保电业务的痛点和难点，数字孪生在智慧保电业务中的实践

    保电业务的痛点和难点

    变电站作为电网中最基础、最关键、最庞大的组成要素，在整个保电过程中是最重要的一个环节，直接关系着保电任务的成败，但是目前变电站的保电业务主要有以下3个痛点：

    作业模式陈旧：每次保电前都需要大量的巡检人员对保电设备进行特巡，效率低且巡检质量难以保证，需推动巡视模式从“有人巡视”向“无人巡视”转变；数据录入从有纸化向无纸化转变；现场作业从“人工研判”向“智慧研判”转变；作业模式从“以人力驱动”向“以数据驱动”转变，从而全面提升运维检修工作效率。

    设备运维成本高：缺乏对设备多源数据的综合分析，无法做到对缺陷的提前预警、精确定位和原因分析。在故障发生后进行排查、定位、处置，不仅效率低且需要大量人力，成本高昂。

    数据利用低：传统的变电站运维只是将设备的状态数据进行收集，对单个设备的数据进行简单分析，没有对数据进行深度融合、综合分析、挖掘潜在的数据价值。传统变电站运维是一种“后知后觉”的运维模式，需要唤醒沉睡的数据价值，实现设备运维模式的“先知先觉”转变。

    智慧保电解决方案

    当前，以物联网、大数据、人工智能等新技术为代表的数字浪潮席卷全球，数字世界为了服务物理世界而存在，物理世界因为数字世界变得高效有序。在这种背景下，数字孪生体技术应运而生。

    基于国际上的数字孪生技术、应用的成功案例和云智慧对数字孪生理念的理解，我们发现可以利用数字孪生技术，建立安全、可靠、经济、精准的数字化运维检修新模式，实现设备状态评价更加智能，状态检修决策更加科学，缺陷发现更加及时，缺陷诊断更加精确，缩短不必要的停电检修时长，增强隐患发现及故障排除能力，从而全面提升供电可靠性与稳定性，降低故障停电风险，充分落实电力保障工作。新型保电体系主要架构如下图所示：

案例与场景实践

    01、保电设备可视化综合管控

    保电的管理人员在保电过程中，通过大屏可以实时查看辖区内保电设备的整体运行情况。包括设备当前运行状态，设备告警情况、运维人员当前实时位置、备品备件库存信息。这样保电管理人员可以在设备运行状态出现异常时，根据保电设备当前运行情况，在第一时间快速做出决策，及时调动距离异常点最近的运维人员和物质进行消缺，将故障范围和停电检修时长控制在最小范围内。

    02、智能预警

    作为保电设备运维人员，希望对一些将要发生但还未发生的故障进行提前预警，将传统的后知后觉的运维模式转变为先知先觉，实现“未病先防”。提前制定检修计划，延长设备使用寿命，减少因设备故障造成的电网风险、设备损坏和停电造成保电任务失败。预警类型分为以下3类：

    基于专家验证过的经验和明确的机理作为预警条件;

    可直接使用前置传感器设定的预警信号作为预警条件；

    可通过算法模型对设备历史数据进行分析得出预警条件；

   03、自动巡检

    现在大多变电站已经引入了巡检机器人，保电运维人员可以在系统中提前设定巡检策略，控制巡检机器人对指定区域和设备进行自动巡视，帮助运维人员方便实时获取巡视内容，而不需要再到设备现场进行巡视，可大幅提高保电运维人员设备巡检效率。

    04、智能分析

    变电站运维人员，通过大屏或者PC观测设备状态的发展趋势，根据已训练完成的算法模型、环境温度以及负荷电流等的状态变化趋势进行分析可以得出设备变化趋势下的设备加健康状态。按照相关处置规程进行处理，避免了出现设备损坏等严重故障的发生。

    数字孪生智慧保电系统

    基于保电业务的痛点和解决方案，企业需要建设一套新型智慧保电系统。该系统可基于无人机、机器人和传感器等多种监测手段，汇聚变电、配电一次、二次设备数据资源，以人工智能为核心，利用深度学习、知识图谱等能力，结合5G、大数据、边缘计算等技术进行智能诊断、预测性维护，实现设备的精益管理、精益检测和精益管控。

    云智慧根据保电业务解决方案，打造出的数字孪生智慧保电系统主要有以下6大功能：

    设备全态数据采集：基于无人机、机器人和传感器等多种监测手段，对变电和配电等一次设备全生命周期的数十万测点数据进行采集汇聚。

    全态信息感知：通过3D全景实时展示一次设备四遥数据，让运维人员及时掌握设备运行情况，对设备常见的温度异常、局部放电异常等数百种故障进行及时处理。

    设备状态在线评估：建立设备指标评价体系，实时展示变电和配电一次设备健康度、负荷率等运行指标，为设备检修提供决策依据。

    智能分析：基于海量历史数据，通过知识图谱、神经网络等技术，开发设备状态评估、设备状态趋势预测、设备缺陷处置建议、设备检修时点评估等算法模型，实现在线诊断设备健康状态，提前掌握设备异常发展趋势，让数据价值得到体现。

    故障预警：基于设备缺陷报告、检修记录、运行工况等历史数据，建立开关柜局部放电异常、变压器温度异常等故障预测模型，采用人工智能算法，反映故障发生规律，实现对故障的精准预测。

    语音交互：建立离线语音环境，提供语音切换页面、语音查询、语音报警、语音播报等交互式功能，在系统页面上减少手动操作，丰富人机交互方式，提高信息传递效率。

    该系统已在保电任务中成功实施落地，不仅对保电业务提供了强有力的支撑，还对保电业务的工作效率起到明显的提升作用:

    综合管理效能提升38%以上

    故障抢修时间缩短100分钟

    缺陷消缺效率提升至85%以上

    每年减少检修设备1500台次以上

    检测准确率提升至99.85%以上

    总结和展望

    根据我们在保电业务中的实践经验，数字孪生技术和理念可以很好地解决保电业务的难点和痛点。根据数字孪生技术打造的数字孪生智慧保电系统，对保电业务起到了强有力的支撑，满足了保电业务的多种场景需求，实现设备精细化管理，数据精益分析，从而打造出了一套完备的新型保电业务体系。随着产品技术的持续创新，数字孪生智慧保电系统将更加智慧化，数字孪生智慧保电系统将成为保障电力安全稳定供应强有力的后盾，助力各供电公司更好得完成保电这一使命光荣、责任重大、任务艰巨、万无一失的任务，让保电不再难，不再痛！