數(shù)字孿生是電網(wǎng)物理世界和數(shù)字虛擬世界溝通的橋梁，數(shù)字孿生技術(shù)作為電網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，針對其在電網(wǎng)工程中的應(yīng)用研究正在不斷被推進(jìn)。將數(shù)字孿生技術(shù)引入到電網(wǎng)，可以實現(xiàn)物理電網(wǎng)的同步映射。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的日臻成熟，數(shù)字孿生將會在電網(wǎng)領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，并在電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)、運營等環(huán)節(jié)發(fā)揮強有力的支撐作用。

數(shù)字孿生電網(wǎng)集合了數(shù)字孿生技術(shù)與新型電力系統(tǒng)的優(yōu)秀技能，通過全面智能感知和實時連接，深度挖掘物理世界電網(wǎng)運行全過程數(shù)據(jù)信息，1：1投射至數(shù)字空間形成全覆蓋、多緯度、無限近真電網(wǎng)孿生體，在規(guī)劃設(shè)計與驗證、電網(wǎng)運行、協(xié)同控制、智能決策與長期演進(jìn)等方面，實現(xiàn)電網(wǎng)運行狀態(tài)實時監(jiān)管、源網(wǎng)荷儲協(xié)同調(diào)控，輔助優(yōu)化電網(wǎng)運行策略，支撐電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)高質(zhì)、安全穩(wěn)定運行，提升電網(wǎng)安全穩(wěn)控的管理水平，助力電網(wǎng)運維向智能化、精益化、高效化轉(zhuǎn)型升級。

智慧電纜隧道數(shù)字孿生監(jiān)測運維系統(tǒng)將電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運行數(shù)據(jù)、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，真實還原電網(wǎng)環(huán)境，融合視頻影像，實現(xiàn)數(shù)字孿生電網(wǎng)與現(xiàn)場實時情況的深度融合，實現(xiàn)狀態(tài)精準(zhǔn)管控、運檢質(zhì)效提升，為地下輸電線路安全運行和檢修服務(wù)提供智慧支撐。

1.數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)

感知層：感知層主要包括物理實體中搭載先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各類新型基礎(chǔ)設(shè)施。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層主要包括保證運算準(zhǔn)確性的高精度的數(shù)據(jù)采集、保證交互實時性的高速率數(shù)據(jù)傳輸、保證存取可靠性的全生命周期數(shù)據(jù)管理。

運算層：運算層是數(shù)字孿生體的核心，其充分借助各項先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)對下層數(shù)據(jù)的利用，以及對上層功能的支撐。

功能層：功能層是數(shù)字變生體的直接價值體現(xiàn)，實現(xiàn)系統(tǒng)認(rèn)知、系統(tǒng)分析、故障診斷、預(yù)測推演功能，從而起到輔助決策作用。系統(tǒng)認(rèn)知，數(shù)字孿生體能夠真實描述及呈現(xiàn)物理實體的狀態(tài)，它是實現(xiàn)數(shù)字孿生體其它高級和智能化功能的基礎(chǔ)。系統(tǒng)分析可實現(xiàn)數(shù)字孿生體的狀態(tài)監(jiān)測功能，發(fā)揮對物理實體的早期預(yù)警作用。故障診斷，通過分析物理實體的運行狀態(tài)，了解現(xiàn)象背后的原因。預(yù)測推演，是利用仿真技術(shù)來預(yù)見物理實體未來的狀態(tài)演變，從而指導(dǎo)當(dāng)前的運行決策。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是面向各類場景的數(shù)字孿生體的最終價值體現(xiàn)，具體表現(xiàn)為不同行業(yè)的各種產(chǎn)品，能夠明顯推動各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2.數(shù)字孿生系統(tǒng)的典型特征

等價映射：數(shù)字孿生體是對物理實體的等價描述，是對物理實體進(jìn)行數(shù)字化而松建的模型數(shù)字孿生體的變化能夠真實反映現(xiàn)實世界中的物理實體的變化。數(shù)字孿生體能夠?qū)崿F(xiàn)雙向映射、數(shù)據(jù)連接和狀態(tài)交互，起到“數(shù)化”、“保真”效果。

實時交互：基于實時傳感等多元數(shù)據(jù)的獲取，孿生體可全面、精準(zhǔn)、動態(tài)反映物理對象的狀態(tài)變化，包括外觀、性能、位置、異常等。“實時”體現(xiàn)數(shù)字孿生體所處狀態(tài)是物理實體狀態(tài)的實時虛擬映射;“交互”體現(xiàn)數(shù)字孿生體與物理實體間存在數(shù)據(jù)及指令互動。

共生演進(jìn)：“共生”體現(xiàn)在數(shù)字孿生體與物理實體同步構(gòu)建，在全生面周期中相互依存，孿生體隨著孿生對象的生長而不斷演變。共智體現(xiàn)在三個層面:孿生體與孿生對象間共享智慧(包括:數(shù)據(jù)、算法)、孿生體內(nèi)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(yù)測優(yōu)化：根據(jù)物理實體的各項真實數(shù)據(jù)，通過數(shù)字孿生體進(jìn)行仿真，實現(xiàn)對物理實體未來狀態(tài)的預(yù)測，預(yù)先知曉未來狀態(tài)能夠輔助用戶做出更合理的決策。根據(jù)物理實體的實時運行狀態(tài)，通過數(shù)字孿生體進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)對系統(tǒng)不穩(wěn)定狀態(tài)的預(yù)測，預(yù)先覺察即將可能發(fā)生的不穩(wěn)定狀態(tài)，使用戶更從容地處理該問題。

建立數(shù)字孿生體的最終目的，是通過描述物理實體集合內(nèi)在機理，分析規(guī)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，實現(xiàn)對物理實體決策優(yōu)化功能的閉壞。根據(jù)數(shù)字孿生的典型特征，可以得出數(shù)字孿生的體系架構(gòu)。

3.智慧電纜隧道數(shù)字孿生監(jiān)測運維系統(tǒng)功能

（1）全景展示

基于構(gòu)建的三維模型可實現(xiàn)電網(wǎng)場景縮放漫游、顯隱地下電纜與消防管道等功能。同時基于運維類數(shù)據(jù)提供的臺賬、歷史巡檢、設(shè)備缺陷等信息建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，實現(xiàn)綜合信息的展示、查詢及分析。

（2）設(shè)備監(jiān)測

基于高保真的設(shè)備數(shù)字孿生仿真模型，匯聚多源監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行模擬仿真反演計算或量化推演，獲得設(shè)備關(guān)鍵狀態(tài)的映射值以及內(nèi)部關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)的分布情況，掌握設(shè)備的實時運行動態(tài)。

（3）智能巡檢

基于電力孿生場景三維漫游替代人工巡檢，實時告警危險作業(yè)和設(shè)備故障，自動派發(fā)工單，遠(yuǎn)程專家知識庫幫助相關(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(yù)警

基于設(shè)備缺陷報告、檢修記錄、運行工況等歷史數(shù)據(jù)，建立設(shè)備故障預(yù)測模型，采用人工智能算法，反映故障發(fā)生規(guī)律，實現(xiàn)對故障的精準(zhǔn)預(yù)測，從而實現(xiàn)對故障和風(fēng)險的早發(fā)現(xiàn)、早處理。

（5）智能安防

包含視頻監(jiān)控、門禁閘機、人員定位、電子圍欄、自然災(zāi)害監(jiān)測等功能。對電站周邊全方位一體式無死角監(jiān)控，對人員作業(yè)的安全規(guī)范措施以及行為進(jìn)行識別與告警顯示。安防與移動巡檢、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的自動聯(lián)動，確保現(xiàn)場作業(yè)安全。

（6）趨勢預(yù)演

系統(tǒng)采用專有智能算法，對電纜載流量、電纜老化、故障趨勢等進(jìn)行趨勢預(yù)演，為電纜運維決策提供依據(jù)。