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有了数字孪生系统 变电站更“智慧”

   上海浦东新区有陆家嘴、张江科学城、临港新片区等重点区域,是上海加快建设国际经济、金融、贸易、航运和科技创新五个中心的重要试验田。浦东供电公司把握“数(字)智(慧)”化转型机遇,着力构建能源大数据服务模式,为坚强电网提供有力支撑,为上海探索数字孪生城市建设提供典型经验。
 
  7月1日,上海110千伏博艺变电站数字孪生系统正式移交并投入运行。博艺变电站是浦东供电公司在临港区域的第一座包含数字孪生系统的基建变电站。而位于张江科学城内的35千伏蔡伦变电站,已通过数字孪生系统实现了变电站数字化建设的初步探索。
 
  这两座充分应用云计算、大数据、人工智能等技术的智慧变电站,为周边人工智能岛、药谷、科研院所等2154家高新技术企业提供电力保障。

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  全时段全维度高密度采集数据
 
  设备状态“个性化”定制检修
 
  作为上海第一个站本体与数字孪生系统同步建设并移交运行使用的输变电工程,博艺变电站突破了传统变电站的局限性,在应用数字孪生系统、提升智能化水平与安全生产能力的同时,实现了变电站的数字化移交。
 
  数字孪生系统是基于以蔡伦变电站为代表的工业互联网感知层的大数据分析决策系统。它利用实时感知数据和设备三维数字模型,在虚拟空间构建出智慧变电站的数字版“克隆体”,同时利用人工智能技术深入挖掘海量数据价值,开展研判分析,可在线诊断设备健康状态,“对症下药”输出差异化、精细化检修策略。
 
  大多数传统变电站需要工作人员定期开展巡检,获取设备状态数据。受限于数据采集密度,运检人员难以及时掌握设备健康变化趋势,执行状态检修时也只能在基准周期基础上进行较为保守的调整。
 
  110千伏博艺变电站和35千伏蔡伦变电站的特别之处,在于站内设备上安装的大大小小、形状各异的“神经元”传感器。“通过对这些传感器采集的海量数据进行研判分析,我们能够真正做到根据设备健康状态个性化定制检修策略,实现设备检修精确决策,推动检修模式从‘粗放经营’向提质增效转变。”数字孪生系统建设团队成员汤蕾介绍说。
 
  浦东供电公司在博艺变电站内精心搭建了包含7类传感器的前端感知网络,全时段、全维度、高密度采集设备状态数据,在此基础上构建智慧变电站数字孪生系统,准确把控设备的实时状态变化并提供决策支撑,实现“设备会说话,变电站会思考”。
 
  “以机代人”监测设备状况
 
  降低一线运维人力成本
 
  以往每逢设备检修,工作人员需要携带大量检修、试验报告及缺陷记录等历史资料去现场。今年3月,浦东供电公司运维班组自主研发了“掌上设备医生”移动作业终端,作为前端感知网络的延伸和补充,并与全业务运营管理中台(“电力云”)对接。工作人员可以随时随地通过终端调阅“电力云”中存储的设备历史资料,既方便又快捷。
 
  “掌上设备医生”在诊断设备健康、减负等方面具有明显优势。以往现场试验需要一人操作、一人记录、一人监护,试验完成后还要花半小时左右整理试验报告。而“掌上设备医生”能够实现操作流程一键顺控、试验数据实时同步、试验报告自动生成,不仅能降低作业过程的安全风险,还能够减轻一线人员的工作负担,有效缓解设备量增长与人力资源紧张之间的矛盾。
 
  “掌上设备医生”还提升了设备检测结果的准确性。过去研判设备体检结果大多依赖于作业人员的经验,“掌上设备医生”内嵌的专家经验库则可对设备体检结果进行精准研判,带来“一机在手,人人都是专家”的效果,推动作业模式从人工研判向“智慧研判”转变。
 
  随着数字孪生系统投运,下一阶段,浦东供电公司将在博艺变电站内实现移动作业终端与数字孪生系统的数据互通,通过具有思考和交互功能的数字智慧镜像,实时诊断、分析并告知设备的健康状态以及异常发展趋势。
 
  “数字孪生”实现安全自防御
 
  助力智慧城市建设
 
  在博艺变电站的数字孪生系统中,点击设备可显示设备实时状态、关键状态量、遥信遥测数据以及环境数据,试验报告也可随时读取。
 
  数字孪生系统还能及时捕捉设备缺陷初期症状,快速判断缺陷的位置与性质,大幅缩短抢修时长,并由预防性检修转向预测性检修,更好地实现变电站全寿命周期管理,让运维管理更高效、生产作业更精准、成本配置更精益、安全防御更主动、人力资源更集约。此外,数字孪生系统还是一个开放平台,浦东供电公司后续可以根据需要增加设备对应功能模块以及采集状态量,确保孪生模型的可延续性。
 
  4月27日,上海市政府常务会议明确指出“探索建设数字孪生城市,数字化模拟城市全要素生态资源”的规划定位。利用数字孪生系统,浦东供电公司的“蔡伦经验”普及站点已占浦东变电站总量的27.1%。未来,该公司计划推广“数字资产”低成本可复制、可推广的高质量能源互联网发展模式,助力智慧互联、协同共享的数字孪生城市建设。张锐楠
 
多端柔性直流输电系统简介
 
采用柔性直流输电技术,可携带来自多个站点的风能、太阳能、地热能等清洁能源,通过一个大容量、长距离的电力传输通道,到达多个城市的负荷中心。这为新能源并网、大型城市供电以及孤岛供电等场合提供了一种有效的解决方案。近年来,我国柔性直流输电工程应用开始增加。国家电网公司于2006年启动柔性直流输电技术专项研究,并于2011年7月投运上海南汇风电场柔性直流输电工程。这是亚洲首个具有自主知识产权的柔性直流工程。

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