即將可能發(fā)生的不穩定狀態(tài)，使用戶(hù)更從容地處理該問(wèn)題。
建立數字孿生體的最終目的，是通過(guò)描述物理實(shí)體集合內在機理，分析規律、洞察趨勢，基于分析與仿真對物理世界形成優(yōu)化指令或策略，實(shí)現對物理實(shí)體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據數字孿生的典型特征，可以得出數字孿生的體系架構。
3.智慧電纜隧道數字孿生監測運維系統功能
（1）全景展示
基于構建的三維模型可實(shí)現電網(wǎng)場(chǎng)景縮放漫游、顯隱地下電纜與消防管道等功能。同時(shí)基于運維類(lèi)數據提供的臺賬、歷史巡檢、設備缺陷等信息建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現綜合信息的展示、查詢(xún)及分析。
（2）設備監測
基于高保真的設備數字孿生仿真模型，匯聚多源監測數據，進(jìn)行模擬仿真反演計算或量化推演，獲得設備關(guān)鍵狀態(tài)的映射值以及內部關(guān)鍵狀態(tài)參數的分布情況，掌握設備的實(shí)時(shí)運行動(dòng)態(tài)。
（3）智能巡檢
基于電力孿生場(chǎng)景三維漫游替代人工巡檢，實(shí)時(shí)告警危險作業(yè)和設備故障，自動(dòng)派發(fā)工單，遠程專(zhuān)家知識庫幫助相關(guān)人員快速處理，提高巡檢頻率、降低人工成本、提高巡檢質(zhì)量。
（4）故障預警
基于設備缺陷報告、檢修記錄、運行工況等歷史數據，建立設備故障預測模型，采用人工智能算法，反映故障發(fā)生規律，實(shí)現對故障的精準預測，從而實(shí)現對故障和風(fēng)險的早發(fā)現、早處理。
（5）智能安防
包含視頻監控、門(mén)禁閘機、人員定位、電子圍欄、自然災害監測等功能。對電站周邊全方位一體式無(wú)死角監控，對人員作業(yè)的安全規范措施以及行為進(jìn)行識別與告警顯示。安防與移動(dòng)巡檢、遠程監控系統的自動(dòng)聯(lián)動(dòng)，確?，F場(chǎng)作業(yè)安全。
（6）趨勢預演
系統采用專(zhuān)有智能算法，對電纜載流量、電纜老化、故障趨勢等進(jìn)行趨勢預演，為電纜運維決策提供依據。
