變電站智能巡檢中數字孿生技術的應用研究

國網洛陽供電公司 王耿祥 桑小兵 史曉燕 石恒星 王占波

1 數字孿生技術的內涵

1.1 設置數據副本，促進實踐和數據研究

數字孿生技術是一種新型的技術手段，在數字技術的發展進程中，不斷被運用于各個行業和領域，發揮著較好的實踐效果。在現階段變電站的智能巡檢中也可較好地發揮技術優勢，完成戶外設備巡檢全覆蓋，促進巡檢工作優質高效開展。首先，可創建有效的數據副本，并針對記錄的數據展開高效的數據研究，提升在場景內容相似情況下對變電站設備的目標識別率和識別精度。在變電站設備管理的實際進程中，可有效針對目前巡檢中的技術難點和應用中的實際問題展開分析,提出有效的技術革新和改進方案,攻克巡檢機器人在自主巡檢和故障識別上的技術難點，保障現階段變電站智能巡檢技術不斷完善，促進機器人巡檢效率不斷提高。

尤其是現階段隨著經濟建設的發展和居民生活水平的提高,電力實際需求日益加大，變電站布點日益增多，這也決定了無人值班模式的必然趨勢，在此過程中變電站機器人智能巡檢技術必須發揮高效的巡檢作用，對于電力設備的故障識別精益求精。因此，要通過數字孿生技術保障巡檢設備的質量及安全性,在不斷的技術運用中，針對巡檢設備的安全運行做出實際改善。

1.2 設立建模形態，開展技術的改良提升

現階段變電站的機器人巡檢技術不斷運用，有效地解決了對于設備的監控問題，也大大降低了對人力資源成本的消耗。數字孿生技術可促進設備智能巡檢機能的進一步提升，具有劃時代的意義。因此，必須結合數字孿生技術實現有效的緘默狀態，促進技術水平的不斷改良和提升。隨著新一輪科技革命的興起，在各個領域中數字技術的產業變革也在不斷地推進。必須結合以智能制造為主導的工業互聯網態勢，促進行業科技的進一步提升。

在變電站巡檢過程中，必須結合工業互聯網指引下的數字孿生技術，結合數字化工作模式改造的戰略，促進實踐中的大數據、人工智能技術的發展，為現階段變電站的智能化管理提供技術支持。因此，要通過其對于核心技術進行有效建模，研究實際的運行態勢，改良技術中的實際弊端，在智能巡檢的實踐過程中不斷地突破瓶頸問題，通過其解決方法促進變電站設備的有效識別以及及時管控。

1.3 結合虛擬現實，提升巡檢的實踐效果

數字孿生技術具備較好的兼容性。在實際運用的過程中，技術人員須具備較好的操控能力，有效地結合虛擬現實技術促進巡檢效果的不端提升。數字孿生技術較為靈活，可充分利用物理模型創建模擬工作環境，同時通過傳感器有效地接收和整理實時數據。在數據的分析和整理過程中，可綜合結合運行歷史數據進行深入分析和考量。從而在此基礎上，綜合多概率的數據采集，創建出有效的仿真過程，在虛擬空間中完成設備的建模以及與實際運行態的對比，實現機器人對設備外形檢測、幾何形變檢測等故障識別，研究可見光圖像與三維點云模型融合方法，通過時序建模構建變電站設備4D 數字孿生模型，分析故障隱患，具備良好的參考價值，可促進變電設備的有效管理，以及實際的狀態把控。

因此，必須通過數字孿生系統，遵循實際的運行本質，有效地促進物理實體與孿生模型的相互融合。要在此基礎上開展連續過程系統功能優化，發揮數字孿生核心技術的巨大優勢[1]。

2 變電站智能巡檢中數字孿生技術的應用研究

2.1 促進設備的智能化運行，提升保障效果

在變電站的智能巡檢運作當中，須有效地通過數字孿生技術促進實際巡檢水平的不斷提升，同時也要加強高科技手段的融入，節省大量的人力成本。在技術革新的過程中，變電站的工作也逐漸發生著變化，由原來的傳統管理辦法逐漸融合全新的科技手段，實現工作效果的穩步提升。現階段字孿生技術的運用，又促進了科技化改良工作的推進，變電站的智能巡檢工作，就可依托數字孿生技術有效地展開。在工作中，必須建立起數字巡檢的工作管理制度，設定準確的巡檢頻次[2]。

在設定巡檢工作的內容以及要求以后，就要結合現在的計算機技術以及智能巡檢技術實施積極的數據化改造。數字孿生技術可對變電站設備的運轉情況進行全面的檢測和識別，從而進行有效的監控和管理作用。在實際的巡檢過程中，可通過數字孿生技術，對于信息技術以及數字化成像技術不斷的深入實踐。在此過程中，這種遙感成像以及數據采集可發揮重要的價值，結合這些數字手段的使用，可對于變電站設備狀態進行有效的監控和識別。

同時這一技術對于人力成本的需求較小。較之人工巡檢為主的環境現狀，數字孿生技術的深化應用可促進智能巡檢技術的有效落地，節省原有巡檢模式的人力成本，同時也提升了工作的效率和效果，具有極大的現實意義。

2.2 進行智能化的設備管理，了解設備狀態

變電站設備智能巡檢過程中，必須結合高科技的技術手段促進實際工作效果的提升。但這項工作的開展須通過有效設計和研究，要綜合現階段變電站機器人巡檢設備的運行特點，綜合目前管理中的實際需要，在滿足相關技術要求的基礎上，進行有效的科技改良[3]。必須在現階段變電站的運行過程中實施有效的智能化設備巡檢，及時了解設備的運行狀態，提前發現設備隱患和缺陷并介入，保障變電站的良好運行狀態。首先現階段隨著諸多無人變電站的興起，機器人智能巡檢已經在一定范圍內作為一種新型技術手段發揮著積極的實踐作用，因此，必須在此基礎上，結合數字孿生技術開展智能化改造，滿足對于安全性的需求。在任何生產企業的運行中，都必須實現科技的創新和融入，同時也把安全作為第一法則，在滿足安全的需求上實現良好的運轉。

因此，就要結合數字孿生技術，發揮較好的設備巡檢作用。在實際運行中，數字孿生技術已在不斷地實踐和應用中發展地較為成熟，而且實際運行的態勢和手段也基本達到結構合理。所以，就要通過數字孿生技術促進設備狀態的有效監管，研究其在變電站巡檢中的實際應用。數字孿生技術本身的可靠性高，經考量基本可滿足變電站的諸多條件，應用于智能巡檢工作中，確保變電站的安全可靠運行。

2.3 實施智能化的監控手段，保障巡檢效果

在變電站設備運行中必須進行一系列的監控手段，現階段智能化的設備可起到有效的輔助作用。因此要通過數字孿生技術，綜合調配起一系列的數字化監控手段，促進可見光圖像與三維點云模型的高度融合，從而可通過時序建模構建變電站設備4D數字孿生模型，保障在運行的過程中有效地識別故障的發生并及時提出告警，真正實現智能化監控，而不是單純地記錄畫面。在變電站實際運行當中，設備巡檢的作用不言而喻，必須結合機器人傳感畫面系統地掌握設備的運行情況，對設備實體進行模擬、監控、診斷、預測和控制，在設備實體全生命周期各階段均可發揮重要作用。

因此，現有的變電站運轉中必須注重機器人巡檢的有效性[4]，對于設備的運行狀態進行有力的監督，減少事故發生的隱患。同時巡檢機器人也可在出現設備故障時發揮作用，結合預先設計好的報警裝置及時地發出預警信號。結合數字技術的預警作用，引導工作人員及時介入，對運行隱患及缺陷早發現、早警示、早處理，果斷地采取措施處理，避免安全事故的發生，維護變電站良好的運行效果。

現階段數字孿生技術已被應用于各種領域中，綜合開發數字孿生系統一樣有助于變電站設備管理工作，有效優化變電設備的巡檢效率，促進其進一步發揮社會運行中的能源保障作用。因此須結合變電站對數字孿生系統的具體需求，結合一系列的實際情況提供完善的數字孿生系統設計工作，覆蓋設備全生命周期過程，發揮較好的保障效果。尤其是隨著眾多的無人值守變電站投入使用，就更加提升了數字化設備的運用價值，通過數字孿生技術的運用，可利用超高清可見光攝像頭和紅外熱成像儀獲取的兩類二維圖像，提取兩者的融合圖像識別故障，提高故障分類精度和目標識別率，并利用三維點云模型構建設備4D 模型，實現外形檢測和幾何形變檢測等故障識別。

因這一技術對于相關儀器的精密度要求較高，因此在實際的儀器、配件選擇上，須滿足無人值守變電站的技術要求，符合設備整體規范，必須切實做好巡視設備和識別設備異常，同時也可結合靈敏的監控診斷功能，有效地保障工作人員對設備進行異地監管工作，提高工作效率，減少技術隱患。

2.4 開展智能化的巡檢工作，保障變電能力

智能化設備的運用至關重要。變電站進行電能技術轉化的過程中，不僅需要實際的生產設備，也要通過智能化監管設備的運用，綜合把握設備的實際運行狀態。數字孿生技術在變電站的運作當中具有重要的作用[5]，其有效監控和識別技術能發揮設備管理中的輔助作用，協助工作人員準確的觀察設備的運行狀態，對于實際的生產安全隱患準確的把握。同時，數字孿生技術也是一種較好的載體，可以此為依托，承載一系列的智能設備，促進科技化水平的提升，保障變電站運行中的實際效果。因此，要通過數字孿生技術做好相關的設備設施連接，實時監管設備的先進性，并且做到安全有效。

更長遠地考慮，在變電站建立時就要做到數字技術的融合，在進行初步設計時就要綜合管控各個具體的設計單元進行全盤的設計。要通過數字孿生技術的強大功能，綜合地串聯起犀利的高精尖設備，盡量剔除人為因素的干預。在實際工作中，很多人為因素的判定都具有一定的主觀性且極耗費人力，因此就要結合數字化設備判定，逐漸的取代人工肉眼觀察，通過精密儀器的運行，排除人為因素的影響，提供變電設備巡檢的精度和準度。因此，必須綜合數字技術選擇相關的優質設備，通過有效的施工和安裝方案與機器人進行技術結合，且對于設備的選取不可一勞永逸，要進行設備的調試、試運行、狀態監管等一系列的技術手段，促進設備的良好運行狀態。

在使用的過程中也要隨時監管設備的運行狀況。在實際運用時要做好設備維護工作，確保數字技術設備的良好運轉狀態，發揮數字技術強大的技術優勢，保障變電站良好的運行狀態。此外在實際工作中，也須結合實際工作需求進一步加強數字孿生設備的使用，建立起全局監控局面。要通過其最大限度地減少人力成本，要建立起高效運轉的工作態勢，在實施監管的過程中結合計算機、可見光攝像頭、紅外測溫設備等儀器，開展有效的設備運行狀態監管工作，對于設備異常和缺陷的發展進行有效掌控，把事故的發生消滅在萌芽狀態之中，以此維護變電工作的安全性和有效性，促進社會建設的有序進行，以及國民經濟的穩步發展。

3 結語

綜上所述，現階段變電站巡檢工作意義重大，必須結合數字孿生技術，發揮較好的保障性作用，及時地發現設備運行中問題與隱患。可以實現利用機器人、高清攝像機、無人機開展變電站設備多種模式的聯合巡檢，對采集數據進行智能分析，代替傳統人工巡視，降低了運維人員日常巡視工作量，提高了運檢效率及巡視結果精準性，提升了變電設備安全精益化管理，達到較好的設備統籌和管理效果，促進變電站的穩步運行，實現較好的服務社會的作用。